Dynamics of spherical telescopic linear driven rotation robots

要約

月の洞窟は、人類が月に長期的かつ永続的に存在できる可能性が期待できる場所です。
しかし、調査衛星からの画像が得られないため、地下空洞内の具体的な環境はよくわかっていません。
したがって、月面での人類の存在の取り組みを促進するために、これらの洞窟はロボットシステムによって探索されることになっています。
ただし、一連の環境要因により、この探査は特に困難になります。
その中には、露出したセンサーやアクチュエーターに損傷を与える非常に細かい月の塵や、空洞内の表面や障害物の未知の組成も含まれます。
これらの課題に対処するのに特に適したロボット システムの 1 つは、外殻によってセンサーとアクチュエータが危険な環境から完全に分離されているため、球形ロボットです。
この研究では、追加の機能を追加するこのフォームファクターの新しい移動アプローチの動的モデルの形式で数学的記述を導入します。
伸縮式の直線状に伸びるロッドのセットが、地面からの押し出しと重力トルクの利用を組み合わせてロボットを動かします。
このアプローチにより、システムは移動し、重心を上に持ち上げて物体を乗り越え、ロッドを三脚として使用して地上レーザースキャナーに変形することができます。

要約(オリジナル)

Lunar caves are promising features for long-term and permanent human presence on the moon. However, given their inaccessibility to imaging from survey satellites, the concrete environment within the underground cavities is not well known. Thus, to further the efforts of human presence on the moon, these caves are to be explored by robotic systems. However, a set of environmental factors make this exploration particularly challenging. Among those are the very fine lunar dust that damages exposed sensors and actuators and the unknown composition of the surface and obstacles within the cavity. One robotic system that is particularly fit to meet these challenges is that of a spherical robot, as the exterior shell completely separates the sensors and actuators from the hazardous environment. This work introduces the mathematical description in the form of a dynamic model of a novel locomotion approach for this form factor that adds additional functionality. A set of telescopic linearly extending rods moves the robot using a combination of pushing away from the ground and leveraging the gravitational torque. The approach allows the system to locomote, overcome objects by hoisting its center of gravity on top, and transform into a terrestrial laser scanner by using the rods as a tripod.

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