2016 Fiscal Year Research-status Report
コンベックスバネを応用した適応的スペースデブリ把持機構の研究
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16K21033
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中西 洋喜 東京工業大学, 工学院, 助教 (90361120)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 宇宙ロボット / 軌道上サービス / スペースデブリ捕獲 / 捕獲機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、スペースデブリ把持機構の基本設計及び、コンベックスバネの力学解析を実施した。まず、スペースデブリ除去ミッションのシナリオの整理および、除去デバイス等の条件の整理を行い、開発すべき把持機構に対する要求について整理した。これに基づき、スペースデブリ把持に適した形状、サイズ、動作について検討を行った。本検討を基に、把持機構の基本的な構造設計を行い、コンベックスバネによる把持部の配置とこれに接触力を伝達して把持動作開始のトリガーとなる初期接触部の形状・機構の設計を実施し、簡易機能モデルによる確認試験により有効性を確認した。特に初期接触部の形状については、実験結果より最適な形状を明らかにした。また、長大になるコンベックスバネの収納方法についてもねじり曲げにより巻き取りが可能であることを示し、打上時の搭載形状についても設計指針を示した。また、コンベックスバネ自身の動力学特性については、市販のコンベックスバネを用いて動作試験を実施し、購入したハイスピードカメラを用いて、その動作の観察を実施した。また、同ばねを把持機構として用いた場合の把持力のモデル化を行い、板バネの力学モデルをベースとして新たなモデルを構築した。これらの知見を基に、コンピュータシミュレーションおよび、空気浮上実験装置と簡易把持機構モデルによる模擬微小重力実験を実施し、モデルの妥当性の検証を行い、良好な結果を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の本年度目標としていた、把持機構の基本的な要求仕様、把持戦略、簡易モデルによる把持実験、およびコンベックスバネの力学解析について予定通り研究を達成している。尚、当初予定では力学解析にコンベックスバネを特注して用いるとしていたが、本年度に目標としていた解析には、市販のコンベックスバネによる実験で実施可能であったため、同バネの特注・試作については、次年度に予定している曲げ力伝搬モデルの構築で実施することとし、今年度は予算を機構試作に多く配分した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は平成28年度に得られた知見をさらに発展させ、デブリ捕獲に適した動作を行う機構およびコンベックスバネの試作を行う。28年度ではコンベックスバネの把持力に対する力学特性の解析を実施したが、29年度はバネの曲げ運動とコンベックス形状の関係および、デブリ把持に対して最適な把持力分布や曲げ動作の速度等の設計指針について明らかにすることを目標とする。数種の厚さ、形状、長さのコンベックスバネを試作し、これらを用いて曲げ運動のモデル化を行うとともに、得られたモデルを基に把持に適した高機能コンベックスバネの設計を行う。例えば、異なるばね力が分布するものや、コンベックスの断面形状が位置により変化するもの、外骨格等の組合わせるもの等について検討・試作を行い、より確実に把持を実現可能な機構を目指す。
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| Causes of Carryover |
特注コンベックスバネの試作代として計上していたが、今年度に実施した力学モデル構築では特注を要さず、特注バネの製作を次年度の研究にて行うこととしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度では、今年度得られた知見を基に試作する特注コンベックスバネの製作代への追加とする予定である。（当初予定に対し試作数を増加する。）
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