自律ドローンが協力して重量物を輸送する新アルゴリズム(New algorithm lets autonomous drones work together to transport heavy, changing payloads)

2025-10-28 オランダ・デルフト工科大学(TU Delft)

Web要約 の発言:
デルフト工科大学(TU Delft)の研究チームは、複数の自律ドローンが協調して重く形状や重心が変化する荷物を安全に輸送できる新アルゴリズムを開発した。従来、単独ドローンでは搭載重量に限界があり、吊り下げ荷物の揺れや風の影響による不安定性が課題だった。開発された分散型制御アルゴリズムは、各ドローンが荷物から伝わるケーブル張力や姿勢変化など局所情報をもとに、自律的に力配分と位置制御を行い、通信によって他機と動作を同期させる仕組みである。これにより、外乱下でも全体のバランスを保ち、滑らかな運搬・旋回・着地を実現する。実験では4機のクアッドローターが同一荷物を吊り下げ、強風環境下でも安定飛行を維持した。センサーを荷物側に装着せず、ドローン間の協調のみで制御を最適化できる点が特徴である。今後はGPSや視覚誘導との統合により、建設資材や災害支援物資などの屋外輸送への応用が期待される。この研究は、マルチエージェント制御とロボティクスを融合し、産業用ドローン輸送の新たな可能性を拓くものである。

自律ドローンが協力して重量物を輸送する新アルゴリズム(New algorithm lets autonomous drones work together to transport heavy, changing payloads)

<関連情報>

ケーブル吊り下げ荷物の機敏かつ協調的な空中操作 Agile and cooperative aerial manipulation of a cable-suspended load

Sihao Sun, Xuerui Wang, Dario Sanalitro, Antonio Franchi, […] , and Javier Alonso-Mora
Science Robotics  Published:29 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/scirobotics.adu8015

Abstract

Quadrotors can carry slung loads to hard-to-reach locations at high speed. Given that a single quadrotor has limited payload capacities, using a team of quadrotors to collaboratively manipulate the full pose of a heavy object is a scalable and promising solution. However, existing control algorithms for multilifting systems only enable low-speed and low-acceleration operations because of the complex dynamic coupling between quadrotors and the load, limiting their use in time-critical missions such as search and rescue. In this work, we present a solution to substantially enhance the agility of cable-suspended multilifting systems. Unlike traditional cascaded solutions, we introduce a trajectory-based framework that solves the whole-body kinodynamic motion planning problem online, accounting for the dynamic coupling effects and constraints between the quadrotors and the load. The planned trajectory is provided to the quadrotors as a reference in a receding-horizon fashion and is tracked by an onboard controller that observes and compensates for the cable tension. Real-world experiments demonstrate that our framework can achieve at least eight times greater acceleration than state-of-the-art methods to follow agile trajectories. Our method can even perform complex maneuvers such as flying through narrow passages at high speed. In addition, it exhibits high robustness against load uncertainties and wind disturbances and does not require adding any sensors to the load, demonstrating strong practicality.

0103機械力学・制御
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