論文の概要: QuadRocket: An Aerial Robotic Testbed for Adaptive Thrust-Vector Control of Rocket-Like Vehicles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.02474v1
• Date: Thu, 02 Jul 2026 17:43:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.9568
• Title: QuadRocket: An Aerial Robotic Testbed for Adaptive Thrust-Vector Control of Rocket-Like Vehicles
• Title（参考訳）: QuadRocket:ロケットライクな車両の適応推力ベクトル制御のための空中ロボットテストベッド
• Abstract要約: QuadRocketは低コストで低リスクのプラットフォームで、打上げ車型システムの推力ベクトル制御戦略を検証する。 原型は、四角柱の上部に普遍的な関節を通して取り付けられた円筒状の本体で構成され、非無視慣性を持つ飛行逆振子を形成する。 制御設計は、その縦軸に沿って印加されたベクトル力によって駆動される単一の軸対称剛体としてモデル化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8633013637160062
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents QuadRocket, a quadrotor-based rocket prototype that provides a low-cost, low-risk platform for validating advanced thrust-vector control strategies for launch vehicle-type systems. The prototype consists of a cylindrical main body mounted on top of a quadrotor through a universal joint, forming a flying inverted pendulum with non-negligible inertia. For control design, the coupled system is modeled as a single axisymmetric rigid body actuated by a vectored force applied along its longitudinal axis. A reduced-attitude representation on the two sphere is adopted to explicitly exploit the vehicle's axial symmetry and to decouple yaw from the thrust-vector direction. On this model, we derive an adaptive backstepping controller that achieves almost global trajectory tracking in the presence of unknown constant disturbances, while a control-point transformation mitigates non minimum-phase behavior. The quadrotor is then treated as a thrust vector actuator, and a dynamic-surface-based attitude controller is designed to track the desired thrust-vector, accounting for actuation dynamics and avoiding explicit differentiation of virtual control signals. The complete architecture is evaluated in simulation and validated experimentally in an indoor motion-capture arena. Results demonstrate accurate trajectory tracking, effective disturbance compensation, and confirm the suitability of the QuadRocket as a versatile testbed for thrust-vector-controlled robotic vehicles.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,クアッドロケットの試作機であるQuadRocketについて述べる。 試作機は、四角柱の上部に普遍的な関節を通して取り付けられた円筒状の本体で構成され、非無視慣性を持つ飛行逆振子を形成する。 制御設計において、結合系は、その縦軸に沿って印加されたベクトル力によって駆動される単一の軸対称剛体としてモデル化される。 車両の軸対称を明示的に利用し、ヨーを推力ベクトル方向から切り離すために、2つの球面上の低姿勢表現を採用する。 このモデルでは、制御点変換が非最小位相挙動を緩和する一方、未知の定常乱れの存在下で、ほぼ大域的な軌跡追跡を実現する適応的バックステッピング制御を導出する。 次に、四極子を推力ベクトルアクチュエータとして扱い、動的表面ベースの姿勢制御器は、所望の推力ベクトルを追跡し、アクチュエータのダイナミクスを考慮し、仮想制御信号の明確な識別を避けるように設計されている。 完全な構造はシミュレーションで評価され、室内のモーションキャプチャアリーナで実験的に検証される。 その結果、正確な軌道追跡、効果的な外乱補償、および推力ベクトル制御ロボット車両の多目的テストベッドとしてのQuadRocketの適合性が確認された。

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