形状保持機能を利用した可変形状ビームの提案と衛星外観検査への応用

利用形状保持功能的可变形状光束的提出及其在卫星视觉检测中的应用

• 批准号: 19656225
• 负责人: 松永 三郎
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19656225/
• 关键词: 宇宙機器; 外観検査; 可変形状ビーム; 形状保持; 形状生成; 形状制御; 機構試作; 地上実験; 形状製御

本研究では従来の多関節型ロボットアームとは異なるシステムとしてMorphable Beam Device (MBD)を提案し、柔軟性・形状保持性を持つチューブをビームとして用い、根元に集中したアクチュエータにより先端位置を制御することで、システムの小型化、単純化が容易で様々な用途への応用が考えられる。今年度は、ビーム変形に関する基礎的な特性を解析してモデル化を行い、先行研究にて製作されたMBD試作機を改良して解析モデルの検証実験、ビーム先端位置の方向指定制御と調整法について実験的な検討を行った。具体的には、ビーム変形機構におけるローラとビームとの間の隙間を考慮し、変形部入口においてビーム接線が鉛直上方を向くという仮定を設けて変形モデルを導出することにより、ビーム変形が意図した方向と逆転する転移現象が説明でき、ビーム曲率半径(制御出力)と変形機構の変位(制御入力)の関係を求めた。MBD試作機では、変形部上下段の高さの差とビームとローラの隙間をパラメータとして変更可能なように設計して、伸展されるビーム曲率半径と変形部変位の関係を計測し、提案したモデルと定性的には一致することを示した。さらに、先端接線方向指定制御実験を行い、変形部変位と先端接線方向角との関係を求め、指定できる先端接線方向角の上限値も求めた。微小な範囲内であれば、先端位置を各軸方向に制御可能で3次元的に任意の方向へ変位できること、ビーム変形部のガタおよび局所的なビーム形状による影響を確認した。以上により、MBDの変形メカニズムについて重要な知見が得られた。

In this study, we propose a new multi-joint Beam Device (MBD), which has flexibility and shape retention, and can be used to control the position of the tip of the beam. This year, the basic characteristics related to the shape of the object are analyzed, the method is implemented, the MBD test machine is improved, the analysis is implemented, the direction of the object tip position is specified, and the method is implemented. The gap between the specific shape and shape of the mechanism is considered. The shape of the inlet is connected to the vertical upper direction. The shape is determined. The shape is derived from the vertical direction. The reverse direction is shifted. The relationship between the curvature radius (control force) and the position of the shape mechanism (control force) is explained. MBD test machine is designed to measure the difference between the height and the gap of the upper and lower sections of the curved section, and the difference between the height and the gap of the upper and lower sections of the curved section. The direction of the tip connection specifies the control angle, the angle of the tip connection direction, and the relationship between the tip connection direction and the upper limit of the tip connection direction. The influence of the position of the tip in the direction of each axis on the arbitrary direction of the three-dimensional shape is confirmed. The above is the most important part of MBD's transformation.

项目成果

Experimental Model and Operation Control Method ofMorphable Beam Device

可变形梁装置实验模型及运行控制方法

• 发表时间: 2008
• 作者: Yoshiyuki Miura;Saburo Matunaga
• 通讯作者: Saburo Matunaga

形状可変ビームMBDの改良試作機と操作制御方法について

变形光束MBD改进样机及其运行控制方法

• 发表时间: 2008
• 作者: 松永三郎;三浦尚幸;田中洋平
• 通讯作者: 田中洋平

Beam Shape Modeling and Shape Generation Method of Morphable Beam Device

可变形梁装置的梁形建模及形状生成方法

• 发表时间: 2007
• 作者: Saburo Matunaga;Thomas Iljic;Yohei Tanaka;Yoshiyuki Miura;松永三郎;松永三郎;Saburo Matunaga
• 通讯作者: Saburo Matunaga

Morphable Beam Deviceのためのビームの形状生成法について

可变形光束装置的光束形状生成方法

• 发表时间: 2007
• 作者: Saburo Matunaga;Thomas Iljic;Yohei Tanaka;Yoshiyuki Miura;松永三郎
• 通讯作者: 松永三郎

Morphable Beamの形状可変特性と形状制御則について

关于可变形梁的形状变化特性及形状控制规律

• 发表时间: 2007
• 作者: Saburo Matunaga;Thomas Iljic;Yohei Tanaka;Yoshiyuki Miura;松永三郎;松永三郎
• 通讯作者: 松永三郎