論文の概要: Gust Estimation and Rejection with a Disturbance Observer for Proprioceptive Underwater Soft Morphing Wings

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04438v2
• Date: Sun, 08 Feb 2026 11:52:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.16608
• Title: Gust Estimation and Rejection with a Disturbance Observer for Proprioceptive Underwater Soft Morphing Wings
• Title（参考訳）: 外乱オブザーバを用いた水中軟式整形翼のゲスト推定と退避
• Authors: Tobias Cook, Leo Micklem, Huazhi Dong, Yunjie Yang, Michael Mistry, Francesco Giorgio-Serchi,
• Abstract要約: 無人水中車両は、海上での維持および測量作業にますます雇われている。 これらの不安定な流れは方向と速度の急激な変化を誘発し、車両の安定性と操作性を損なう。 本研究では, 環境摂動を緩和するために, 主観的感覚を付加した軟質な異形翼を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3396471583773635
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Unmanned underwater vehicles are increasingly employed for maintenance and surveying tasks at sea, but their operation in shallow waters is often hindered by hydrodynamic disturbances such as waves, currents, and turbulence. These unsteady flows can induce rapid changes in direction and speed, compromising vehicle stability and manoeuvrability. Marine organisms contend with such conditions by combining proprioceptive feedback with flexible fins and tails to reject disturbances. Inspired by this strategy, we propose soft morphing wings endowed with proprioceptive sensing to mitigate environmental perturbations. The wing's continuous deformation provides a natural means to infer dynamic disturbances: sudden changes in camber directly reflect variations in the oncoming flow. By interpreting this proprioceptive signal, a disturbance observer can reconstruct flow parameters in real time. To enable this, we develop and experimentally validate a dynamic model of a hydraulically actuated soft wing with controllable camber. We then show that curvature-based sensing allows accurate estimation of disturbances in the angle of attack. Finally, we demonstrate that a controller leveraging these proprioceptive estimates can reject disturbances in the lift response of the soft wing. By combining proprioceptive sensing with a disturbance observer, this technique mirrors biological strategies and provides a pathway for soft underwater vehicles to maintain stability in hazardous environments.
• Abstract（参考訳）: 無人水中車両は、海上での維持および測量作業にますます採用されているが、浅海域での運用は、波動、電流、乱流などの流体障害によって妨げられることが多い。 これらの不安定な流れは方向と速度の急激な変化を誘発し、車両の安定性と操作性を損なう。 海洋生物は、避妊性フィードバックと柔軟なひれと尾を組み合わせて乱れを拒絶することで、このような状態と競合する。 この戦略にインスパイアされた我々は、環境摂動を緩和するために、主観的な感覚を付与した軟質な変形翼を提案する。 翼の連続的な変形は、ダイナミックな乱れを推測する自然な手段となり、カムバーの突然の変化は、対向する流れの変動を直接反映する。 この主観的信号を解釈することにより、外乱オブザーバはリアルタイムにフローパラメータを再構築することができる。 これを実現するために,制御可能なカムバーを有する油圧作動型軟翼の動的モデルの開発と実験的検討を行った。 次に、曲率に基づくセンシングにより、攻撃角度の乱を正確に推定できることを示す。 最後に、これらの主観的推定を利用した制御器は、軟翼の昇降応答における乱れを回避できることを示す。 この技術は、外因性知覚と外乱オブザーバを組み合わせることで、生物学的戦略を反映し、危険環境における安定性を維持するための柔らかい水中車両の経路を提供する。

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