Они делают это, перемещая «крутящий момент» внутри себя, который опирается на дискообразный поворотный стол.

«При вращении крутящего момента сила реакции на поверхность астероида заставляет марсоход прыгать со значительной горизонтальной скоростью», — написала группа исследователей во главе с Тецуо Ёсимицу из JAXA в исследовании 2012 года, излагающем концепцию. «После прыжка в свободное пространство он движется баллистически. С помощью этого механизма, изменяя величину крутящего момента, можно изменить скорость прыжка, чтобы не превысить… скорость отрыва от поверхности астероида».

Ученые добавили, что марсоходы MINERVA-II контролируют направление своих прыжков, манипулируя ориентацией поворотного стола. Эти прыжки могут длиться 15 минут и преодолевать расстояние около 50 футов (15 м) по горизонтали.

источник

источник (Эта статья посвящена МИНЕРВЕ, а не МИНЕРВЕ II, и я не уверен, что они точно такие же)

MINERVA-II состоял из трех марсоходов: MINERVA-II1, пары марсоходов, разработанной JAXA, и MINERVA-II2, одного марсохода, разработанного консорциумом японских университетов. MINERVA-II1 и MINERVA-II2 использовали совершенно разные механизмы прыжка. Единственные реальные детали, которые я смог найти об обоих механизмах, были на японском языке; в остальную часть моего ответа я включаю несколько цитат из японских источников, за которыми следуют мои собственные английские переводы.

МИНЕРВА-II1

Механизм прыжка MINERVA-II1 описан в статье 2016 года車輪なしでどうやって移動する？ローバー「ミネルバ2」の仕組み(Как вы двигаетесь без колес? Дизайн марсохода MINERVA-II):

原理 は に シンプル だ。 まず 本体 内部 に 、 重り （製 の 円板）） 付け た た dc モーター 搭載 する。 この を 回転 さ と と 、 に 回転 し よう と 力 する と 、 、に 座っ 、 伸ばし た 腕 を 左 に 回す と 、 が 右 に 回る の と 原理 同じ だ。 この により 、 地面 蹴っ て する する。

初代 ミネルバ 場合 、 ホッピング 用 の dc モーター ターン テーブル に 乗せ て 、 ホップ する 方向 を 変え られる よう に て い。 ただ ターン は は 仕組み が 複雑 なり 、 重く てしまう が その 仕組み 仕組み が が が その その その その、 ミネルバ 2 では 、 dc モーター × 2 セット を 直交 配置 し 、 の 回転 数 を 調整 し て 、 の 方向 に する 方式 が られ て い た。。。。。

　ところ が 開発 が 進む につれ 、 ミネルバ 2 の オーバー オーバー 深刻 化。 最終 的 に 、 、 モーター を 1 つに こと が 決まっ。 こう する 、 、 方向 に しか 移動 なく なっ が を 、 前後 前後 に しか 移動 なく なっ ローバー を 、 前後 方向 に 移動 なく てしまうにして2自由度を維持するよりも、たとえ1自由度になったとしてもローバーを2台にしきたいとう

なお 、 が 小さい と は 言っ て も 、 初代 ミネルバ が た イトカワ に 比べる と 、 ミネルバ 2 の は 2 倍ほど 、 重力 それ だけ 強い。 その ため 、 dc モーター より 大きな 搭載 て その その ため。

　この dc モーター フル 回転 さ せ た とき 、 発生 し た により 、 秒速 秒速 秒速 程度 の 速度 で こと が。 水平 方向 の は 、 地面 と の の 大きさ や 地形 である もし 、 地面 ° の 摩擦 の 大きさ 地形 次第 もし もし ° ° ° の の角度 で し た 場合 に は 、 一気 に 10m くらい できる と いう。 微小重力 環境 で の 実験 ドイツ で 行い 正常 に 動作 こと を 確認 し た。。。。 た

Идея чрезвычайно проста. Внутри корпуса вездехода находится груз (алюминиевый диск), прикрепленный к двигателю постоянного тока. Когда двигатель вращается, создается сила, которая пытается повернуть ровер в противоположном направлении. Вы можете увидеть тот же принцип в действии, когда сидите на вращающемся стуле: если вы вытягиваете руки и качаете их влево, ваше тело поворачивается вправо. Эта сила заставляет вездеход отталкиваться от земли и подпрыгивать.

В марсоходе MINERVA первого поколения двигатель был размещен на поворотной платформе; вращая поворотный стол, можно было изменить направление прыжков. Однако у поворотного стола есть недостаток, заключающийся в том, что он утяжеляет и усложняет конструкцию. Альтернативная идея заключалась в использовании набора из двух ортогональных двигателей постоянного тока; регулируя количество оборотов каждого двигателя, марсоход мог двигаться в любом произвольном направлении.

Однако по мере разработки MINERVA-II столкнулась с ограничениями по весу. В конечном итоге было решено использовать только один двигатель постоянного тока на вездеход. Это ограничивало марсоходы движением только вперед и назад, но, очевидно, конструкторы хотели использовать два марсохода, даже если у каждого была только одна степень свободы, а не один марсоход с двумя степенями свободы.

