知的適応構造物を用いた宇宙用高機能自律ドッキング機構の開発研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555262
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 室津 義定 大阪府立大学, 工学部, 教授 (50081386)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福永 邦雄 大阪府立大学, 工学部, 教授 (60081296) ; 大須賀 公一 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50191937) ; 柴田 浩 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80094506) ; 大久保 博志 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (40094502) ; 泉田 啓 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (60206662)
• Keywords: 知的適応構造物 / 可変形状トラス / ドッキング / 自律 / マイクログラビティ / 冗長システム / ダイナミックス / 実験

Research Abstract

ドッキング時の衝撃を抑制するために,インピーダンス制御を用いることを検討した.この制御則を冗長系に対して拡張するために,運動学に基づく制御法で一般に用いられるサブタスクの考え方を応用した.第二サブタスクとして,一般化座標の速度ノルム最小化を与えることにより,閉ループ系を内部安定にできることをリヤプノフの直接法で証明した.また,ドッキングは非常に速い現象を伴うので,離散時間制御で実現されるインピーダンス制御のみでドッキング時の衝撃を抑制できるとは限らない.そこで,可変形状トラス(VGT)の冗長性を利用することにより,仮想質量最小化という規範に基づいて最適姿勢を決定した.その結果,ドッキング時の衝撃を小さくできることを示した.
ターゲット衛星とドッキング・システムを模擬する実験装置を製作した.ドッキング・システムのモデルは,6本の可変長部材を持つ二次元VGTモデルとエンドエフェクタで構成される.二次元VGTとエンドエフェクタの間には,衝撃を緩和するためにPD部材を配置した.ターゲット衛星の位置姿勢の計測を行うために,ステレオカメラ,汎用画像処理装置,および,並列計算機からなるハードウェアシステムを構築し,実時間の位置姿勢計測が可能であることを確認した.
将来にドッキングシステムに要求される画像確認に関する研究として,エピポーラ拘束を用いたステレオカメラの効率的な対応探索法を提案した.