論文の概要: Flight through Narrow Gaps with Morphing-Wing Drones

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12059v1
• Date: Thu, 12 Mar 2026 15:27:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.725809
• Title: Flight through Narrow Gaps with Morphing-Wing Drones
• Title（参考訳）: 空飛ぶドローン「Morphing-Wing Drones」
• Authors: Julius Wanner, Hoang-Vu Phan, Charbel Toumieh, Dario Floreano,
• Abstract要約: 飛行中に一時的に翼を掃除できるモルヒネ翼ドローンを開発した。 この操作は、低飛行速度での空隙通過中に突然の昇降損失によって制御上の問題を引き起こす。 空隙通過時の揚力損失をドローンが補償できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.696826068000866
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The size of a narrow gap traversable by a fixed-wing drone is limited by its wingspan. Inspired by birds, here, we enable the traversal of a gap of sub-wingspan width and height using a morphing-wing drone capable of temporarily sweeping in its wings mid-flight. This maneuver poses control challenges due to sudden lift loss during gap-passage at low flight speeds and the need for precisely timed wing-sweep actuation ahead of the gap. To address these challenges, we first develop an aerodynamic model for general wing-sweep morphing drone flight including low flight speeds and post-stall angles of attack. We integrate longitudinal drone dynamics into an optimal reference trajectory generation and Nonlinear Model Predictive Control framework with runtime adaptive costs and constraints. Validated on a 130 g wing-sweep-morphing drone, our method achieves an average altitude error of 5 cm during narrow-gap passage at forward speeds between 5 and 7 m/s, whilst enforcing fully swept wings near the gap across variable threshold distances. Trajectory analysis shows that the drone can compensate for lift loss during gap-passage by accelerating and pitching upwards ahead of the gap to an extent that differs between reference trajectory optimization objectives. We show that our strategy also allows for accurate gap passage on hardware whilst maintaining a constant forward flight speed reference and near-constant altitude.
• Abstract（参考訳）: 固定翼ドローンが通過可能な狭い隙間の大きさは、翼幅によって制限される。 ここでは鳥に触発されて、飛行中に一時的に翼を掃除できるモルフォイングドローンを用いて、翼下幅と高さの隙間の移動を可能にする。 この操作は、低飛行速度での空隙通過中の急激な昇降損失と、空隙前方の正確に時間的なウィングスウィープ運動の必要性により、制御上の課題を生じさせる。 これらの課題に対処するために、我々はまず、低飛行速度と攻撃後角度を含む、一般的なウィングスウィープ型ドローン飛行のための空力モデルを開発する。 我々は,縦型ドローン力学を最適基準軌道生成と非線形モデル予測制御フレームワークに統合し,実行時適応コストと制約を適用した。 提案手法は,130gの翼幅変形型ドローンを用いて,5～7m/s前後の狭ギャップ通過時の平均高度誤差を5cmから7m/sで達成した。 軌道解析により,空隙通過時の昇降損失を,基準軌道最適化目標と異なる範囲まで加速・ピッチアップすることで補償できることが示されている。 また,我々の戦略は,一定の飛行速度基準とほぼ一定高度を維持しつつ,ハードウェア上での正確なギャップ通過を可能にすることも示している。

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