中国科研团队成功破解多旋翼无人机飞行失控难题

设想一下，一架四旋翼无人机飞行途中，部分螺旋桨无法旋转，如何依然保持安全飞行？北京航空航天大学科研团队历经多年研究，在多旋翼无人机容错控制技术方面取得重要突破，为上述难题找到答案。相关成果近日在机器人领域重要国际学术期刊《IEEE机器人学汇刊》发表。

图为正在飞行的仅一个螺旋桨工作的四旋翼无人机照片。（科研团队供图）

工业巡检、消防救援、包裹递送、拍照摄像……无人机已深入大众生产生活。常见微小型无人机涉及多旋翼、固定翼、直升机等类型，其中多旋翼无人机是目前应用最广泛的飞行器之一，其通过多个螺旋桨提供升力，具有垂直起降和悬停能力。然而，无人机快速普及之时，常出现因极端天气、碰撞障碍物等导致“罢工”坠地的情况，造成人财物损失。如何提升飞行安全性，成为行业紧迫课题。

北航自动化科学与电气工程学院可靠飞行控制团队，以四旋翼无人机切入研究，针对飞行器执行机构突发故障后的受力特点，成功设计出被动容灾控制算法。团队通过实验验证发现，四旋翼无人机的“控制大脑”搭载该算法后，即便有三个螺旋桨失效，仍可保持安全飞行并实现可控返航。该团队成员、北航柯晨旭博士说，相关成果可拓展应用于六旋翼、八旋翼等多旋翼无人机。

图为仅一个螺旋桨工作的四旋翼无人机飞行动图（0.1倍速）。（科研团队供图）

“如果部分螺旋桨失灵，无人机整体平衡就会被打破，机身会像陀螺一样自转起来，螺旋桨出现‘公转’。借助这种现象，我们研发的算法能让正常运转的螺旋桨‘分身’，提供全部的升力——这好比打乒乓球，如果一个人运动速度足够快，可实现自己发球、自己跑到对面接球，如此往复，完成一个人的球赛。”北航教授、该团队成员全权说。

全权表示，未来该成果将应用于新型多旋翼无人机研发，提升多旋翼无人机飞行安全性能。

《IEEE机器人学汇刊》审稿人评价，该研究创新性运用被动容灾控制算法，有望为无人机飞行安全方面的科研提供可靠参考。（赵旭）