月面探査ロボットの動力学モデルを応用した最適経路計画と経路追従制御に関する研究

基于月面探测机器人动力学模型的最优路径规划与路径跟踪控制研究

• 批准号: 06J05083
• 负责人: 石上 玄也
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05083/
• 关键词: ローバ; 月・惑星探査; 走行力学; 経路追従制御; 最適経路計画; テラメカニクス; 動力学シミュレーション; 動力学モデル; 探査ロボット; 車輪モデル

平成19年度における本研究の主要な業績を以下にまとめる.1):車輪力学モデルに基づく斜面横断性能の評価手法の構築本研究の基礎となるモデルである,軟弱地盤上の車輪力学モデルを応用することによって,スラスト・コーナリング曲線と呼ばれる新しいチャートを提案し,車輪のスリップ角と斜面横断性能との関係を解析的に明らかにする手法を構築した,また同手法の妥当性をテストベッドを用いた実験により検証した.2):探査ロボットのダイナミクスを考慮した経路追従制御アルゴリズムの構築前年度において構築した経路追従制御アルゴリズムは,車輪の滑りを逐次的に検出・補償するといったフィードバック制御をおこなうことによって,目標経路への追従を可能とするアプローチであった.本年度は,ロボットのダイナミクスおよび車輪の力学を考慮し,1)において構築したスラスト・コーナリング曲線を用いることによって,車輪ステアリング角のフィードフォワード制御量を計算する制御アプローチを構築した.また,実機実験をおこなうことによって本制御則の実用性を検証した.3):車輪のダイナミクスおよび移動エネルギー消費量に基づく最適経路計画前年度において構築した経路計画手法の改善をおこなった.与えられた地形において,複数の候補経路を生成し,それらを追従するローバーの動力学シミュレーションをおこなうことにより,車輪のスリップ量および移動のためのエネルギー消費量の観点から,最適経路を選び出す方法を提案した.

The main achievements of this research in Heisei 19 are as follows: Construction of Evaluation Method for Cross-section Performance of Base Inclined Surface of Wheel Mechanics The basis of this study is to propose a new method for the evaluation of cross-section performance of wheel mechanics on soft ground. Analysis of the relationship between wheel angle and slope transverse performance; construction of the method; and suitability of the method. 2) Check and consider the road tracking control system in the year before construction, and check and compensate the wheel slip in succession. The goal is to achieve the goal of a better life. This year, the wheel dynamics and the wheel dynamics are considered. 1) The wheel dynamics curve is constructed. 2) The wheel angle is calculated. 3) The wheel dynamics curve is constructed. 3) The wheel and the mobile production consumption are the basis for the optimization of the road planning in the previous year. In relation to the terrain, a plurality of candidate routes are generated, and the dynamics of the vehicle are discussed. The vehicle's displacement and movement are discussed, and the optimal route selection and method are proposed.

项目成果

Terramechanics-based model for steering maneuver of planetary exploration rovers on loose soil

• DOI: 10.1002/rob.20187
• 发表时间: 2007-03-01
• 期刊: JOURNAL OF FIELD ROBOTICS
• 影响因子: 8.3
• 作者: Ishigami, Genya;Miwa, Akiko;Yoshida, Kazuya
• 通讯作者: Yoshida, Kazuya

Slope traversal experiments with slip compensation control for lunar/planetary exploration rover

• DOI: 10.1109/robot.2008.4543556
• 发表时间: 2008-05
• 期刊: 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation
• 作者: G. Ishigami;K. Nagatani;Kazuya Yoshida

Locomotion Mechanics of Wheeled Rovers on Simulated Lunar Soil/車輪型ローバーの模擬月面土壌における走行特性の研究

轮式漫游车在模拟月壤上的运动力学/轮式漫游车在模拟月壤上的运行特性研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 石上玄也;永谷圭司;吉田和哉
• 通讯作者: 吉田和哉