趣味の宇宙開発！目指せ月面探査！自律走行ローバの製作

趣味の宇宙開発！ めざせ月面探査！自立走行ローバの製作 www.rymansat.com

本日の内容 本講演は撮影・スクショ・SNS拡散OKです ただし、SNSでお使いいただく場合は引用元 明示のためスライドの１ページ全体を使用 いただくようお願いいたします ハッシュタグは #趣味は宇宙開発 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. エレキ万博2025

リーマンサットプロジェクトとは 一般のサラリーマンや学生による 民間の宇宙開発団体 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

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宇宙機の開発 宇宙機の開発 超小型人工衛星 超小型人工衛星 RSP-01 RSP-02 RSP-03 ZIPANGU 打上げ:2018/9/23 放出 :2018/10/6 大気圏 再突入:2021/3/14 打上げ:2021/2/21 放出 :2021/3/14 大気圏 再突入:2022/6/10 開発中 2025年 8月21日 打ち上げ予定 開発中 RSP-00 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. 超小型人工衛星 5 超小型人工衛星 探査ローバー エレキ万博2025

開発ロードマップ 2016 2017 2018 キックオフ RSP-00 2019 2020 2021 2022 2023 大気圏突入 打ち上げ 開発 2024年 度 2025年 度 運用 キックオフ 打ち上げ 大気圏突入 RSP-01 “Selfie-sh” 開発 運用 キックオフ 開発 RSP-02 打ち上げ 予定 キックオフ RSP-03 開発 “ハモるん” 運用 キックオフ ローバー (ZIPANGU) ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. ZIP AN GU 00 ZIP AN GU 01 6 ZIP AN GU 02 ZIPA NGU 02-改 ZIPAN GU 02-改2 ZIPANG U 03 月面 仕様 エレキ万博2025

ローバーチーム ZIPANGU 地球周回軌道よりも遠くに目を向けた宇宙開発を目指す ?

目次 1．いままでつくってきたローバーたち 2．いままでの実験について 3．デザインのはなし 4．いまつくっているローバーのはなし

目次 1．いままでつくってきたローバーたち 2．いままでの実験について 3．デザインのはなし 4．いまつくっているローバーのはなし

今まで作ったローバーたち IMG_6617.MOV 2018年からほそくながく、いろいろ作りました ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

• http://drive.google.com/file/d/13VF1UAx8EDMgMvOSMvW38ZA-QkmD6Lnp/view

最初のプロトタイプZIPANGU-00 システム・電源 確認用LED 電源回路/ コンパス パラシュート分離機構 スタビライザー GPS タクトスイッチ x2 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. タイヤ PAGE06 /19

2基目となるZIPANGU-01 スマートフォンを 演算装置として搭載 4G通信を用いて東京と遠隔通信 カメラを使った 画像解析自律走行 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. 前輪と後輪に展開機構を導入 前輪展開：サーボ+ワイヤ巻き取り 後輪展開：サーボ+リンク

アメリカへと飛び立ったZIPANGU-02 パラシュート分離機構 GPSモジュール カメラ LoRaアンテナ スキッドプレート スタビライザー ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

ミッションシーケンス ①上空から投下 ロケットから放出され、ローバーが自律的にモード遷移。 上空からのカメラ撮影を行う。 ②パラシュートによる減速 着陸時の衝撃を緩和するためにパラシュートを用いて減 速。 ③着陸の検知 搭載センサにより自律的に着陸を検知。走行モードに遷移。 ④走行 搭載センサをもとにターゲットへ自律走行。走行中も搭載セ ンサによるロギング、カメラの撮影も行う。 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

ハードウェア構成 ブラシレスモーター brushless DC electric motor パラシュート分離機構 parachute detach mechanism カメラモジュール camera module マザーボード リングローター mother board ring rotor matl: polycarbonate タイヤリム tire rim パラシュート分離モーター リテーナーリン グ parachute detach servo motor LiPoバッテリー retainer ring matl: polycarbonate lithium polymer battery リングレール polyacetal stator ring rail matl: polyacetal GPSモジュール global positioning system module スポンジタイヤ sponge tire matl: ethylene-vinyl acetate foam 自律制御サブシステム基板 autonomous subsystem board スキッドプレート skid plate バンパー スタビライザー tabilizer ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. 動力伝達ホイール power transmission wheel matl: polycarbonate bumper 直立着地防止フェンス rollover prevention fence

