2020 Fiscal Year Research-status Report
宇宙ロボットの緩衝のための関節弾性機構と制御の基盤的研究
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17K06119
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
西田 信一郎 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (50358529)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 直列弾性機構 / インピーダンス制御 / コロケーション / スペースデブリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙デブリを除去するための軌道上での捕獲においては、宇宙デブリに３次元の回転運動が残留し、取っ手を持たない非協力ターゲットである宇宙デブリとの力学干渉により、動的な荷重の発生が避けられない。このため、捕獲するロボットアームには、荷重の緩衝機能および制動力の印加により対象の運動を徐々に停止させる制動動作機能が必要である。このため、本研究では、新規の（半円板型弾性機構）方式の関節弾性機構を構成し、アーム先端部での大きな弾性変形ストロークを確保するとともに、関節のトルクセンサによる関節インピーダンス制御の発展形態の（仮想デプス）制御を適用し、センサとアクチュエータのコロケーションによりアーム構造共振を制御ループ外に位置付けることで高い制御応答性を確保し、これらにより、良好な緩衝性能を実現することを目指して以下の３つのステップにより、本基盤研究を進めてきた。
a.関節弾性要求設計手法検討：制御系解析、動力学解析、統計処理による特性配分手法の検討
b.関節弾性機構構成検討：解析・試作・試験による機構構成方式の確立および設計手法構築
c.システム特性確認：捕獲作業に対する２関節アーム組込での弾性機構の試験・有効性確認
そして、実際の宇宙デブリ除去衛星を想定したエンジニアリングモデルレベルの関節機構２式とCFRP製ブーム、捕獲ハンドなどで構成される水平２関節ロボットアームの試作を実施した。この試作のための設計、試作については、Robomec2020、SII2020などの学会で報告した。関節に内蔵する捻り弾性機構については、２種類の方式を検討し、構成がシンプルで信頼性が高いと思われる方式を選定・試作した。さらに、構成・製作方法の見直し・改造により、所期の設計どおりの特性の機構を試作することができ、今後、この試作機をロボットアームに組み込んで、各種の実験を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナ禍での出勤、登校等の抑制・制限があり、解析、試作および実験の実施に支障を生じ、計画に対して遅れを生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
実際の宇宙デブリ除去衛星を想定したエンジニアリングモデルレベルの関節機構２式とCFRP製ブーム、捕獲ハンドなどで構成される水平２関節ロボットアームの試作機の関節に試作した捻り弾性機構を組み込み、さらに重力補償装置などの実験視線装置を製作し、ロボットアームの各種の実験を行う。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、実験装置の設計・製作および実験の実施に遅れを生じ、そのための物品費、その他が未使用となったため、次年度に使用する。
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