故障衛星捕獲のためのアクティブワイヤ制御を用いた閉空間把持技術の確立

主动线控捕获失效卫星封闭空间抓取技术的建立

• 批准号: 14J04504
• 负责人: 髙橋 一平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04504/
• 关键词: ハードウェアインザループシミュレータ; 動力学シミュレータ; 柔軟関節マニピュレータ; 軌道上捕獲作業; 軌道上ロボット; インピーダンス制御; パラメータチューニング; 柔軟ワイヤ

本研究では，宇宙開発において解決すべき問題である故障衛星のような大型宇宙ごみの捕獲・除去が可能となる手法の確立を目指す．把持手法としては柔軟関節マニピュレータ，そしてその手先に搭載される柔軟ワイヤを有する閉空間把持機構で，捕獲対象に取り付けられる把持部を把持する方式を採用した．今年度は，昨年度提案した接触制御を検証するために二つの研究トピックに取り組んだ．一つ目は軌道上捕獲ミッションを模擬するための動力学シミュレータの改良，そして二つ目はHardware-in-the-Loop-Simulator (HILS)の構築である．まず前者に関して，模擬する軌道上作業として国際宇宙ステーションに物資を搬送するHTVミッションを取り扱った．本研究室で開発された動力学シミュレータに，実際のHTVミッションでも採用されている制御側であるLIMPモードを適用し，軌道上ミッションの実データと比較した．その結果，従来の動力学シミュレータより安定した捕獲が可能となることを確認した．次に後者に関して，HILSでは捕獲するターゲットの挙動は，2次元平面内で微小重力環境を模擬できるAir Floating Systemで模擬し，柔軟関節マニピュレータの挙動は7自由度アームを用いて呈示させた．その際に必要となる，動力学モデルと実機間の相似則，特に柔軟関節マニピュレータの関節剛性や関節トルクといったパラメータの実機とHILS間の関係式を導出し，数値シミュレーションによりその正しさを実証した．次に，Air Floating Robotに搭載した閉空間把持機構を遠隔操作できるようにシステムを構築した．そして，柔軟関節マニピュレータの動力学モデルを計算機内に構築し，7自由度アーム手先に，柔軟関節マニピュレータの手先挙動が提示できるようにシステム構築を行い，最後に全てを統合してHILSを完成させた．

在这项研究中，我们旨在建立一种可以捕获和去除大型宇宙垃圾的方法，例如故障卫星，这是在太空发展中要解决的问题。作为一种抓地力方法，一种柔性的关节操纵器和一个封闭的空间机构，它的手上安装了软线，它采用了一种可以持有赠款部分的方法，该方法可以连接到捕获目标上。今年，我们研究了两个研究主题，以验证去年提议的联系控制。第一个是改进轨道捕获任务的机理模拟器，第二个是构造循环拟合器（HILS）的构建。首先，关于前者，我们处理了HTV任务，该任务将供应运送到国际空间站作为模拟轨道工作。 LIMP模式是实际HTV任务中使用的控制端，应用于该实验室中开发的强大模拟器，并将其与Orbit Mission的实际数据进行了比较。结果，可以从常规的动力学模拟器中证实稳定的捕获是可能的。接下来，在后者中，HILS捕获要捕获的目标，模拟了带有空气浮动系统的两个维度平面中的微观生长环境，该环境可以模拟微观的环境以及柔性关节的行为使用7 -FREEDOM臂提出了操纵器。当时，动态模型和实际机器之间的相似规则，尤其是参数之间的关系，例如柔性关节操纵器的关节刚度和关节扭矩，数值模拟证明了数值模拟的正确性。接下来，构建了一个系统，以便可以远程控制安装在空气浮动机器人上的关闭空间机构。然后，在计算器中构建一个柔性关节操纵器的动态模型，构建一个系统，以便可以将柔性关节操纵器的手行为呈现到7个柔性臂上，并最终集成了全部以完成HIL。

项目成果

宇宙ステーション補給機HTV捕獲のハイブリッドモーションシミュレータの構築

用于捕获空间站补给车 HTV 的混合运动模拟器的构建

• 发表时间: 2014
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集
• 作者: Kinoshita;M.;Kim;J.Y.;S.;Lin;Y.;Hun Mok K.;Kataoka;Y.;Ishimori;K.;Markova;N.;Kurisu;G.;Hase;T.;Lee;Y.H.;高橋一平，安孫子聡子，姜欣，辻田哲平，内山勝，中西洋喜，上野浩史，小田光茂
• 通讯作者: 高橋一平，安孫子聡子，姜欣，辻田哲平，内山勝，中西洋喜，上野浩史，小田光茂

Hybrid Motion Simulator for Capturing H-II Transfer Vehicle by Flexible Space Manipulator

利用柔性空间机械臂捕获H-II转运车的混合运动模拟器

• 发表时间: 2014
• 作者: Ippei Takahashi;Satoko Abiko;Xin Jiang;Teppei Tsujita;Masaru Uchiyama;Hiroki Nakanishi;Hiroshi Ueno;and Mitsushige Oda
• 通讯作者: and Mitsushige Oda

Hardware-in-the-Loop-Simulation for Capturing Floating Object by Flexible Joint Manipulator

柔性关节机械臂捕获漂浮物体的硬件在环仿真

• 发表时间: 2016
• 作者: Lin Yuxi;Kardos József;Imai Mizue;Ikenoue Tatsuya;Kinoshita Misaki;Sugiki Toshihiko;Ishimori Koichiro;Goto Yuji;and Lee Young-Ho;中条俊大;Ippei Takahashi
• 通讯作者: Ippei Takahashi