小惑星等の微小重力天体上を移動探査するロボットの新展開

移动和探索小行星等微重力物体的机器人的新发展

基本信息

批准号：
11875059
负责人：
吉田和哉
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

小惑星のような微小天体上では,重力が地上の千分の1から1万分の1程度であると言われており,地球上を移動・走行する概念では探査ロボットは成立しない.地上の車輪走行では重力による鉛直荷重に面の摩擦係数をかけたものが推進力となるが,重力がきわめて小さい環境では円著悪荷重がほほゼロとなってしまうため,車輪はそのままでは原理的に微小重力天体での走行には適用できない.よって重力の大きさによらず確実に移動が可能な方式が求められる.本研究では,微小重力天体上で推進力を得る方式について,(1)表面を蹴ることにより跳躍移動する,(2)ロボットを索状構造体としヘビのように表面に絡みつきながら推進力を得る,という2つの斬新な推進方式を検討し,それぞれについて実験を通して力学的考察を行しプロトタイプモデルを試作することにより実現性についてフィージビリティースタディをおこなった.実験については,日本無重量総合研究所(MGLAB)において垂直落下微小重力実験を行う機会を得て,微小重力状態における,接触,反発,跳躍の様子を力学的に観察し,解析・検証をおこなった.実験の結果,表面が金属のように滑りやすい状況では摩擦力が非常に小さいものの,自然岩石のように表面が粗いものでは突起状のメカニズムが引っかかりを生じ,摩榛係数が1を越えるスティック状態がおこることが確認され,跳躍によって水平方向に駆動力を得ることが可能であることが示された.しかしながら,跳躍運動はロボット本体の回転を伴い,どこへ移動しどのような姿勢で運動が停止するかが偶発的なものとなってしまう.そこで,ヘビのように屈曲する体幹節を持ち,天体表面の岩に絡みつきながら移動する方式を検証するプロトタイプモデルを試作した.ヘビ型移動方式では,メカニズムの構成が複雑となってしまうが,機構設計・製作上の問題点が解決されれば,安定確実な移動方式であることが確認された.

在小行星等微型镜上，重力被认为是地球的三分之一至三分之一，而在地球上移动和行进的概念中则无法确定勘探机器人。当在地面上行驶时，由重力引起的垂直载荷乘以表面的摩擦系数变成推进力，但是在重力极小的环境中，由圆圈引起的不良负荷为零，因此车轮原则上不适用于微分极性体内的旋转。因此，无论重力的大小如何，都可以可靠地运动。这项研究检查了两种新型的推进方法，包括在微重力天体上获得推进的方法，（1）（1）通过踢表面跳跃，以及（2）使用机器人作为蛇像蛇一样与表面纠结时获得推进。这些方法中的每一种都是通过进行机械考虑和原型模型来创建可行性的可行性研究。在实验中，我们研究了日本失重研究所（M）的结果，我们有机会在GLAB中进行垂直滴微重力实验），并在微重力条件下进行了分析和验证并验证接触，排斥和跳跃。实验表明，尽管摩擦力在金属（例如金属）（例如金属）之类的滑动情况下非常小，但表面是粗糙的，突出的机理被困，并且具有齐平系数超过1的棍子状况，并且可以通过跳跃水平地获得驱动力。但是，跳跃运动涉及机器人本身的旋转，这是一种偶然的移动方式以及停止的姿势。因此，我们创建了一个原型模型，该模型研究了使用类似蛇的核心部分移动的方法，并在天体表面上与岩石纠缠在一起。尽管该机制的结构与蛇形运动方法变得复杂，但一旦解决了机理设计和制造问题，它已经证实这是一种稳定且可靠的运动方法。