惑星表面科学探査のための超音波振動を利用した岩石の切削機構に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760157
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 國井 康晴 中央大学, 理工学部, 助教授 (60297108)
• Keywords: 月惑星探査システム / ローバ / テレサイエンス / 超音波 / 岩石研削

Research Abstract

月、惑星表面において、無人探査機を用いて地質探査を行う際、表層に存在する岩などのサンプルを採取し、観測機器で分析することが要求される。サンプルは、レゴリスに埋もれているか、表土上に存在してもレゴリスが付着していることが考えれる。また、長い間の太陽風、宇宙線などの影響により表面が汚染されていると予想される。このため、採取したサンプルは、各観測機で分析する前に、磨く、削るなどの前処理を施す必要がある。
本研究では、地表面に存在するサンプルをマニピュレータで採取するためのサンプル認識手法、サンプル採取システムと、採取した地質サンプルの観測前の準備加工技術に関して研究を行う。
本年度は、サンプル認識手法として太陽光とマニピュレータの影を用いた計測手法を検討した。本手法は、基本原理はレーザレンジファインダと同等であり、レーザの変わりに影を切断面として用いるものである。特に感度解析の結果より生成される影の境界部の認識誤差の存在が問題視されたため、境界部に出現する半影からの境界線推定手法に関して検討を行った。その結果、影境界の推定が可能になり、影を用いた3次元計測手法が確立された。また、遠隔地においてサンプル採取を実現するための操縦環境に関しても検討を行い、簡単なシステムを構築した。これに関しては、次年度以降検討を続ける。
さらに、観測のための面だしを行うため採取されたサンプルの表面を研削する手法に関して検討を進め、超音波振動を用いた研削システムに関して検討を進めた。本年度は、サンプルとの接触部における応力解析を行い、ホーン形状の検討をシミュレーションにより進めた。結果を踏まえ、試作を行い、研削性能の確認を実施した。今後、研削性能の向上を印加振動の制御や、印加方式の検討により実施していく予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Kunii, T.Gotoh: "Evaluation of Shadow Range Finder : SRF for Planetary Surface Exploration"Proc.of Int.Conf.on Robotics and Automations 2003-ICRA'03. 1(CD-ROM). (2003)
• [Publications] Y.Kunii, S.Tsuji, M.Watari: "Accuracy Improvement of Shadow Range Finder : SRF for 3D Surface Measurement"Proc.of Int.Conf.on Robot and Intelligent Systems 2003-IROS'03. 1(CD-ROM). (2003)
• [Publications] K.Tada, Y.Kunii, T.Kubota, M.Ohtake: "超音波を用いた研削システムにおけるホーン形状の研削性能評価"第47回宇宙科学技術連合講演会講演集. 1(CDROM). (2003)