机器人世界也流行“两两搭配，干活不累” 西湖大学打造无人机“CP” 本报记者 林辰辰 通讯员 张弛
协同合作，是人类社会提升效能的“黄金法则”，这条法则在机器人世界是否同样奏效？
日前，在西湖大学实验室里，一对空中机器人“最佳拍档”的登场，为这个问题给出了肯定的答案。它们配合默契，甚至能完成一系列人类社会中的高难度动作。
北京时间9月24日晚23时，这项成果在国际顶尖学术期刊《自然》在线发表。西湖大学赵世钰团队首次在国际上实现了多架无人机在飞行过程中的工具交换以及在“竖叠式”飞行状态下的高精度协同作业，成功解决了近距离飞行与高精度操作不可兼得的核心技术难题。
这对无人机“CP（搭档）”能在生活工作中扮演什么角色？未来，空中机器人产业又会有哪些新可能？潮新闻记者采访了西湖大学工学院特聘研究员、智能无人系统实验室负责人赵世钰。
童年的漫画里，插上竹蜻蜓的哆啦A梦是大雄的飞行“魔法工具箱”，口袋里装着各式各样的神奇工具。此次，赵世钰团队发布的科研成果将童年梦想带进现实。
科研人员开发了一个名为“飞行工具箱”（FlyingToolbox）的空中协同操作系统，两台空中机器人可以协作共舞：上方的作为“空中操作手”，下方的作为“移动工具库”。比如，当需要剪刀时，“操作手”便能从“工具库”背上精准取件，剪断目标后物归原处，随即换上机械爪，继续完成抓取转移任务。
“就像外科手术那样，主刀医生专注操作，护士在一旁将剪刀、镊子、止血钳等递给医生，空中机器人们也可以各司其职，交换工具。这样一来，它们可以专注于自己的角色，通过分工协作完成复杂作业任务。”赵世钰介绍。
眼下，比较常见的无人机应用场景，都是以航拍、监测等功能为主，无人机更像是一群“飞行的摄像机”。但未来，空中作业机器人也许能代替人类在难以抵达的区域进行作业，抓取与放置危险物品、清洁或检修高空建筑、制造空中增材等。
无人机的集群飞行表演已不新鲜，但让它们在空中近距离协作完成精细操作，却一直是行业难题。
这项任务最大的挑战，在于完成一场“在风口上穿针”的精准对接——当一架无人机飞至另一架上方时，其螺旋桨产生的强烈向下气流，犹如持续制造了一场6级“强风”，想象在风中撑伞都困难的情形，它会严重干扰下方无人机的稳定性。
“这要求上方无人机的‘手’与下方工具的‘口’之间，水平偏移不能超过1.5厘米，”赵世钰解释道，“在如此强烈的扰动下实现精准对接，人为控制几乎不可能，必须依靠全自动系统。”
在多次实验后，团队提出三大“黑科技”：柔性电磁对接机构、气流扰动估计与补偿方法，以及高精度对接控制技术。既让上方的操作无人机“看得清”，又让下方的工具箱无人机“飞得稳”。
其中的“柔性电磁对接机构”设计尤为巧妙。它就像一个微型的自适应“蹦床”，利用电磁吸附和弹性系绳，即使两机对接时存在轻微的角度偏差，也能通过柔顺结构自动校正，实现“盲插”式的精准对接。同时，团队通过神经网络技术，让下方的无人机能实时预测并补偿上方无人机带来的气流扰动，从而在风浪中保持“岿然不动”。
实验数据表明，该系统能连续完成超过20次对接任务，平均误差控制在0.8厘米以内，达到了亚厘米级的精度。此外，这对“飞行CP”不仅能完成静态下的工具取放，还能在工具箱无人机缓慢移动时实现“运动中对接”，展现了极强的环境适应性。这项技术突破的意义也远不止于实验室。
“我们相信，它能够启发更多研究人员从事关于空中作业任务的研究，实现如空中换电池、物资补给等更加复杂的任务。同时，它也能为实际任务提供潜在解决方案。”赵世钰展望。
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。“当前的空中作业机器人，可能还处于类似‘老年人走路’的初级阶段，”赵世钰表示，“希望我们的研究能拓展想象力的边界。未来，我们或许能看到空中机器人像人形机器人一样，完成更敏捷、更复杂的动作。”
接下来，他们将提高这套工具箱系统的性能，并向着产业化进发。“大概再过半年至一年，就能看到我们的产品初步走向市场。”赵世钰描绘他们的研究愿景：“希望把上层规划算法与下层机器人控制结合起来，能在更复杂的、开放的环境当中解决实际问题。”
当无人机学会“叠罗汉”和“空中握手”，它们便不再是孤立的飞行单元，可以两两搭配，也能“群体作战”，形成一个可重构、可协作的智能体网络。
以此为起点，也许将来，我们都能拥有自己的“哆啦A梦”，上天入地，无所不能。返回搜狐，查看更多
