（通讯员：屠展，阚梓）近年来，低空经济的快速发展正逐渐成为驱动未来经济增长的新引擎。在城市管理、环境监测、应急救援等复杂、多变的应用场景中，通过跨域多模态无人系统协同合作、信息共享、任务分配等方式，可以在降低单机成本的同时大幅提升整体系统的任务执行效率和灵活性。向锦武院士、李道春教授团队针对子母式无人机协同控制和微型陆空两栖多模态无人机开展了深入研究，近期在《IEEE Robotics and Automation Letters》（中科院TOP期刊，IF 4.6）连续发表了2篇论文，新葡萄88805官网博士生董鑫、杨彬淇分别为论文第一作者，无人系统研究院屠展副研究员、李道春教授为论文通讯作者。
子母式无人机系统由大型无人母机携带微小型子机构成，可以极大程度地扩展灾情快速获取系统的应用区域。子机在回收过程中会受到母机螺旋桨气流的干扰，极大影响其降落精度和回收成功率，为了克服这个难点，实现子母式无人机精准回收，团队发表了题为 “Aerial Landing of Micro UAVs on Moving Platforms Considering Aerodynamic Interference（考虑气动干扰的微型无人机空中移动平台自主降落方法）” 的论文，介绍了他们研发的无人机空中平台自主降落轨迹规划方法，这一成果首次实现了考虑气动干扰的微型无人机全自主高精度空中回收。
在该研究中，针对无人机空中降落风险高、降落效率低的问题，首次考虑多无人机气动干扰对无人机空中平台降落的影响，基于旋翼准定常气动干扰模型、机间气动干扰规律以及气动仿真数值模拟，发展了子机受扰推力损失快速预测模型，建立了子母机安全飞行包络并确定了最小化机间气动干扰的着陆锥模型，之后以最小化降落过程中的机间气动干扰为目标构建了轨迹优化函数，采用拟牛顿法构建了快速降落轨迹实时迭代优化方法，实现了微型无人机在空中平台的快速安全降落，解决了多无人机气动干扰下的空中移动平台自主降落问题，为子母式无人机的全自主释放回收提供了方法指导。团队在微型无人机和无人母机的机载电脑上部署了空中移动平台自主降落规划方法，并进行了全自主降落飞行测试。测试结果表明，微型无人机可以快速、准确的降落在悬停或移动的无人母机平台上，自主降落轨迹规划时间仅需50ms，降落精度达到10cm以内。
相比于只能在单一介质中运行的传统飞行器，空地两栖飞行器结合了空中和地面两种运动模式，具备更广泛的任务适用性和更高的可靠性，能够满足复杂环境下的多种应用需求。团队发表了题为 “An Ultralight Air-Ground Vehicle Capable of Sustained Amphibious Maneuverability and Bio-inspired Modality Transition（具备持续两栖机动性与仿生模态转换能力的超轻型空地两栖飞行器）”的论文，介绍了一款具备仿生自扶正能力的超轻型两栖飞行器设计与实验验证。
在该项研究中，团队针对小型无人机在低雷诺数条件下的飞行稳定性问题，提出了一种用于单轴旋翼飞行器的轻量化被动稳定设计，依靠薄膜阻尼器与平衡杆维持空中姿态稳定。与现有的小型飞行器依赖传感器和执行器实现主动稳定不同，这种设计通过旋翼与被动稳定结构的协同作用，大幅降低了维持飞行器稳定所需的质量，仅占总重量的4.2%，无需额外的传感器、执行器或控制面板即可实现稳定飞行，从而使得飞行器的总重量控制在仅5.2克，实现了330秒的持续飞行。
此外，该飞行器通过额外携带一个重0.37g仿生外壳，在地面模式下具备自扶正的能力。通过实验验证，飞行器携带仿生外壳后实现了223秒的稳定飞行，能够在多种地形条件下完成地面自扶正，成功实现了空地两种模式的稳定转换。
期刊链接：
1、https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10689277
2、https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10679931
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