無人機的快速降落重規劃

多旋翼無人機的輕量與靈活使它被廣泛地應用在各種領域，不過機翼的高耗電使得降落充電成為必要；直至現今，無人機的自動降落仍有許多問題需要解決，包含降落完成時的狀態可調性、因應飛行時各種變數的快速重規劃等。浙江大學最新的研究(Ji et al. 2022)針對降落問題，設定了包含起始位置、終點位置與方位、速度/角速度限制、推力限制、撞地/撞牆限制等約束，並透過先前研究(Wang et al. 2022)將此降落問題簡化成無約束問題，針對時間軸、航點、最終垂直速度、機翼出力四項變數進行非線性最佳化。此最佳化算法在NVIDIA Jetson Xavier NX上進行驗證，設定降落地點角度，包含45 ̊與垂直牆面，透過磁鐵固定降落後的飛機，並將降落地點安裝在無人車、或以手持的方式來移動。透過影片可以看到，無人機在各種情況下都能很好地降落，甚至會以後退助跑的方式解決初速度不足的問題；計算時間也壓在20毫秒之內。不過，這次實驗中，無人機的狀態與降落終點的位置仍然是從外部提供。

影片網址如下: https://youtu.be/nz7sRh913v0

撰文:葉宸甫

參考文章:

1.Ji, Jialin, Tiankai Yang, Chao Xu, and Fei Gao. 2022. “Real-Time Trajectory Planning for Aerial

Perching.” arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2203.01061.

Wang, Zhepei, Xin Zhou, Chao Xu, and Fei Gao. 2022. “Geometrically Constrained Trajectory

Optimization for Multicopters.” IEEE Transactions on Robotics, 1–10.

https://doi.org/10.1109/TRO.2022.3160022.