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.

据说小行星这样的小天体的重力大约是地球的1/1000到1/10,000，而在地球上移动和奔跑的概念对于探索机器人来说是行不通的。由于重力而产生的垂直载荷的表面摩擦系数。然而，在重力极小的环境下，显着的逆载荷几乎为零，因此轮子在微重力天体上运行时原则上无法在任何情况下都能可靠地移动。在这项研究中，我们将讨论在微重力物体上获得推进力的方法：（1）通过踢表面来跳跃，以及（2）使用机器人的绳状结构像蛇一样在表面上移动两件事：获得。缠绕时的推进我们通过检查每种新型推进方法、通过实验进行机械考虑以及创建原型模型来进行可行性研究。在实验中，我们对可行性进行了可行性研究我们有机会在GLAB进行了垂直跌落微重力实验，并对微重力下的接触、斥力和跳跃行为进行了机械观察、分析和验证。实验的结果是，我们发现表面很像金属，很滑。条件下，摩擦力为虽然总是很小，但已证实，当突出机构卡在天然岩石等表面粗糙的物体上时，会出现摩擦系数超过1的粘住状态，并且可以通过跳跃获得水平驱动力。是否可以？然而，跳跃运动涉及机器人本体的旋转，机器人移动到哪里、停在什么姿势都是偶然的。它有躯干节段，并与天体表面的岩石纠缠在一起。我们创建了一个原型模型来验证边移动边移动的方法。蛇形移动方法需要复杂的机构，但如果机构设计和制造中的问题得到解决，它可以是一种稳定可靠的移动方法。那。