MorphQuad：可實現超強機動性、操控性和魯棒性的可變形四旋翼
研究人員提出了MorphQuad，這是一種可變形四旋翼飛行器，通過兩軸雲台獨立驅動四個旋翼系統，實現了任意方向的推力矢量、全局穩定性以及超強的機動性、操控性和魯棒性。該平台展示了多圈旋轉、閥門操作、棲息和抗風乾擾等能力。
基礎設施維護、接觸式檢測和緊急響應等領域迫切需要一種既能像人類手臂一樣靈活操作，又具備極端機動性、操控性和魯棒性的空中飛行器。傳統四旋翼由於結構和控制限制，無法同時實現全向推力矢量、全局穩定性以及緊湊標準設計。針對這一挑戰，研究團隊提出了MorphQuad——一種可變形四旋翼飛行器，通過硬件與控制協同設計，實現了超人的機動性、操控性和魯棒性（MMR）。
在硬件方面，MorphQuad的四個旋翼系統各由兩軸雲台獨立驅動，使得每個旋翼可以任意方向傾斜，從而在任意方向上產生最大推力。這種設計不僅允許飛行器以任意姿態飛行，還能最大化接觸力施加和擾動抑制能力。在控制方面，研究團隊引入了全局穩定的控制算法，並採用能量最優推力分配策略，僅在避免下洗干擾和萬向節鎖定時允許旋翼間推力抵消。憑藉完全機載自主系統，MorphQuad在實際演示中展現了多項驚人能力：在平移或懸停過程中進行多圈旋轉，用於管道檢測和目標跟蹤（機動性）；以人類級力量進行閥門旋轉、棲息以及物體按壓和推拉（操控性）；抵抗任意方向的風乾擾，甚至能夠應對單個旋翼受到直接吹襲的情況，並具備推拉恢復能力（魯棒性）。
與現有方案相比，MorphQuad的獨到之處在於它同時滿足了三個關鍵要求：（I）任意方向最大推力矢量，以最大化接觸力應用和擾動抑制；（II）全局穩定性，確保任意姿態和位置可控；（III）緊湊標準設計，基於成熟四旋翼平台繼承技術經驗。這一突破為下一代空中機器人應用鋪平了道路，特別是在複雜環境中需要高精度操作和強魯棒性的任務中。