論文の概要: A Multimodal Tiltwing Framework for Bioinspired Aerial Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22046v1
- Date: Sat, 20 Jun 2026 13:59:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 23:03:08.484279
- Title: A Multimodal Tiltwing Framework for Bioinspired Aerial Robots
- Title(参考訳): バイオインスパイアされた空中ロボットのためのマルチモーダルティルトイングフレームワーク
- Authors: Krispin C. V. Broers, Sophie F. Armanini,
- Abstract要約: 羽ばたき翼型小型航空機(FWMAV)はハチドリの飛行性能を模倣している。
既存の設計は依然として限定的であり、飛行封筒の制限と耐久性に乏しい。
本研究では,生物にインスパイアされた空中ロボットがホバリング飛行,高速方向飛行,エネルギー効率の高い飛行を切り替えることのできる適応型傾動機構を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.7734726150561088
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Tailless flapping-wing micro-aerial vehicles (FWMAVs) mimic the impressive flight performance of hummingbirds, utilising unsteady aerodynamic effects. However, existing designs are still limited and purpose-built with a restricted flight envelope and poor endurance. We therefore propose an adaptable tiltwing framework enabling bioinspired aerial robots to switch between hovering flight, high-speed directional flight, and energy-efficient gliding flight. The proposed framework utilises thrust vectoring with a wide actuation range via two fully independent propulsion units, each flapping a single wing, for effective control and enhanced manoeuvrability. For this, we developed a hybrid Scotch-yoke-based flapping mechanism that ensures a symmetric motion profile with a modular design guaranteeing an arbitrarily wide flapping angle to exploit the lift-enhancing clap-and-fling effect. Additionally, we implemented a passive wing-rotation mechanism, which, in combination with our dual-wing thrust-vectoring approach, allows unprecedented wing-design freedom, unlocking potential for precise optimisation. A contactless leading-edge tracking sensor provides accurate feedback on the wing's orientation and, in the gliding mode, enables dihedral-angle control, augmenting the active wing-pitch control. Extensive testing of a propulsion unit was conducted with a six-axis force/torque sensor, demonstrating the flapping mechanism's performance while optimising transmission efficiency and the passive wing-pitch mechanism. At full throttle, the average lift force generated by a single wing, flapping with a 188° amplitude, was 21.1 gf for a small 3.1 g 1S BLDC motor. Additional tests covering the full range of the wide-angle tilting capability showed an effective thrust-vectoring control architecture with a linear and symmetric response curve of the moments generated.
- Abstract(参考訳): 羽ばたきの小型航空機(FWMAV)はハチドリの飛行性能を模倣し、不安定な空力効果を生かした。
しかし、既存の設計は依然として限定的であり、飛行封筒の制限と耐久性に乏しい。
そこで本研究では,バイオインスパイアされた空中ロボットがホバリング飛行,高速方向飛行,エネルギー効率の高い滑空飛行を切り替えることのできる適応可能な傾動機構を提案する。
提案した枠組みは、推力ベクトルを2つの完全に独立した推進ユニットを介して広い作動範囲で駆動し、それぞれが1つの翼を羽ばたき、効率的な制御と操作性を向上させる。
そこで我々は, 自在に広いフラッピング角度を保証し, 昇降力向上効果を生かした, 対称な動きプロファイルを実現するハイブリッドなスコッチヨーク式フラッピング機構を開発した。
さらに、受動翼回転機構を実装し、二翼推力ベクトル法と組み合わせて、前例のない翼設計の自由を許容し、正確な最適化の可能性を解き放つ。
接触のない先端追跡センサは、翼の向きに正確なフィードバックを与え、グライディングモードでは二面角制御を可能にし、アクティブなウィングピッチ制御を増強する。
6軸力/トルクセンサを用いて推進ユニットの広範囲な試験を行い、伝達効率と受動翼ピッチ機構を最適化しながら羽ばたき機構の性能を実証した。
フルスロットルでは、単翼で発生した平均揚力は188°の振幅で、小さな3.1 g 1S BLDCモーターで21.1 gfであった。
広角傾きの完全な範囲をカバーする追加試験は、発生したモーメントの線形および対称応答曲線を持つ効果的な推力ベクトル制御アーキテクチャを示した。
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