西湖大学工学院人工智能系赵世钰实验室研发出名为“飞行工具箱”的空中协同操作系统，使多架旋翼无人机在“叠飞”状态下实现高精度协同作业，解决了近距离飞行与高精度操作不可兼得的技术难题。24日，该项成果发表于《自然》杂志。

据介绍，“飞行工具箱”由一架工具箱无人机和一架操作无人机组成。操作无人机是拥有可伸展的机械臂的那个“操作手”，工具箱无人机能够携带多种不同类型的末端执行工具，如爪子、剪刀等。

“如果将操作无人机视为一名‘主刀医生’，工具箱无人机就像是一名将各种手术工具递给医生的‘护士’，它们能代替人类在难以抵达的区域进行作业。”西湖大学特聘研究员赵世钰说，应用这类操作系统空中作业机器人最大的难点是在空中实现“叠飞”。

图为“飞行工具箱”在空中进行对接。（西湖大学供图）

据介绍，由于单个空中机器人能携带的载荷有限，因此难以单独完成复杂的空中作业任务，但当两架无人机交叠时会产生强烈的“气流干扰”。实验显示，当两架无人机垂直距离接近至0.6米时，会产生强烈的向下气流，相当于气象学上的6级“强风”。因此，这个看似“简单”的动作，是无人机技术发展的一个“卡点”。

研究团队设计了柔性电磁对接机构、气流扰动估计与补偿方法、高精度对接与操作控制技术三个技术核心模块，利用自动“吸附”的电磁智能接口、神经网络算法及视觉智能等技术大大提升了对接的精准度。研究团队已实现了双机、三机协作，在不少于20次的连续对接中，“飞行工具箱”的平均误差为0.80厘米，相较于先前的无机械臂补偿的类似系统（精度6-8厘米），精度提升了近一个数量级。

赵世钰表示，空中作业机器人处于低空经济和具身智能两大领域的交汇处，具有广阔的产业化前景，“‘飞行工具箱’就像一个‘空中乐高平台’，通过模块化、可扩展的设计，无人机将能根据实际需求，完成更复杂的任务。”（记者朱涵）