超高速無重力シミュレータを用いた宇宙テレロボティクスの研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450093
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 内山 勝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125504)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尹 祐根 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40312615) ; 妻木 勇一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50270814) ; 近野 敦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90250688) ; 阿部 幸勇 東北大学, 工学部, 教務職員 (80261600)
• Keywords: 無重力シミュレータ / ハイブリッドシミュレータ / 超高速運動機構 / パラレルロボット / 宇宙ロボット / 遠隔操作 / テレロボティクス / 実時間制御

Research Abstract

本研究では,微小重力環境下における宇宙ロボットの挙動を地上で正確に模擬するための超高速ハイブリッドシミュレータ,ならびに超高速ハイブリッドシミュレータを利用した宇宙ロボットの遠隔操作技術の開発を目的としている.一昨年度は,6自由度超高速パラレルロボットHEXA97をベースに,微小重力環境下における運動模擬を想定したハイブリッドシミュレータシステムの構築を行い,基礎実験と応用実験を行った.昨年度は,数値モデルの比重を高め,実モデルを必要最小限に絞り込むアプローチにより,汎用性と拡張性に優れたハイブリッドモーションシミュレータシステムの構築を行った.そして,単純なふたつの剛体間衝突運動を想定し,その運動模擬を行い,本シミュレータの有効性を確認した.
今年度は,昨年度までの成果を基に,6自由度マニピュレータを有するフリーフライングロボット(チェイサー衛星)がマニピュレータの先端で小衛星(ターゲット衛星)と衝突する状況を模擬した.この模擬実験では,実モデルと数値モデルとのインタフェースに対するモーションテーブルのインピーダンス特性と衝突時の動力学的パラメータの変化を考慮したハイブリッドモーションシミュレーションにより計算される衝突時に作用する力とトルクの因果関係を示した.その結果から,インピーダンス特性を有するハイブリッドモーションシミュレータが,複雑な動作を行う宇宙機の衝突にも適用可能であることが確認でき,さらなる実用化へ向けた足掛かりを確立した.

Research Products

• [Publications] 多羅尾 他: "宇宙ロボットのターゲット捕獲作業を想定したハイブリッドモーションシミュレーション"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'00講演論文集. 2P1-08-001 (2000)
• [Publications] 猪平 他: "高速空間サーボ機構を用いたハイブリッドモーションシミュレータの性能評価"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'00講演論文集. 2P1-08-003 (2000)
• [Publications] 多羅尾 他: "高速パラレルリンクロボットを応用したハイブリッドモーションシミュレーション"日本機械学会論文集(C編). 66・648. 2707-2712 (2000)
• [Publications] Tarao 他: "Motion Simulation Using a High-Speed Parallel Link Mechanism"Proc.IEEE/RSJ Int.Conf.on Intelligent Robots and Systems. 1584-1589 (2000)
• [Publications] 上野 他: "高速ハイブリッドシミュレータを用いた宇宙遠隔操作実験システム"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'01講演論文集. (発表予定). (2001)