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研究内容の紹介


研究紹介ページの詳細は作成中.逐次更新します.
また,宇宙ロボット研究室のOB学生の卒業論文・修士論文・博士論文題目はこちら


マイクログラビティ・ロボティクス

マイクログラビティ(微小重力)な宇宙環境下で動作するロボティクスに関する研究です.このマイクログラビティ・ロボティクスにおいては,システムの外環境との相互作用による「反力」と,システム自身の運動による「反動」のダイナミクスを理解した上で,適切に制御することが重要となります.

軌道上サービスロボットの力学と制御

地球周回軌道上の微小重力環境における,ロボットアーム搭載の宇宙ロボットによるスペースデブリの捕獲・除去に関する力学と制御や,国際宇宙ステーションなどの大型宇宙構造物に取り付けられた長大な宇宙マニピュレータを用いた無人宇宙船の捕獲・ドッキング技術に関する研究を行っています.特に,回転浮遊するデブリ衛星の捕獲へ向けて,多自由度マニピュレータによる接触を介したターゲットとの相対運動制御の理論構築と実証,および未知ターゲット捕獲後の運動静定のための適応制御に関する研究を進めています.


小天体探査ロボットの移動メカニズム

小惑星や彗星などに代表される微小重力を有する太陽系小天体の探査において,次世代のロボット探査を実現することを目的として,未知かつ不均一な地形での移動を実現するメカニズムの創出と運動制御に関する研究を行っています.特に,微小重力下での新たな移動方式として,繊毛型の振動推進機構によるマイクロホップ移動と,地形表面の凹凸にしがみ付きながら伝い歩きするロッククライミング移動についての力学と制御を研究しています.


小惑星探査ロボットMINERVA-II2の開発

宇宙航空研究開発機構(JAXA)による小惑星探査機「はやぶさ2」に搭載された超小型小惑星探査ロボットMINERVA-II2のフライトモデルを大学コンソーシアムにて共同開発しました.




月・惑星探査ローバの走行力学と制御

地球外天体上を移動探査する,主に車輪移動機構を有した探査ローバの走行力学と制御に関する研究を行っています.非常に細かな砂で覆われた月や火星のような極限環境で移動探査を行う上では,車輪と軟弱地盤との相互力学を把握し,限られたセンシング情報を組み合せて所望の走行制御を実現することが重要となります.また,従来の車輪や履帯,脚歩行といった移動方式にとらわれず,砂地走行に特化した特殊移動メカニズムの創出も重要なアプローチです.

軟弱地盤上における車輪移動機構の走行力学

非常に細かな土砂(レゴリス)で覆われた月や火星の表面上において,車輪型の探査ローバが確実で効率的な移動探査を実現するためには,車輪と砂との複雑な力学的相互作用(テラメカニクス)の把握と,走行条件や設計条件が「走行性能」に与える影響の評価が重要となります.高精度な力・トルクセンサを用いることで,スリック車輪やラグ付き車輪における詳細な三次元応力分布を計測し,走行状態における力学関係を実験的に明らかとし,制御則への組み込みを視野に入れた力学モデルの構築を目指した研究を進めています.また,複数車輪により構成される実際の探査ロボットのビークル制御を目的として,砂地斜面の直登や横断時におけるテラメカニクスと運動制御についての研究も進めています.


車輪型移動探査ローバのセンシング技術と走行制御

月や火星において,科学的関心の高い探査対象領域として,クレータや丘陵地などの傾斜を含む砂地が挙げられます.このような傾斜した砂地を探査ローバが走破する際には,進行方向や斜面谷側へのスリップを誘発しやすくなります.これまで車体のリンク構造を能動的に制御可能な探査ロボットによる斜面横断制御を構築し,屋内外の走行試験にて有効性を確認しています.また,オンラインでの砂からの応力分布計測に加えて,新しい走行状態センシングを組み合せた,よりインテリジェントな自律走行制御システムの構築を目指した研究を進めています.


スクリュ推進ユニットを用いた軟弱砂地に特化した移動探査ローバ

月や火星を覆う非常に軟弱な砂地での走行に特化した新しい移動探査ローバの研究開発を行っています.掘削機で広く用いられているスクリュオーガを推進機構として双対配置することで,従来の車輪では走行の難しいような非常に緩い砂地での走行を可能とするシステムを実現しています.また,土質力学と螺旋幾何を考慮して,スクリュによる砂地表面の走行力学のモデル化に関する研究も行っています.




埋没型掘削推進ロボットの研究開発

主に月探査において,長周期地震計や熱流量計などの長期定点観測用のセンサ機器を埋設することを目的とした埋没型の掘削推進ロボットシステムの研究を行っています.特に,一般的な移動ロボットと比較して,ロボット自身が地中を掘削推進する上では,「移動領域をロボット自身で生成する」ことと「ロボットの周囲は圧縮性の土壌によって不連続かつ三次元的に拘束されている」ことを考慮した効率的な掘削推進メカニズムの開発が重要となります.このような地中へ埋没して掘進するロボットは,地下地質の利用やサンプリング解析や建造物の建設作業等へも応用が期待できる技術となります.

スクリュ掘削機構の掘削力学

地上の掘削機構で広く用いられているスクリュオーガ機構に対して,埋没型掘削推進ロボットへの適用を目指して,螺旋スクリュが砂中に掘削推進する際の相互力学のモデル化を行っています.モデル化においては,土質力学およびスクリュ幾何と運動学を基本として数学的に表現することで,パラメータが不確かな未知環境で必要となる設計値を,定量的に評価することが可能となります.


高効率な二重反転スクリュ掘削機構の開発

高い掘削効率を有する二重反転スクリュ掘削機構を開発し,様々な砂層における性能を評価しています.これまで二重反転構造を採用することで,先端部での撹拌と後部での搬送をより効率的に実現できることが,地上での実験により明らかとなっています.また,二重反転機構を搭載した地中掘削推進ロボットの試作機を開発し,駆動モータの反トルクを相殺させる構造とすることで,地上のサポートベースを要しない自立掘推ロボットを実現し,掘削実験による検討を行っています.