ソフトウェア構成 安定した自律走行機能 ロバストなログ取得機能 小型かつ応答の良いモータを選定 GPSを利用した正確な自律走行機能 ネットワーク接続に依存 しないログ取得。基板毎に ログを保存する冗長構成 ローバ（ZIPANGU 02） Control system (Mother Board) サブOBC ハードウェア制御 中継機 (今回はスマホ) ログサーバ（AWS） Logging Instance Control system (Brain) I2C通信 自律制御OBC Bluetooth SDにログ記録 メインOBC SDにログ記録 /Upload カメラ撮影保存 着陸判定 自律移動機能 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. RSP東京地上局 PC HTTP Webブラウザ 遠隔操縦（緊急用） Smartphone WiFi インターネット接続 ログ 可視化UI HTTP ログ データベース 黄色の四角がローバチーム 作成のソフトウェア グレーの部分はOSSなど既 存のソフトウェア クラウドを経由しログを遠隔で ダウンロードして、地上局に表示する

目次 1．いままでつくってきたローバーたち 2．いままでの実験について 3．デザインのはなし 4．いまつくっているローバーのはなし

ステータス ログ解析の結果 -ロケット打ち上げ～着陸 開傘衝撃によるデ ータ欠け 着陸衝撃によるデ ータ欠け パラシュート 分離モード 着陸判定 自由落下の瞬間 加速度 打ち上げの加速度 高度 最高到達点 約79m ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. パラ分離のため姿勢静定 キャリブレーシ ョンモード キャリブレーションのため その場旋回 Z X Y

走行試験 車輪回転数 モータへの指示値 方向転換のために 回転速度を微調整 着陸後、走行に成功！ 左右の車輪へ指示値が出ていることを確認 ホールセンサによる車輪の回転数のカウントも正常 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. 回転数は走行に伴い 単調に増加

放射線試験 自作基板の放射線試験実施 RSP-02衛星の放射線試験に相乗り ⇒月面環境でも耐えうることを確認 ● ● ● ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. 東工大の放射線試験設備をお借りして実験 衛星チームの試験に相乗り カメラ画像の一部に乱れ（！）

GPSログ＆地磁気センサ ログから推定したローバーの移動軌跡（着陸からスタックまで） 到達点の推定値と実測 値に誤差(課題2.) モーターの回転速度と地磁気 ログをもとに軌跡を推定 （GPSログではない） 実際は、GPSログはロケット搭載地点付 近から更新されていない(課題1.) スタート地点に実際の着地点を設定 スタート地点にローバーログを設定 下記2点の課題があることが分かったものの、方向を変えながらターゲットに進む様子が確認できる 1．ロケットに搭載してから着陸後に至るまで、GPS値が更新されていないことが判明。 → そのため、ロケット搭載直前のGPS情報をもとに走行を行っていた。 2．左図から、推定軌跡と実際の到達地点に誤差があることが分かる。 → これは、地磁気センサの誤差によるものと考えられる。 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

アメリカでの打ち上げ実験 •長距離無線LoRaを実装 •2023年6月@アメリカブラックロック砂漠での実験 •1600ｍの距離からローバのステータス及びGPS情報の 送信に成功 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

アメリカでの打ち上げ/通信実験 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

目次 1．いままでつくってきたローバーたち 2．いままでの実験について 3．デザインのはなし 4．いまつくっているローバーのはなし

機体のデザイン ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

スケッチ ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

機体のビジュアル フェイスプレートのパターン スポークのパターン出し 躍動感か、力強さか クールなのか、 未来なのか、 安定感なのか カメラの強調 機体の安定感 操作文字も入れた ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.

目次 1．いままでつくってきたローバーたち 2．いままでの実験について 3．デザインのはなし 4．いまつくっているローバーのはなし

大幅な機体システムの簡素化/小型化を図るZIPANGU miniを開発中 SORAｰQに感化されて 「やはり大幅な機体の小型化が必要なのでは？！」 ✓ 機体のフルモデルチェンジ 昨年度以前の機体のレガシーを引き継ぎつつ搭載機器、筐体を含むシ ステムを一新。全く新しいZIPANGU miniを開発。 ✓ 機体の大幅小型化 10cm立法、200gまでシステムを小型化。手のひらに 載るサイズに。 ✓ 自作マザーボード／自作ギアボックス 実際の月面利用を見据えた電力制御基板、軽さと高い 信頼性を両立した自作ギアボックスを０から開発。 ZIPANGU mini ©︎ Rymansat Project Some rights reserved. ✓ 自律的に状態を判断しモータを制御し走行 ロケット搭載～打ち上げ～放出～着陸～走行まで一連 のミッションシーケンスを自律的に行い、機体状態や カメラからの画像などデータをロギング

続きはブースで・・・！ リーマンサット・プロジェクト W1-6 講演会会場 ©︎ Rymansat Project Some rights reserved.