MorphQuad: 超人的な機動性、操作、回復力を実現する可変型クアッドローター
研究者らは、2軸ジンバルで4つのローターシステムを独立に可動させる可変型クアッドローターMorphQuadを発表。全方向への推力ベクトル、大域安定性、超人的な機動性・操作・回復力を実現。多回転回転、バルブ操作、パーチング、風外乱除去などを実演。
インフラ保守、接触型点検、緊急対応などの分野では、極めて高い機動性、操作能力、回復力（MMR）を持つ空中ロボットが求められている。従来のクアッドローターは構造的・制御的な制約から、全方向への推力ベクトル、大域安定性、コンパクトで標準的な設計を同時に実現できなかった。本研究チームは、ハードウェアと制御の協調設計により、MMRを実現する可変型クアッドローター「MorphQuad」を提案する。
ハードウェア面では、4つのローターシステムそれぞれを2軸ジンバルで独立に駆動することで、任意方向に最大推力を発生可能にした。これにより、機体は任意の姿勢で飛行でき、接触力の印加や外乱抑制能力が最大化される。制御面では、大域安定性を保証する制御則と、ダウンウォッシュ干渉やジンバルロックを避ける場合のみ回転子間の推力相殺を許容するエネルギー最適推力配分を導入した。完全機上自律により、MorphQuadは並進飛行やホバリング中の多回転回転（パイプ点検や追跡）、人間と同等の力でのバルブ操作・パーチング・物体押し引き、任意方向からの風外乱（単一ローターへの直接吹き付けを含む）への耐性とプッシュプル回復など、多様なタスクを実証した。
MorphQuadの核心は、以下の三要件を同時に満たした点にある：（I）任意方向への最大推力ベクトル、（II）任意姿勢・位置を制御可能な大域安定性、（III）従来のクアッドローター技術を継承するコンパクトな標準設計。この成果は、複雑環境での高精度操作と高い頑健性が要求される次世代空中ロボット応用への道を開くものである。