惑星探査ローバーの知的テレオペレーションの研究

行星探测车智能遥操作研究

• 批准号: 09750284
• 负责人: 吉田 和哉
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750284/
• 关键词: 月・惑星探査; 不整地走行; 車輌ダイナミクス; タイヤのすべり; 自律支援型遠隔制御; Linux OS; 6輪連節型ローバー; 遠隔支援型自律制御

本研究では,21世紀初頭に想定される月・惑星の無人探査を行いうる遠隔支援型の自律走行ローバーに関する基礎研究を行った.ローバーのハードウェアテストベッドとそれに対応する力学シミュレーションおよびグラフィクスモデルを用いて,月・惑星上の不整地における走行ダイナミクスおよび地球とのコミュニケーションがきわめて疎である環境において実際に機能しうるテレオペレーションの方法について研究を行った.平成9年度に,不整地走行性能が高い6輪連節車輪走行ロボットを採用した,全長およそ1mのローバーテストベッドを製作した.本ローバーはステアリングのための専用自由度を持たず,節間の連結も受動関節とすることにより,構造の単純化および軽量化をはかっている.同ロボットの上には,マルチプロセス,マルチタスクが可能で,リアルタイム割り込みが可能なRealtime-Linux OSを採用したボード型PCを搭載した.平成10年度には,タイヤの力学および連接シャーシの力学を検討することにより,左右の車輪の速度差とローバーのステアリング制御角の関係を明らかにし,オペレータが角度コマンドを指示することによりステアリングを行う制御インターフェースを構築した.また,砂上ではタイヤが空転をはじめると穴を掘って沈み込んでしまい,前進も後進もできない状況(スタック)に陥ってしまう.この様子を明らかにするため,タイヤの速度,加速度とスリップおよび牽引力の関係を詳細に検討し,(1)タイヤの加速度の大きさをあるしきい値以下にすること,および(2)スリップを検出した際には車輪の回転速度を落とすこと,によりスタックを回避できることを明らかにした.このスタック回避のための制御則をローバーの自律機能としてオンボード計算機にインプリメントすることにより,オペレータはスタックを気にせずにステアリング等の走行指令を与えることができる.

This study で は, 21st century initially に scenarios さ れ る month confused, star の unmanned probe line を い う る remote support type の discipline direction ロ ー バ ー に masato す る basic research line を っ た. ロ ー バ ー の ハ ー ド ウ ェ ア テ ス ト ベ ッ ド と そ れ に 応 seaborne す る mechanics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン お よ び グ ラ フ ィ ク ス モ デ ル を with い て, month, and confused star の don't soil preparation に お け る direction ダ イ ナ ミ ク ス お よ び earth と の コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が き わ め て 疎 で あ る environment に お い て be interstate に function し う る テ レ オ ペ レ ー シ ョ ン の way に つ い を line っ て research た. Pp.47-53 に 9 year, not high soil preparation course performance が い line section 6 round even the wheels go ロ ボ ッ ト を using し た, span お よ そ 1 m の ロ ー バ ー テ ス ト ベ ッ ド を making し た. This ロ ー バ ー は ス テ ア リ ン グ の た め の 専 with freedom を hold た ず, internode の link も section by dynamic masato と す る こ と に よ り, tectonic の 単 purification お よ び 軽 quantitative を は か っ て い る. With ロ ボ ッ ト の on に は, マ ル チ プ ロ セ ス, マ ル チ タ ス ク が may で, リ ア ル タ イ ム cut り 込 み が may な Realtime - Linux OS を adopts し た ボ ー ド PC を carry し た. Pp.47-53 10 year に は, タ イ ヤ の mechanics お よ び connection シ ャ ー シ の mechanics を beg す 検 る こ と に よ り, around の の wheel velocity difference と ロ ー バ ー の ス テ ア リ ン グ suppression Angle の masato を and Ming ら か に し, オ ペ レ ー タ が Angle コ マ ン ド を instructions す る こ と に よ り ス テ ア リ ン グ を line う suppression イ ン タ ー フ ェ ー ス を build し た. ま た, sand で は タ イ ヤ が empty planning を は じ め る と を dug hole っ て shen み 込 ん で し ま い, forward も junior も で き な い status (ス タ ッ ク) に 陥 っ て し ま う. こ の others child を Ming ら か に す る た め, タ イ ヤ の speed, acceleration と ス リ ッ プ お よ び traction の masato is detailed に を 検 for し, (1) タ イ ヤ の acceleration の big き さ を あ Under る し き い numerical に す る こ と, お よ び (2) ス リ ッ プ を 検 out し た interstate に は の planning back wheel speed を fall と す こ と, に よ り ス タ ッ ク を avoid で き る こ と を Ming ら か に し た. こ の ス タ ッ ク avoid の た め の suppression is を ロ ー バ ー の self-discipline function と し て オ ン ボ ー ド computer に イ ン プ リ メ ン ト す る こ と に よ り, オ ペ レ ー タ は ス タ ッ ク を 気 に せ ず に ス テ ア リ ン グ を の walk line instructions and え る こ と が で き る.

项目成果

吉田和哉: "タイヤモデルを考慮した連接ローバーの運動シミュレーション" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'99講演論文集. (1999)

Kazuya Yoshida：“考虑轮胎模型的铰接式流动站的运动模拟”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议 99 论文集（1999）。

吉田和哉, 志和知子: "惑星探査ローバーモデル"Proto-Explorer"の開発と初期実験" 日本機械学会第2回ロボティクスシンポジア講演予稿集. 184-187 (1997)

Kazuya Yoshida、Tomoko Shiwa：“行星探索漫游车模型“Proto-Explorer”的开发和初步实验”日本机械工程师学会第二届机器人研讨会论文集 184-187（1997）。

吉田和哉: "惑星探査ローバーの走行計測とダイナミクスシミュレーション" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'98講演論文集. 2BI1-7. 1-2 (1998)

Kazuya Yoshida：“行星探测漫游车的行程测量和动力学模拟”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议98 的会议记录 2BI1-7 (1998)。

Tomoko Shiwa Kazuya Yoshida: "Navigation Data Acquisition with an Experimental Test-Bed of Planetary Exploration Rover" Proc. of Int. Conf. on Field and Service Robotics. 109-114 (1997)

Tomoko Shiwa Kazuya Yoshida：“利用行星探测车实验台进行导航数据采集”Proc。

吉田和哉: "惑星探査ローバーの走行ダイナミクスシミュレーションと実験" 第16回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1449-1450 (1998)

吉田和也：“行星探测漫游车运行动力学的模拟与实验”日本机器人学会第16届年会论文集1449-1450（1998）。