在無人機技術領域,中國科研團隊再次取得突破性進展。由西湖大學工學院特聘研究員趙世鈺帶領的團隊,成功研發出全球首套具備空中工具交換能力的"飛行工具箱"協同操作系統。該系統通過多旋翼無人機間的精密協作,實現了6級大風環境下亞厘米級精度的空中作業,相關成果已發表于國際頂級學術期刊《自然》雜志。
這項創新技術的核心在于突破了傳統單架無人機的性能局限。研究團隊從自然界蜂鳥采蜜和空間站對接中獲取靈感,設計出由操作無人機與工具箱無人機組成的協同系統。前者配備可伸縮機械臂,后者則能攜帶多種專業工具,通過空中對接實現任務能力的動態擴展。"就像外科醫生與護士的配合,操作無人機執行精細作業,工具箱無人機則精準遞送所需器械。"趙世鈺研究員形象地解釋道。
實現這一技術突破面臨的最大挑戰,在于解決多旋翼無人機"疊飛"時產生的強烈下洗氣流。實驗數據顯示,當兩架無人機垂直距離縮短至0.6米時,會產生高達13.18米/秒的強風,相當于6級大風。這種氣流干擾會導致無人機劇烈晃動,嚴重影響作業精度。
為此,科研團隊開發出三項關鍵技術:柔性電磁對接機構通過智能吸附功能確保精準對接;氣流擾動補償系統利用預先建模的氣流場模型,實時預測并抵消干擾;高精度控制技術則保障了復雜環境下的穩定操作。在實驗室測試中,系統成功完成20次連續對接,平均誤差僅0.8厘米,更實現了三機協同等復雜任務。
這項技術突破為低空經濟開辟了全新應用場景。趙世鈺指出,空中作業無人機融合了具身智能與低空經濟兩大領域,具備移動與操作雙重核心能力。在清潔能源領域,無人機可自主完成風機葉片檢修、光伏板清潔等高空作業;在應急救援場景,系統能快速抵達復雜地形執行搜救任務。目前,該技術已驗證支持三機協同,未來擴展空間廣闊。
談及技術轉化路徑,趙世鈺強調實驗室成果需與實際應用場景深度結合。當前研究重點已轉向兩大方向:在技術層面提升系統智能與敏捷性,在產業層面優化操作便捷性。這項始于亞厘米級"空中握手"的技術,未來有望在風電維護、高空救援等領域發揮重要作用,推動無人機技術向更復雜、更危險的作業環境延伸。











