L-BIRD：一种轻量级、仿生设计的旋翼无人机

《IEEE Robotics and Automation Letters》：L-BIRD: Lightweight Bio-Inspired Rotary-Wing Drone

　　仿生无人机L-BIRD采用球形结构实现鸟类姿态灵活控制，通过MPC框架结合改进的多路径PDNN神经网络和稀疏矩阵优化，在资源受限平台上显著降低39.3%内存占用，轨迹均方误差降至0.0042弧度。

　　

摘要：

在自然界中，鸟类展现了出色的姿态控制能力，能够实现灵活高效的起飞、悬停和降落——这些能力至今尚未被完全复制。因此，我们推出了这款轻量级的仿生旋翼无人机（L-BIRD）。它采用球形结构，可以模仿鸟类的姿态变化，并能够适应性地降落在复杂的表面上。L-BIRD利用模型预测控制（MPC）框架，根据仿生参数对实时追踪类似鸟类的姿态轨迹。为了在资源有限的硬件平台上实现轻量化部署，我们通过多路径原始-对偶神经网络（PDNN）、矩阵稀疏性和乘法优化技术对MPC框架进行了改进。实验结果（包括仿真和实际应用）表明，L-BIRD实现了精确高效的仿生姿态控制以及良好的环境适应性。姿态轨迹的均方误差（MSE）降低到了0.0042，随机存取存储器（RAM）的使用量减少了39.3%。