西湖大学赵世钰教授团队的一项突破性成果，实现了多架旋翼无人机在飞行过程中交换工具，解决了近距离飞行与高精度操作难以兼得的技术难题。这一研究成果发表于最新一期的《自然》杂志。

　　在赵世钰团队的实验室里，“飞行工具箱”系统由一架工具箱无人机和几架自带机械臂的操作无人机组成。工具箱无人机携带多种工具，如爪子、剪刀等。操作无人机会飞到工具箱无人机上方，在“竖叠式”飞行状态下用机械臂抓取所需工具，完成任务后将工具归还或取新工具继续作业。

　　“飞行工具箱”的协作过程中，上方无人机的机械臂末端与下方无人机的工具顶端之间的偏移不能超过1.5厘米。最大的挑战来自下冲气流，当一架无人机飞在另一架正上方时，它的螺旋桨会向下持续吹出强烈气流，相当于无人机要在6级强风中实现高精度空中对接。这个过程很难通过人为控制实现，需要自主控制。

　　赵世钰团队通过柔性电磁对接机构和高精度对接与操作控制技术找到了解决方案。例如，当工具箱无人机收到操作无人机发出的对接信号时，其顶部的电磁芯片会通电产生磁力，与后者的锥形凹槽借由磁力吸附。团队还创新性地使用了数条橡胶材质的弹性系绳作为柔性电磁对接装置的连接，使对接装置更具弹性，即使两台无人机对接时有稍许姿态偏移，也能保证对接成功。

　　《自然》审稿人表示，当无人机在近距离飞行时，可以达到厘米级的精度。实验数据显示，相较于先前类似的无人机悬挂系统，“飞行工具箱”的对接精度提升了近10倍。

　　赵世钰认为，无人机将在物品抓取与放置、高空建筑清洁、空中增材制造等复杂的空中作业中发挥重要作用。这些任务通常需要多类型的工具或物资，但单个无人机载荷有限，难以实现。有了“飞行工具箱”，操作无人机在空中就可交换工具，就像手术过程中护士将工具传递给外科医生一样。

　　赵世钰表示，空中作业机器人处于低空经济和具身智能两大领域的交汇处，具有广阔的产业化前景。“飞行工具箱”像一个“空中乐高平台”，未来通过对该平台的模块化、可扩展设计，将帮助人类在更高更远的地方完成复杂危险的任务。中国高校突破无人机新技术 实现高精度空中对接