故障衛星捕獲のためのアクティブワイヤ制御を用いた閉空間把持技術の確立

主动线控捕获失效卫星封闭空间抓取技术的建立

• 批准号: 14J04504
• 负责人: 髙橋 一平
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04504/
• 关键词: ハードウェアインザループシミュレータ; 動力学シミュレータ; 柔軟関節マニピュレータ; 軌道上捕獲作業; 軌道上ロボット; インピーダンス制御; パラメータチューニング; 柔軟ワイヤ

本研究では，宇宙開発において解決すべき問題である故障衛星のような大型宇宙ごみの捕獲・除去が可能となる手法の確立を目指す．把持手法としては柔軟関節マニピュレータ，そしてその手先に搭載される柔軟ワイヤを有する閉空間把持機構で，捕獲対象に取り付けられる把持部を把持する方式を採用した．今年度は，昨年度提案した接触制御を検証するために二つの研究トピックに取り組んだ．一つ目は軌道上捕獲ミッションを模擬するための動力学シミュレータの改良，そして二つ目はHardware-in-the-Loop-Simulator (HILS)の構築である．まず前者に関して，模擬する軌道上作業として国際宇宙ステーションに物資を搬送するHTVミッションを取り扱った．本研究室で開発された動力学シミュレータに，実際のHTVミッションでも採用されている制御側であるLIMPモードを適用し，軌道上ミッションの実データと比較した．その結果，従来の動力学シミュレータより安定した捕獲が可能となることを確認した．次に後者に関して，HILSでは捕獲するターゲットの挙動は，2次元平面内で微小重力環境を模擬できるAir Floating Systemで模擬し，柔軟関節マニピュレータの挙動は7自由度アームを用いて呈示させた．その際に必要となる，動力学モデルと実機間の相似則，特に柔軟関節マニピュレータの関節剛性や関節トルクといったパラメータの実機とHILS間の関係式を導出し，数値シミュレーションによりその正しさを実証した．次に，Air Floating Robotに搭載した閉空間把持機構を遠隔操作できるようにシステムを構築した．そして，柔軟関節マニピュレータの動力学モデルを計算機内に構築し，7自由度アーム手先に，柔軟関節マニピュレータの手先挙動が提示できるようにシステム構築を行い，最後に全てを統合してHILSを完成させた．

This study で は, the universe open 発 に お い て solve す べ き problem で あ る fault satellite の よ う な large universe ご み の capture, may remove が と な る gimmick の establish を refers す. Section control technique と し て は soft masato マ ニ ピ ュ レ ー タ, そ し て そ の に first hand carry さ れ る soft ワ イ ヤ を have す る holding institutions で closed space, capture like に seaborne take り pay け ら れ る control department を holding す methods を る し た. This year, last year 's proposal: た contact to control を検 certificate するために 2 トピッ <s:1> research トピッ に に take the んだ group んだ. Capture a つ mesh は orbit ミ ッ シ ョ ン を simulation す る た め の dynamics シ ミ ュ レ ー タ の improvement, そ し て two つ mesh は Hardware - in - the - Loop - Simulator (HILS) の build で あ る. ま ず former に masato し て, simulation す る orbit homework と し て international universe ス テ ー シ ョ ン に supplies を move send す る HTV ミ ッ シ ョ ン を take り Cha っ た. This laboratory で open 発 さ れ た dynamics シ ミ ュ レ ー タ に, be interstate の HTV ミ ッ シ ョ ン で も using さ れ て い る suppression side で あ る LIMP モ ー ド を applicable し, orbit ミ ッ シ ョ ン の be デ ー タ と compare し た. そ の results, 従 の kinetic シ ミ ュ レ ー タ よ り settle し た capture が may と な る こ と を confirm し た. Time に latter に masato し て, HILS で は capture す る タ ー ゲ ッ ト の 挙 は, two dimensional plane で small gravity を simulation で き る Air Floating System で simulation し, soft section masato マ ニ ピ ュ レ ー タ の 挙 dynamic は 7 dof ア ー ム を with い て presented さ せ た. そ の interstate に necessary と な る, dynamic モ デ ル と be の is similar between machine, soft に masato festival マ ニ ピ ュ レ ー タ の masato section rigidity や masato section ト ル ク と い っ た パ ラ メ ー タ の be machine と HILS between の masato を export し system type, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り そ の is し さ を card be し た. に, Air Floating Robot に carry し た closed space holding institutions を remote operation で き る よ う に シ ス テ ム を build し た. Section そ し て, soft masato マ ニ ピ ュ レ ー タ の dynamics モ デ ル を に build し inside the computer, 7 dof ア ー ム に first hand, soft section masato マ ニ ピ ュ レ ー タ の hand 挙 move first が prompt で き る よ う に シ ス テ ム build を い, finally に full て を integration し て HILS を complete さ せ た.

项目成果

宇宙ステーション補給機HTV捕獲のハイブリッドモーションシミュレータの構築

用于捕获空间站补给车 HTV 的混合运动模拟器的构建

• 发表时间: 2014
• 期刊: 日本航空宇宙学会論文集
• 作者: Kinoshita;M.;Kim;J.Y.;S.;Lin;Y.;Hun Mok K.;Kataoka;Y.;Ishimori;K.;Markova;N.;Kurisu;G.;Hase;T.;Lee;Y.H.;高橋一平，安孫子聡子，姜欣，辻田哲平，内山勝，中西洋喜，上野浩史，小田光茂
• 通讯作者: 高橋一平，安孫子聡子，姜欣，辻田哲平，内山勝，中西洋喜，上野浩史，小田光茂

Hybrid Motion Simulator for Capturing H-II Transfer Vehicle by Flexible Space Manipulator

利用柔性空间机械臂捕获H-II转运车的混合运动模拟器

• 发表时间: 2014
• 作者: Ippei Takahashi;Satoko Abiko;Xin Jiang;Teppei Tsujita;Masaru Uchiyama;Hiroki Nakanishi;Hiroshi Ueno;and Mitsushige Oda
• 通讯作者: and Mitsushige Oda

Hardware-in-the-Loop-Simulation for Capturing Floating Object by Flexible Joint Manipulator

柔性关节机械臂捕获漂浮物体的硬件在环仿真

• 发表时间: 2016
• 作者: Lin Yuxi;Kardos József;Imai Mizue;Ikenoue Tatsuya;Kinoshita Misaki;Sugiki Toshihiko;Ishimori Koichiro;Goto Yuji;and Lee Young-Ho;中条俊大;Ippei Takahashi
• 通讯作者: Ippei Takahashi