Mecanismos y Estrategias de Control para Estructuras Morphing en Quadrotors: Una Revisión y Perspectivas Futuras
Autores: Acar, Osman; Honkavaara, Eija; Botez, Ruxandra Mihaela; Bayburt, Deniz Çnar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mecanismos y Estrategias de Control para Estructuras Morphing en Quadrotors: Una Revisión y Perspectivas Futuras
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Avances
Estructuras morphing
Quadrotors
Estrategias de control
Mecanismos morphing
Control adaptativo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta revisión explora los avances recientes en estructuras morfables para Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), centrándose en los diseños mecánicos y las estrategias de control de los quadrotors que permiten la reconfiguración geométrica en tiempo real. Se evalúan los mecanismos de transformación, que van desde enlaces de circuito cerrado hasta estructuras bioinspiradas y flexibles, en términos de adaptabilidad, simplicidad de actuación y estabilidad de vuelo. Se analizan enfoques de control, incluidos el control predictivo de modelos, el aprendizaje por refuerzo y el control por modo deslizante, por su efectividad en el manejo de la morfología dinámica. La revisión también destaca conceptos clave de alas morfables como GNATSpar y Zigzag Wingbox, que mejoran la eficiencia aerodinámica y la flexibilidad estructural. Se introduce un concepto novedoso que presenta un mecanismo de manivela deslizante invertido (ISCM), que permite la operación de VANT en modo dual para misiones aéreas y terrestres, lo cual es particularmente útil en escenarios como la supresión de incendios forestales, donde la estabilidad y la longevidad de la operación son cruciales. Este estudio enfatiza la importancia de enfoques de diseño integrados que alineen la transformación mecánica con el control adaptativo. Se identifican brechas críticas en las pruebas del mundo real, la coordinación de enjambres y las arquitecturas morfables escalables, sugiriendo direcciones de investigación futuras para desarrollar sistemas de VANT robustos y adaptativos a las misiones.
Descripción
Esta revisión explora los avances recientes en estructuras morfables para Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), centrándose en los diseños mecánicos y las estrategias de control de los quadrotors que permiten la reconfiguración geométrica en tiempo real. Se evalúan los mecanismos de transformación, que van desde enlaces de circuito cerrado hasta estructuras bioinspiradas y flexibles, en términos de adaptabilidad, simplicidad de actuación y estabilidad de vuelo. Se analizan enfoques de control, incluidos el control predictivo de modelos, el aprendizaje por refuerzo y el control por modo deslizante, por su efectividad en el manejo de la morfología dinámica. La revisión también destaca conceptos clave de alas morfables como GNATSpar y Zigzag Wingbox, que mejoran la eficiencia aerodinámica y la flexibilidad estructural. Se introduce un concepto novedoso que presenta un mecanismo de manivela deslizante invertido (ISCM), que permite la operación de VANT en modo dual para misiones aéreas y terrestres, lo cual es particularmente útil en escenarios como la supresión de incendios forestales, donde la estabilidad y la longevidad de la operación son cruciales. Este estudio enfatiza la importancia de enfoques de diseño integrados que alineen la transformación mecánica con el control adaptativo. Se identifican brechas críticas en las pruebas del mundo real, la coordinación de enjambres y las arquitecturas morfables escalables, sugiriendo direcciones de investigación futuras para desarrollar sistemas de VANT robustos y adaptativos a las misiones.