NMPC-based Unified Posture Manipulation and Thrust Vectoring for Agile and Fault-Tolerant Flight of a Morphing Aerial Robot

要約

この論文は、航空モードでのマルチモーダルモビリティモルフォボット（M4）のアジャイルおよび断層耐性飛行のための統一された制御フレームワークを示しています。
M4ロボットは、地面と空中移動の間を移行できます。
明確な脚は、標準的な四輪プラットフォームよりも多くの動的な操作を可能にします。
非線形モデル予測制御（NMPC）アプローチが開発され、同時に姿勢操作とベクトル化アクションを推定し、ロボットがシャープなターンと動的飛行軌跡を実行できるようにします。
このフレームワークは、アクチュエータの障害を補償しながら積極的な操作の下で正確な追跡を可能にするアジャイルと断層耐性の制御ロジックを統合し、パフォーマンスの大幅な低下なしで継続的な動作を確保します。
シミュレーション結果は、提案された方法の有効性を検証し、正確な軌跡追跡と障害からの堅牢な回復を実証し、複雑な環境での回復力のある自律飛行に貢献します。

要約(オリジナル)

This thesis presents a unified control framework for agile and fault-tolerant flight of the Multi-Modal Mobility Morphobot (M4) in aerial mode. The M4 robot is capable of transitioning between ground and aerial locomotion. The articulated legs enable more dynamic maneuvers than a standard quadrotor platform. A nonlinear model predictive control (NMPC) approach is developed to simultaneously plan posture manipulation and thrust vectoring actions, allowing the robot to execute sharp turns and dynamic flight trajectories. The framework integrates an agile and fault-tolerant control logic that enables precise tracking under aggressive maneuvers while compensating for actuator failures, ensuring continued operation without significant performance degradation. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method, demonstrating accurate trajectory tracking and robust recovery from faults, contributing to resilient autonomous flight in complex environments.

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