2010 Fiscal Year Annual Research Report
ミクロ・マクロ反発係数法に基づく宇宙ロボットによる衛星捕獲時の接触制御法の確立
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10J03505
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鵜山 尚大 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | フリーフライング宇宙ロボット / 軌道上サービス / 宇宙機捕獲 / 接触制御法 / インピーダンス制御 / 反発係数制御 |
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| Research Abstract |
申請者は,軌道上サービスロボットによる衛星捕獲時の接触制御法の確立を目指し研究を行っている.衛星捕獲技術は運用を終えた衛星のデブリ化を解消し,持続可能な宇宙利用のための根幹技術である.衛星を安全且つ確実に捕獲するためには,捕獲時に発生する接触現象,及び接触により誘発される相対運動を適切に制御することが重要である.上記を踏まえ,本研究では接触時のマニピュレータ手先と被捕獲衛星間の反発係数を自在に制御する手法の研究を行っている.本年度は反発係数制御式の定式化,及び制御法検証のための実験装置開発を目標とし研究を行った.
本年度の成果として第一に,衛星捕獲時の接触における反発係数制御の定式化を行った.マニピュレータ手先と被捕獲衛星間に定義される反発係数を自在に制御可能な制御式を提案した.制御式の実現可能性を示すため動力学シミュレーションを行い,衛星捕獲作業時に発生する接触現象を適切に制御可能であること,さらに接触により誘発される,マニピュレータ手先と被捕獲衛星間の相対運動を望みのものとすることが可能であることを示し,目標を上回る成果を得た.
次に,地上での検証実験を行うため,宇宙ロボットを模擬する空気浮上型ロボットの開発を行った,微小重力環境模擬手法として,空気ベアリングの原理を応用した2次元平面空気浮上型を採用し,マニピュレータを搭載した宇宙ロボット模擬装置を開発した.ロボットは空気タンクやバッテリを搭載しており,外界から完全に独立した機構とした.マニピュレータは単腕または双腕にすることが可能であり,手先には力覚センサやレンジセンサなど搭載可能機器も多い.汎用性の高い設計としたため,様々な実験に対応しており,ロボット開発は大変大きな成果となった.
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[Presentation] Integrated Experimental Environment for Orbital Robotic Systems, Using Ground-Based and Free-Floating Manipulators2010
Author(s)
Naohiro Uyama, Havard Lund, Koki Asakimori, Yuki Ikeda, Daichi Hirano, Hiroki Nakanishi, Kazuya Yoshida
Organizer
2010 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
Place of Presentation
Kawauchi Hagi Hall, Sendai, Miyagi, Japan
Year and Date
2010-12-22
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