GB∕T 43668-2024 物流無人機貨物吊掛控制通 用要求（正式版）

物流無人機貨物吊掛控制通用要求2024-03-15發(fā)布2024-10-01實施I前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4一般要求 l5詳細要求 2ⅢGB/T43668—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國航空器標準化技術委員會(SAC/TC435)提出并歸口。本文件起草單位：一飛智控(天津)科技有限公司、中國航空綜合技術研究所、上海大學、西安愛生技術集團有限公司、北京控制工程研究所、深圳美團低空物流科技有限公司、北京理工大學。1物流無人機貨物吊掛控制通用要求本文件規(guī)定了物流無人機貨物吊掛控制一般要求及吊掛控制、貨物吊掛狀態(tài)監(jiān)測、吊掛控制接口、安全防護等內容。本文件適用于物流無人機貨物吊掛控制系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T38152無人駕駛航空器系統(tǒng)術語GB/T38911—2020民用輕小型無人直升機飛行控制系統(tǒng)通用要求GB/T38997—2020輕小型多旋翼無人機飛行控制與導航系統(tǒng)通用要求3術語和定義GB/T38152界定的以及下列術語和定義適用于本文件。在物流活動中用于貨物運輸?shù)臒o人機。吊掛控制suspensioncontrol物流無人機通過纜繩點對點吊裝貨物，保證無人機與貨物安全并完成貨物裝卸及運輸?shù)目刂品绞健?一般要求4.1控制邏輯物流無人機貨物吊掛控制邏輯框圖見圖1,其控制邏輯為根據(jù)獲取的物流無人機飛行狀態(tài)、吊掛纜繩狀態(tài)、吊掛貨物狀態(tài)、纜繩收放狀態(tài)和貨物裝卸狀態(tài)，通過基本飛行控制和吊掛控制對物流無人機執(zhí)行機構、纜繩伺服機構和貨物裝卸機構發(fā)出相應指令，實時控制物流無人機飛行和貨物運輸。2控制控制基木飛行控制指令吊掛控制纜繩伺服機構傳感器測量監(jiān)測無人機飛行狀態(tài)吊掛纜繩狀態(tài)狀態(tài)反饋吊掛貨物狀態(tài)纜繩收放狀態(tài)貨物裝卸狀態(tài)執(zhí)行圖1物流無人機貨物吊掛控制邏輯框圖4.2基本飛行控制物流無人機基本飛行控制功能應符合GB/T38997—2020中的4.2和GB/T38911—2020中的4.3飛行狀態(tài)監(jiān)測物流無人機飛行狀態(tài)監(jiān)測應符合GB/T38997—2020中的4.2和GB/T38911—2020中的4.2、4.3對無人機導航功能及性能的基本要求，包括但不限于經(jīng)緯度、高度、加速度、速度、航向、俯仰、橫滾等信息。5詳細要求5.1吊掛控制要求物流無人機起降控制具體要求包括：a)應能根據(jù)貨物吊掛狀態(tài)動態(tài)調整飛行控制策略，避免貨物吊掛狀態(tài)突變影響飛行安全和貨物安全；b)起飛時，應保證吊掛貨物緩慢平穩(wěn)離地；c)降落時，應保證吊掛貨物緩慢平穩(wěn)觸地。物流無人機吊掛貨物飛行過程中應根據(jù)吊掛貨物的狀態(tài)施加主動控制，抑制貨物劇烈擺動。具體要求包括：a)起降過程中貨物在慣性坐標系{I}下的由慣性產(chǎn)生的前向(X,)及側向(Y?)擺動角度不宜超過350°,如圖2a)所示(圖中{B}為機體坐標系),且無人機本體高度和姿態(tài)保持精度應符合設計規(guī)范要求，貨物擺動不應激發(fā)無人機控制系統(tǒng)發(fā)散；b)航線飛行過程中貨物在慣性坐標系{I}下的由欠驅動特性及慣性產(chǎn)生的前向(X?)