長さ制御によるワイヤ先端の自由自在な位置決め方法の確立

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K13902
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 大槻 真嗣 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50348827)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 位置決め制御 / 弦の制御

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，ワイヤの長さ変化を制御することで，ワイヤ先端を動的かつ安定に位置決めする手法を確立することを目指している．従来から，横振動の励振，固有振動数変化，張力抜け等が長さ変化するワイヤの取り扱いを難しくしていた．本研究では，ワイヤの長さ（固有振動数）を適切に変化させることで，変位振幅を効率的に増加および減少させ，境界減衰の効果を高め，さらに軸方向の繰り出しの加速度を制御することで張力抜けを防ぐ方法を提案し，実験によるその基礎検討を行う．これにより，一般的なワイヤ制御の課題解決のきっかけを与えるだけでなく，様々な用途で使用されるワイヤの操作性を向上させ，地上応用（エレベータ，クレーン等），宇宙関連用途（テザー衛星，縦孔への降下等）へのさらなる展開が期待できると考えている．
そこで，昨年度の数値計算による検討結果を踏まえて，今年度実験装置を概念設計し，必要な主要コンポーネント（アクチュエータ部，ワイヤケーブル，加工冶具，先端に付ける計測装置）の手配を行った．また，試験評価を行うための既設の三次元位置計測装置の動作や設置状況を調査し，本試験で使用可能なことを確認した．
今後，ワイヤ繰り出し装置，エンドエフェクタの製作を行い，エンドエフェクタにカメラと加速度計等の観測機器を無線で搭載させ，ワイヤの挙動に影響を及ぼさないように試験装置を準備する．その試験装置を用いて，ワイヤ軸方向の繰り出し制御だけで統一的に三次元位置決めが実現可能かどうか定量的な検証を行う．そして，惑星探査等の実際のアプリケーションを想定した実験を可能な限り実施し，想定環境条件の洗い出しを行い，制御等への制約条件を少しずつ明らかにしていく．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当該年度，本務において，複数のプロジェクト立ち上げにかかわることになり，科研費研究に時間を割くごとができず，当初計画の遅延が生じた．

Strategy for Future Research Activity

今年度，大きなプロジェクトの立ち上げ予定はないため，1年計画を延長し，ワイヤ先端の自由自在な位置決め方法の確立を目指す．

Causes of Carryover

今年度，本務において，複数のプロジェクト立ち上げにかかわることになり，科研費研究に時間を割くことができず，当初計画の遅延が生じたため．

Expenditure Plan for Carryover Budget

1年遅れの計画で，実験によるワイヤ制御の検証を中心に，必要機器購入を進める．具体的には，制御結果評価のためのセンサ（カメラ，変位センサ等）およびアクチュエータ部品を購入する．