テザー・ハンドの協調制御による機動性の高い有人宇宙活動支援ロボットの実現

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申請者は宇宙活動を支援するテザー移動型ロボットに適した移動技術と把持システムの確立を目指した研究を行った。テザー移動型ロボットは伸展アームや複数のテザーを搭載した小型で安全かつ広範囲で作業可能なシステムとして、将来的に大型宇宙船の外壁検査や資材の運搬に利用されることが期待されている。このような宇宙ロボットの実現には、伸展アームやテザーの柔軟性を考慮した制御やロバスト性の高いロボットハンドの確立が重要である。本年度は以下の項目について研究・開発を実施した。(1)テザー移動型ロボットの動特性解析宇宙航空研究開発機構JAXAと共同研究協定を結び、国際宇宙ステーションにおいて有人宇宙活動支援ロボット実証実験プロジェクトREX-Jの発展実験を実施した。この実験では、テザー移動型ロボットに搭載されている伸展アームやテザーの振動を計測し、地上では評価が難しい3次元的な伸展アームやテザーの動特性およびその相互作用の影響を解析した。この解析結果から、仮想受動関節モデルを用いて、テザー移動型ロボットの動力学モデルを提案した。さらに、提案したモデルに基づいた動力学シミュレータを構築し、シミュレーション結果と実験結果を比較することで提案したモデルの妥当性を検証した。(2)Cagingが可能な劣駆動ロボットハンドの研究把持対象物体の周辺に幾何学的な拘束を作ること(Caging)で予期せぬ衝突による突き飛ばしを防止し、さらに劣駆動システムを採用することで、複雑な制御なしで機構的に対象物の形状になじむように把持することが可能なロボットハンドの機構を提案し、試作機を製作した。試作機を用いて、提案した機構によってCaging動作や様々な形状を持つ物体の把持が可能であることを確認した。さらに、フリーフライング物体を把持する実験を行い、提案したロボットハンドのロバスト性を確認した。