及側向(Y?)擺動角度不宜超過30°,如圖2b)所示，且無人機本體高度和航線保持精度應符合設計規(guī)范要求，貨物擺動不應激發(fā)無人機控制系統(tǒng)發(fā)散；c)無人機吊掛貨物到達卸貨點懸停時，應抑制吊掛殘余擺動。a)起降過程b)航線飛行標引符號說明：{B}={Xg,Yg,Za}——無人機機體坐標系，即無人機前向為X。軸，側向為Y軸，Z。軸為右手原則確定；無人機慣性坐標系，即X,軸指向赤道和本初子午線的交點，Y,軸與X;Z,平面垂直并符合右手坐標系，Z,軸指向地球北極。圖2物流無人機吊掛貨物飛行示意圖5.1.3抗擾控制物流無人機吊掛貨物在起降及運輸過程中，應能抵抗由吊掛貨物擺動引起的擾動，并符合設計規(guī)范要求，具體要求包括：a)抵抗吊掛擾動時，應滿足無人機驅動性能約束；b)應能抵抗吊掛貨物因欠驅動特性和慣性引起的持續(xù)擾動；c)應能抵抗吊掛貨物離地和觸地時導致負載變化的突然擾動。5.1.4纜繩收放控制纜繩收放控制通常分為由機載程控的自動收放線和由地面遙控的手動收放線，放線時間、收線時間和控制誤差應符合設計規(guī)范要求。5.1.5貨物投放控制吊掛貨物的投放控制功能通常分為由機載程控的自動投放和由地面遙控的手動投放，具體要求包括：a)應能根據(jù)任務需求選擇無人機著陸后卸貨或空投卸貨；b)應具備投放區(qū)域和投放高度限制功能，在非緊急情況下不應在非設定投放區(qū)域和高度進行貨4物投放；c)空投卸貨后，在不影響飛行和貨物安全條件下，無人機高度波動范圍不宜超過2m。物流無人機吊掛貨物避障飛行時應注意貨物狀態(tài)，避免障礙物影響飛行安全和貨物安全，具體要求包括：a)應規(guī)劃出貨物避障安全運動軌跡；b)轉彎避障飛行中，貨物在慣性坐標系{I}下由欠驅動特性及慣性產(chǎn)生的前向(X?)及側向(Y?)擺動角度不宜超過60°,如圖3所示(圖中{B}為機體坐標系)。標引符號說明：{B}={Xμ,Y;,Zg}——無人機機體坐標系，即無人機前向為Xg軸，側向為Yg軸，Z軸為右手原則確定；無人機慣性坐標系，即X,軸指向赤道和本初子午線的交點，Y;軸與X?Z,平面垂直并符合右手坐標系，Z,軸指向地球北極。圖3物流無人機吊掛貨物轉彎避障飛行示意圖根據(jù)具體物流運輸場景宜具備以下擴展功能：a)能夠根據(jù)物流運輸需求擴展多點運輸功能；b)在有效載重范圍內，能夠支持一次吊掛多個貨物。5.2貨物吊掛狀態(tài)監(jiān)測要求吊掛纜繩狀態(tài)信息通常分為：a)纜繩擺動角度；b)纜繩擺動角速度；c)實時施加給無人機的拉力。吊掛貨物狀態(tài)信息通常分為：a)貨物重量；b)貨物相對于無人機機體的位置；c)其他。5.2.3纜繩收放狀態(tài)纜繩收放狀態(tài)信息通常分為：a)纜繩收放指令接收狀態(tài)；b)收放動作狀態(tài)；c)纜繩吊掛長度；d)纜繩收放故障反饋狀態(tài)。貨物裝卸狀態(tài)信息通常分為：a)貨物裝卸指令接收狀態(tài)；b)貨物裝卸指令執(zhí)行狀態(tài)；c)貨物裝卸故障反饋狀態(tài)。5.3吊掛控制接口要求物流無人機貨物吊掛控制接口要求如下：a)應符合GB/T38997—2020和GB/T38911—2020的要求；b)機載各控制接口應采取防誤插電氣設計和熱插拔保護設計；c)控制接口之間特定通信協(xié)議應滿足吊掛控制的功能與性能要求；d)控制指令信息和狀態(tài)反饋信息應具備數(shù)據(jù)校驗功能、丟包和錯包的監(jiān)控功能。5.4安全防護要求應具備安全裝卸警示功能，如果貨物意外拋放，可