東京大學研發DRAGON變形無人機 自主穿越狹縫瞄準福島核廠除役

蛇形機器人首次亮相 具備全自主變形能力

東京大學JSK實驗室日前在駒場校區舉行現場展示，讓DRAGON v1.5無人機正式公開亮相。這款可在空中自主變形的飛行機器人，能彎曲、捲縮身體，穿越一般固定機架無人機無法通過的狹窄縫隙，全程僅依賴機載感測器自主完成，無需外部定位系統輔助。

計畫主持人趙默舉博士（Dr. Moju Zhao）向媒體透露，下一步目標涵蓋災難救援現場，乃至最終投入日本受損的福島核電廠除役作業。

八組獨立推力系統實現靈活飛控

DRAGON由四節可動關節首尾相連組成，形如飛行中的蛇。每節關節配備兩具安裝於萬向架上的導管風扇，整體共有八個可獨立調向的推力點，遠比一般多旋翼無人機的四具固定旋翼靈活得多。

原版DRAGON於2018年首次發表，其縮寫正體現了設計目標：Dual-rotor embedded multilink Robot with the Ability of multi-deGree-of-freedom aerial transformatiON（具多自由度空中變形能力的雙旋翼嵌入式多連桿機器人）。由於每具風扇皆可獨立旋轉，無人機在幾乎任何姿態下都能維持穩定飛行。

它可伸展成一條直線穿越狹縫，也可捲縮成更緊湊的形狀，萬向架風扇同步重新調整推力方向，確保變形過程中不失控。一般多旋翼無人機只有一種固定外形；DRAGON則將外形視為可在飛行中隨時改變的參數，這正是它能穿越比自身伸展長度更窄縫隙的關鍵。

機載感測器自主融合處理環境資訊

此次駒場展示最受矚目的成就，在於完全自主運作能力。實驗室表示，DRAGON v1.5是全球首款能夠完全自主飛行並重新構形的形變空中機器人，僅憑機身上的感測器即可完成所有操作。機載LiDAR負責掃描環境空間，IMU慣性測量單元追蹤運動狀態，關節編碼器則即時回報每節關節的角度數據。機載電腦將所有資訊融合處理，全程無需外部追蹤系統。

這項技術挑戰遠比想像中困難。每當一個關節彎曲，機器人的重心就會偏移，推力向量也隨之改變，控制系統必須以極快速度重新平衡並調整八具風扇的方向，以防止機體翻滾。僅靠機載運算實現這一點，正是研究團隊耗費多年突破的核心難題。

瞄準災難救援與核廠除役應用

趙博士向媒體說明DRAGON的應用方向：「在災難救援場景中部署此類機器人，是我們正在積極推進的方向之一，尤其考量到日本對此類技術有迫切需求。」他進一步點出設計背後的核心動機：「能夠抵達人類無法進入或過於危險的地點，是DRAGON最重要的研發動機之一。」

日本有充分的現實理由迫切需要這項技術。地震頻繁與老化基礎設施，正好創造出大量狹窄且危險的空間，而這正是形變無人機的用武之地。一台能折疊變薄穿越障礙、再展開繼續飛行的機器，與「要麼能進、要麼進不了」的剛性多旋翼無人機相比，是截然不同的工具。

趙博士並進一步透露，團隊已參與與福島第一核電廠除役相關的國家重大計畫。福島核廠除役工程是一項長達數十年的作業，目的是拆除因輻射而無法讓人員長時間停留的損毀反應爐設施。一台能夠改變形狀、在輻射污染的狹窄內部空間中穿梭的無人機，在此不只是一項新奇技術，更是讓人類遠離危險的重要手段。

電池續航與耐久性仍需克服

趙博士對於原型展示與實際部署之間的差距直言不諱：「真實世界部署最大的挑戰，是機載電池帶來的有限飛行時間，以及在惡劣環境中的耐用性。」

這兩項挑戰並非DRAGON獨有，但對這款複雜程度極高的機器人而言，影響更為嚴峻。八具導管風扇加上機載電腦耗電量可觀，直接限制無人機在崩塌現場或反應爐建築內的滯留時間。惡劣環境中的粉塵與輻射，也對需要精確維持關節運動的精密硬體造成嚴苛考驗。

儘管如此，趙博士仍持樂觀態度：「隨著硬體與軟體技術持續進步，這兩項挑戰都在穩步改善，我們相信最終能夠克服。」