MorphQuad：可实现超强机动性、操控性和鲁棒性的可变形四旋翼
研究人员提出了MorphQuad，这是一种可变形四旋翼飞行器，通过两轴云台独立驱动四个旋翼系统，实现了任意方向的推力矢量、全局稳定性以及超强的机动性、操控性和鲁棒性。该平台展示了多圈旋转、阀门操作、栖息和抗风干扰等能力。
基础设施维护、接触式检测和紧急响应等领域迫切需要一种既能像人类手臂一样灵活操作，又具备极端机动性、操控性和鲁棒性的空中飞行器。传统四旋翼由于结构和控制限制，无法同时实现全向推力矢量、全局稳定性以及紧凑标准设计。针对这一挑战，研究团队提出了MorphQuad——一种可变形四旋翼飞行器，通过硬件与控制协同设计，实现了超人的机动性、操控性和鲁棒性（MMR）。
在硬件方面，MorphQuad的四个旋翼系统各由两轴云台独立驱动，使得每个旋翼可以任意方向倾斜，从而在任意方向上产生最大推力。这种设计不仅允许飞行器以任意姿态飞行，还能最大化接触力施加和扰动抑制能力。在控制方面，研究团队引入了全局稳定的控制算法，并采用能量最优推力分配策略，仅在避免下洗干扰和万向节锁定时允许旋翼间推力抵消。凭借完全机载自主系统，MorphQuad在实际演示中展现了多项惊人能力：在平移或悬停过程中进行多圈旋转，用于管道检测和目标跟踪（机动性）；以人类级力量进行阀门旋转、栖息以及物体按压和推拉（操控性）；抵抗任意方向的风干扰，甚至能够应对单个旋翼受到直接吹袭的情况，并具备推拉恢复能力（鲁棒性）。
与现有方案相比，MorphQuad的独到之处在于它同时满足了三个关键要求：（I）任意方向最大推力矢量，以最大化接触力应用和扰动抑制；（II）全局稳定性，确保任意姿态和位置可控；（III）紧凑标准设计，基于成熟四旋翼平台继承技术经验。这一突破为下一代空中机器人应用铺平了道路，特别是在复杂环境中需要高精度操作和强鲁棒性的任务中。