NOKOV动作捕捉系统使多场协同无人机自主建造成为可能

近年来，工业机器人的兴起使得建造的效率和安全性得以提升，但由于机器人由于大小与活动范围的限制，在大型建筑上难以施展拳脚。上海同济大学建筑系的无人机自主建造小组，正在进行以无人机取代工业机器人进行空中建造为目的的研究。无人机自主建造系统由无人机空间位姿反馈和地面站轨迹控制两部分组成。该小组先在一定规模的场地中布置适用于无人机飞行的场景，通过无人机空间位姿的获取，设计地面站控制系统，之后便可将装置的尺度扩大到真实建造的尺度，进行建筑建造。

无人机空间位姿的获取，是通过NOKOV（度量）光学动作捕捉系统实现的。之所以使用光学动作捕捉系统，是依赖于其精确到亚毫米的高精度捕捉。在层高2.5m，工作区域面积约为5m*6m的环境下，该小组使用了8个动作捕捉镜头组成定位系统。动作捕捉镜头通过捕捉固定在无人机上的特制反光标志点，以200Hz的频率记录无人机在空间中的位置信息。获取的数据通过特定的算法，得到无人机的六自由度6DoF信息，包括三维空间XYZ坐标，偏航角Yaw，横滚角Roll以及俯仰角Pitch。

无人机的6DoF的数据，通过实时的方式由控制系统中飞控程序所获取，用自带的传感器数据进行LPE（Local Position Estimate）计算，用于实时更新无人机相对于全局坐标系的位置估计。之后再通过轨迹规划，协调多台无人机执行砌筑、搬运等任务时在多个航点间的移动方式，确保在操作过程中飞行器的安全以及砌筑顺序的正确。
该小组现已在基于室内动作捕捉系统的无人机自主建造实时控制系统和可视化界面平台上，完成了全部由无人机自主完成的搭建试验，向空中建造的实现更近了一步。希望在将来，动作捕捉能够让无人机协同系统在更多的学科、行业中发挥作用，实现成本的优化与效率的提升。

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