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飛行ロボットarXiv:2602.08328

オンボードセンシングと計算による昆虫サイズ羽ばたきロボットの制御飛行

Controlled Flight of an Insect-Scale Flapping-Wing Robot via Integrated Onboard Sensing and Computation

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1.29グラムの昆虫サイズ羽ばたきロボットが、オンボードのセンサと計算だけでホバリングや軌道追従を実現し、モーションキャプチャ外でも障害物回避と着陸に成功した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- 1.29-gramの昆虫スケール羽ばたき翼ロボットを開発 - オンボードのセンシングと計算のみでホバリングと軌道追従を実現 - センチメートル級の位置精度を達成 - 階層型コントローラを開発し、人間が高レベル指令を提供 - モーションキャプチャ外での30秒飛行実験で障害物回避とヒマワリへの着陸に成功

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の同サイズ飛行ロボットはオフボードのセンサと計算に依存し、モーションキャプチャ環境内に制限されていた - 本研究はオンボードのみでホバリングと軌道追従を実現し、適用範囲を拡大 - センシングと計算の自律性において aerial microrobotics コミュニティへの大きな進歩

3. 技術・手法の肝は?

- センサスイート、推定器、低レベルコントローラを組み合わせ - 階層型コントローラを開発し、人間が高レベルコマンドを提供 - オンボードセンシングと計算のみでセンチメートル級の位置精度を実現

4. どうやって有効だと検証した?

- 30秒間の飛行実験をモーションキャプチャシステム外で実施 - 障害物を回避し、最終的にヒマワリに着陸することに成功 - センチメートル級の位置飛行精度を達成

5. 議論はある?

- 要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨からは不明(関連研究や比較対象が明記されていないため、同分野の定番として aerial microrobotics, flapping-wing robots, onboard sensing などが挙げられる)

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Yi-Hsuan Hsiao, Quang Phuc Kieu, Zhongtao Guan, Suhan Kim, Jiaze Cai, Owen Matteson, Jonathan P. How, Elizabeth Farrell Helbling, YuFeng Chen

分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY

原文アブストラクト

Aerial insects can effortlessly navigate dense vegetation, whereas similarly sized aerial robots typically depend on offboard sensors and computation to maintain stable flight. This disparity restricts insect-scale robots to operation within motion capture environments, substantially limiting their applicability to tasks such as search-and-rescue and precision agriculture. In this work, we present a 1.29-gram aerial robot capable of hovering and tracking trajectories with solely onboard sensing and computation. The combination of a sensor suite, estimators, and a low-level controller achieved centimeter-scale positional flight accuracy. Additionally, we developed a hierarchical controller in which a human operator provides high-level commands to direct the robot's motion. In a 30-second flight experiment conducted outside a motion capture system, the robot avoided obstacles and ultimately landed on a sunflower. This level of sensing and computational autonomy represents a significant advancement for the aerial microrobotics community, further opening opportunities to explore onboard planning and power autonomy.

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