2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamics analysis of gripper for space debris capture using convex spring
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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, 准教授 (90361120)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ロボティクス / 宇宙ロボット / 把持機構 / バネ / コンベックスバネ / スペースデブリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は，前年度に引き続き，コンベックスバネをスペースデブリ把持に利用する際の動力学特性の解明を目指し，バネの試作，動作実験を実施した．特に，これまで明らかになっていなかったコンベックスバネの曲げ力伝搬特性についてこれを定式化し，バネの形状，剛性等の設計パラメータとばねの運動の関係を明らかにした．本成果と昨年度まで得られていたコンベックスバネの曲げ力に関する知見を統合し，コンベックスバネの動力学特性を解析的に整理・定式化した．また，コンベックスバネ上の任意の位置へのターゲット接触を考慮した動力学シミュレーションを実現するため，ロボットアームや衛星のモデルと組合わせ可能なバネの数値動力学モデルを多節リンク機構で近似することにより構築した．さらに，これらの関係式およびモデルを用いることにより，任意のばね動作を実現するためのコンベックスバネの設計手法について明らかにした．また，スペースデブリ捕獲に適したコンベックスバネの設計法について考察し，これを実現する手法について，上記力学モデル・設計法を基に明らかにした．
平成28年度，29年度の成果と合わせ，本研究では，ロボットによるスペースデブリ捕獲を実現するための，電気アクチュエータ・センサを用いずともデブリとの初期接触を検知し自動的にこれを把持する機構について，ばね力を利用する手法について提案し，必要な力学・機構・設計法について明らかにした．特に，リストバンド等に用いられているコンベックスバネ（樋状の板ばね．直線形状と巻き付き形状の両方に安定状態を持ち，外力負荷により直線形状から巻き付き形状に遷移する）に着目し，これまで明らかにされていなかった同バネの力学特性について定式化し，自由に運動を設計する手法を明らかにした．今後は本研究の知見を利用した，具体的なデブリ把持機構の設計開発が期待される．
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