論文の概要: A Self-Rotating Tri-Rotor UAV for Field of View Expansion and Autonomous Flight

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.28581v1
• Date: Mon, 30 Mar 2026 15:30:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.481769
• Title: A Self-Rotating Tri-Rotor UAV for Field of View Expansion and Autonomous Flight
• Title（参考訳）: 視野拡大・自律飛行のための自転型トリロータUAV
• Authors: Xiaobin Zhou, Zihao Zheng, Aoxu Jin, Lei Qiang, Bo Zhu,
• Abstract要約: ロータクラフト(SPINNER)による自己知覚慣性航法 本稿では、FoV拡張と自律飛行のための自転三回転型UAVであるSPINNERを紹介する。 実験では、SPINNERは風速4.8m/sまでの強い飛行を維持している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.32290523896734
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) perception relies on onboard sensors like cameras and LiDAR, which are limited by the narrow field of view (FoV). We present Self-Perception INertial Navigation Enabled Rotorcraft (SPINNER), a self-rotating tri-rotor UAV for the FoV expansion and autonomous flight. Without adding extra sensors or energy consumption, SPINNER significantly expands the FoV of onboard camera and LiDAR sensors through continuous spin motion, thereby enhancing environmental perception efficiency. SPINNER achieves full 3-dimensional position and roll--pitch attitude control using only three brushless motors, while adjusting the rotation speed via anti-torque plates design. To address the strong coupling, severe nonlinearity, and complex disturbances induced by spinning flight, we develop a disturbance compensation control framework that combines nonlinear model predictive control (MPC) with incremental nonlinear dynamic inversion. Experimental results demonstrate that SPINNER maintains robust flight under wind disturbances up to 4.8 \,m/s and achieves high-precision trajectory tracking at a maximum speed of 2.0\,m/s. Moreover, tests in parking garages and forests show that the rotational perception mechanism substantially improves FoV coverage and enhances perception capability of SPINNER.
• Abstract（参考訳）: 無人航空機(UAV)の認識は、カメラやLiDARなどの搭載センサーに依存しており、視野は狭い(FoV)。 本稿では,FoV拡張と自律飛行のための自己回転型トリロータUAVであるSPINNER(Self-Perception Inertial Navigation Enabled Rotorcraft)を提案する。 余分なセンサーやエネルギー消費を加えることなく、SPINNERは連続的な回転運動を通じて搭載カメラとLiDARセンサーのFoVを著しく拡張し、環境認識効率を高める。 SPINNERは、3つのブラシレスモータのみを用いて全3次元位置とロールピッチ姿勢制御を行い、反トルクプレート設計による回転速度の調整を行う。 回転飛行によって引き起こされる強結合性,強非線形性,複雑な外乱に対処するため,非線形モデル予測制御(MPC)とインクリメンタル非線形ダイナミックインバージョンを組み合わせた外乱補償制御フレームワークを開発した。 実験結果から,SPINNERは風速4.8 \,m/sで安定飛行を継続し,最大速度2.0\,m/sで高精度軌道追跡を行うことを確認した。 さらに、駐車場や森林での試験では、回転知覚機構がFoVのカバレッジを大幅に改善し、SPINNERの知覚能力を高めることが示されている。

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