論文の概要: TriphiBot: A Triphibious Robot Combining FOC-based Propulsion with Eccentric Design

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.01385v1
• Date: Sun, 01 Feb 2026 18:38:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.068105
• Title: TriphiBot: A Triphibious Robot Combining FOC-based Propulsion with Eccentric Design
• Title（参考訳）: TriphiBot:FOCベースの推進と偏心設計を組み合わせた三脚ロボット
• Authors: Xiangyu Li, Mingwei Lai, Mengke Zhang, Junxiao Lin, Tiancheng Lai, Junping Zhi, Chao Xu, Fei Gao, Yanjun Cao,
• Abstract要約: マルチドメイン動作が可能なトリフィブなロボットは、多様な環境にまたがる複雑なタスクを処理することを約束している。 既存の設計は主にデュアルモードのプラットフォームに焦点を当てており、いくつかの設計は機械的な複雑さや推進効率の低下に悩まされている。 本研究では、クワッドコプター構造と2つの受動車輪を組み合わせたミニマリスト設計により、空中・地上・水上移動が可能な新しい三脚ロボットを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.930529399697557
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Triphibious robots capable of multi-domain motion and cross-domain transitions are promising to handle complex tasks across diverse environments. However, existing designs primarily focus on dual-mode platforms, and some designs suffer from high mechanical complexity or low propulsion efficiency, which limits their application. In this paper, we propose a novel triphibious robot capable of aerial, terrestrial, and aquatic motion, by a minimalist design combining a quadcopter structure with two passive wheels, without extra actuators. To address inefficiency of ground-support motion (moving on land/seabed) for quadcopter based designs, we introduce an eccentric Center of Gravity (CoG) design that inherently aligns thrust with motion, enhancing efficiency without specialized mechanical transformation designs. Furthermore, to address the drastic differences in motion control caused by different fluids (air and water), we develop a unified propulsion system based on Field-Oriented Control (FOC). This method resolves torque matching issues and enables precise, rapid bidirectional thrust across different mediums. Grounded in the perspective of living condition and ground support, we analyse the robot's dynamics and propose a Hybrid Nonlinear Model Predictive Control (HNMPC)-PID control system to ensure stable multi-domain motion and seamless transitions. Experimental results validate the robot's multi-domain motion and cross-mode transition capability, along with the efficiency and adaptability of the proposed propulsion system.
• Abstract（参考訳）: マルチドメイン動作とクロスドメイン遷移が可能なトリフィブなロボットは、多様な環境にまたがる複雑なタスクを処理することを約束している。 しかし、既存の設計は主にデュアルモードプラットフォームに焦点を当てており、いくつかの設計は高い機械的複雑さや低い推進効率に悩まされており、応用が制限されている。 本論文では、クアッドコプター構造と2つの受動車輪を組み合わせたミニマリスト設計により、余分なアクチュエータを使わずに、空中、地上、水上移動が可能な新しい三脚ロボットを提案する。 クワッドコプターをベースとした設計における地上支持運動の非効率性に対処するため, 特殊機械的変換設計を使わずにスラストと運動を本質的に整合させ, 効率を向上する偏心型重力センター(CoG)の設計を導入する。 さらに、異なる流体(空気と水)による運動制御の劇的な相違に対処するため、フィールド指向制御(FOC)に基づく統一推進システムを開発した。 この方法はトルクマッチング問題を解き、異なる媒体にまたがる高精度で高速な双方向推力を実現する。 生活条件と地上支援の観点からロボットの力学を解析し、安定なマルチドメイン動作とシームレスな遷移を保証するためのハイブリッド非線形モデル予測制御(HNMPC)-PID制御システムを提案する。 実験により、提案する推進システムの効率性と適応性とともに、ロボットのマルチドメイン動作とクロスモード遷移能力を検証する。

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