8.1.3　带臂旋翼无人机的特点

带臂旋翼无人机的抓取有别于传统旋翼无人机的控制，它将无人机和机械臂的动力学相互耦合，通过旋翼无人机搭载机械臂，让无人机能够对环境物体进行操作。无人机与机械臂的结合，使机械臂的灵活性变得更高，打破了机械臂只能在固定位置作业的局限性，从而让机械臂的使用范围变得更广。

图8.1　带臂旋翼无人机实物图

并且，多自由度机械臂自身的复合自由度以及其所处的复杂扰动环境使旋翼飞行机器人同现有的具有作业能力的移动机器人系统相比，具有特殊的技术难点，而且这些难点并不能通过旋翼飞行器和机械臂各自建模、控制与规划方法的简单组合来解决。这些难点包括：

（1）旋翼飞行器与机械臂的结合使得系统动力学具有复合多自由度、强耦合、强非线性等特点，因此，建模与协调控制较单纯的旋翼飞行器或机械臂困难。

（2）面向任务作业过程中旋翼飞行器、机械臂、作业目标相对运动，加之随机的环境扰动，使得旋翼飞行机器人作业中的旋翼飞行器与机械臂协调规划较单纯的旋翼飞行器或机械臂困难。

（3）机械臂与作业对象接触过程中两者之间的作用力/力矩及随机的外力/力矩扰动将使系统动力学模型呈现较多不确定结构和参数，因此对旋翼飞行机器人控制系统的鲁棒性提出了极大的挑战。

鉴于非结构环境下的自主控制一直是机器人学领域的研究热点和难点问题，针对旋翼飞行机器人关键科学问题的研究对移动机器人系统理论的完善具有重要的意义，同时对水下、深空作业型移动机器人系统的自主控制研究也有一定的借鉴意义。