惑星表面科学探査のための超音波振動を利用した岩石の切削機構に関する研究

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近年、惑星探査手法は従来のリモートセンシングから、着陸による地質探査へと移りつつある。着陸探査を支える重要な技術としてロボット技術があり、特に広範囲の地質探査を実現するためには移動手段として移動探査ロボットの存在が不可欠である。観測においては搭載マニピュレータが、サンプルの採取、観測機器の対象への誘導など、重要な機能を提供し、より正確な観測情報を得るため、観測準備加工が重要な課題となっている。以上より本研究では、探査機の観測対象への誘導技術、サンプル採取技術、超音波振動を利用した観測準備加工に関して、理論解析及び構成方式を検討し、実際に試作、評価検討することを目的とした。誘導技術に関しては、操縦者が指定した経路を探査機が周辺環境を考慮しながら補正する人間機械協調型の誘導方式を提案した。実際に車輪型試作移動探査機を開発し、室内及び河原での走行実験にてシステム及びアルゴリズムの評価を行った。採取技術に関しては、影を利用し探索領域を限定することで、ステレオ視の高速化、高精度化、安定化を実現し、採取システムを構成、実験による評価を実施した。加工技術においては、超音波振動をホーンによって先端部に集約し対象に印可することで、対象表面を微小に破砕して研削する方式を検討した。接触部における破砕現象とホーン形状の関係を明らかにするため、個別要素法により現象解析を試みた。その結果を用いて、最適なホーン形状に関して議論を行い、実験により確認を行った。