テザー宇宙ロボットの微小重力下における姿勢制御手法の構築

テザー宇宙ロボットのキーテクノロジーは,テザー張力下におけるロボットの姿勢制御手法である.本研究では,機構的にテザーの張力変動(挙動)に対応でき,高精度姿勢制御が可能な装置を開発し,その装置に適用できる制御手法を確立することを目的としている.前年度までの研究成果から,テザー宇宙ロボットのアーム駆動関節機構およびテザー伸展回収機構を設計製作し,微小重力実験による挙動解析を行った.航空機実験解析結果から伸展回収が可能であること,また落下実験結果からテザー宇宙ロボットの姿勢制御特性,テザー張力制御特性,伸展回収機構の放出,ドッキングの挙動特性を明らかにした.そして,テザー宇宙ロボットのアーム駆動による姿勢制御は有効であることを確認した後に,最適制御パラメータを導出し,実験的に評価・検証した.また,テザーを弦要素としてモデル化し,伸展回収時に大変位・大変形を伴うことを考慮して運動解析手法を構築した.このような大変位・大変形は重力場では現れない.そこで落下施設における微小重力実験を実施した.この実験において,テザーの微小張力状態における空間運動を発生させ,大変位・大変形を計測することができた.また,つくば宇宙センターにおいて,熱真空試験および放射線試験を実施した.熱真空試験では,真空中での機器動作に対する温度の影響を明らかにした.放射線試験では,小型化のために用いているマイコンおよびメモリの耐性を明らかにした.

テザー宇宙ロボットのキーテクノロジーは,テザー張力下におけるロボットの姿勢制御手法である.本研究では,機構的にテザーの張力変動(挙動)に対応でき,高精度姿勢制御が可能な装置を開発し,その装置に適用できる制御手法を確立することを目的としている.前年度までの研究成果から,テザー宇宙ロボットのアーム駆動関節機構およびテザー伸展回収機構を設計製作し,微小重力実験による挙動解析を行った.航空機実験解析結果から伸展回収が可能であること,また落下実験結果からテザー宇宙ロボットの姿勢制御特性,テザー張力制御特性,伸展回収機構の放出,ドッキングの挙動特性を明らかにした.そして,テザー宇宙ロボットのアーム駆動による姿勢制御は有効であることを確認した後に,最適制御パラメータを導出し,実験的に評価・検証した.また,テザーを弦要素としてモデル化し,伸展回収時に大変位・大変形を伴うことを考慮して運動解析手法を構築した.このような大変位・大変形は重力場では現れない.そこで落下施設における微小重力実験を実施した.この実験において,テザーの微小張力状態における空間運動を発生させ,大変位・大変形を計測することができた.また,つくば宇宙センターにおいて,熱真空試験および放射線試験を実施した.熱真空試験では,真空中での機器動作に対する温度の影響を明らかにした.放射線試験では,小型化のために用いているマイコンおよびメモリの耐性を明らかにした.