Кроме того, несмотря на то, что целевой астероид MINERVA-II, Рюгу, имеет низкую гравитацию, Рюгу примерно вдвое больше, чем цель MINERVA-II Итокава, поэтому гравитация сильнее. Поэтому MINERVA-II была оснащена двигателем постоянного тока большей мощности, чем MINERVA.

Когда двигатель совершает полный оборот, создаваемый крутящий момент может заставить марсоход прыгать со скоростью до 10 см/с. Горизонтальная скорость зависит от рельефа местности и величины трения о землю, но в случае прыжка под углом 45° он может перемещаться примерно на 10 м за раз.

Эта статья является второй в серии о MINERVA-II1 (первая часть находится здесь ), основанной на обсуждениях автора с Тецуо Ёсимицу, который руководил разработкой как MINERVA, так и MINERVA-II1.

В статье 2012 года « Усовершенствованная роботизированная система прыгающих марсоходов для небольших тел Солнечной системы» (на английском языке) описывается заброшенное предложение об ортогональном двигателе, упомянутое в предыдущей статье. Авторы даже создали прототип и провели на нем испытания в условиях микрогравитации с помощью падающей башни. Документ включает в себя несколько фотографий прототипа, на которых вы можете увидеть двигатели и их размер по отношению к корпусу прототипа (особенно см. Рисунок 1b). Несмотря на то, что эта конструкция не использовалась в последних марсоходах MINERVA-II1, я предполагаю, что физический размер двигателей не сильно отличался.

МИНЕРВА-II2

MINERVA-II2 на самом деле имела четыре различных механизма прыжка, каждый из которых был разработан в разных университетах. В статье 2019 годаはやぶさ2搭載の小型ローバー「MINERVA-II2」に不具合、復旧は困難か(Восстановление может быть затруднено после неисправности марсохода MINERVA-II2 компании Hayabusa2) есть хороший обзор:

山形 大学 「環境 依存型 座屈 機構」 は 、 熱膨張率 異なる 異なる 2 種類 金属 を 組み合わせ 、 バネ の よう 伸び たり 縮ん だり できる。 昼 夜 の 温度 変化 2 つの 状態 切り替わる 、 昼 夜 温度 変化 2 つの 状態 ため 、動作に電力が不要なことが大きな特徴だ。

大阪 大学 「板 バネ を 用い た 弾性 エネルギー 解放 型 発生 機構」 は 、 板 バネ を 凹ん だ で 搭載 て おき 、 に 解放 し た とき 反動 を 利用 する 解放 ロック し た た とき 反動 を する に 機構利用するが、形状を戻す仕組みはないため、1回動作したら終わりだ。

東京 電機 の 「永久 磁石 型 撃力 発生 機構」 は 金属 の 重り が 永久 磁石 に くっつく とき 衝突 力 を する。 駆動 は は くっつく とき の 力 を 利用。 駆動 は は モーター を 利用 て おり 、 電力 が 度 で を をことは可能だ。

東北 大学 「偏心 モーター 型 マイクロホップ 機構」 のみ 、 偏っ 重り を 回転 さ せ て トルク を 発生 さ が 、 、 初号機 など 違い 大きく ホップ する 、 スマホ が バイブ で する 、 微小 する のではなく 、 スマホ バイブ で する 微小 な する のではなく 、 、 に なホップを連続して小惑星表面をなぞるように移動する。

«Механизм деформации, зависящий от окружающей среды», разработанный Университетом Ямагата, сочетает в себе два металла с разной скоростью теплового расширения, которые растягиваются и сжимаются, как пружины. Этот механизм отличается тем, что не требует электроэнергии; он переключается между двумя состояниями из-за перепадов температуры между днем ​​​​и ночью.

«Механизм импульсной силы высвобождения упругой энергии листовой пружины» Университета Осаки использует отдачу, возникающую при высвобождении сжатых листовых пружин. Выпуск пружины контролируется замковым механизмом, но нет возможности повторно сжать пружины, поэтому этот механизм можно использовать только один раз.

«Механизм импульсной силы постоянного магнита» Токийского университета Денки использует силу удара металлического груза, прилипающего к постоянному магниту. В нем используется двигатель постоянного тока, поэтому, пока есть питание, его можно использовать снова и снова.

«Эксцентриковый моторный механизм микропрыжков» Университета Тохоку - единственный, в котором для создания крутящего момента используется вращение смещенного от центра груза, но, в отличие от оригинальной MINERVA, он не совершает больших прыжков; вместо этого, как вибрирующий сотовый телефон, он использует серию микропрыжков для перемещения по поверхности астероида.

На третьей фотографии в статье показаны схемы всех четырех механизмов: по часовой стрелке, начиная с верхнего левого угла, это биметаллический механизм Университета Ямагата, механизм эксцентричного двигателя с микропрыжками Университета Тохоку, магнитный механизм Университета Токио Денки и механизм листовой пружины Университета Осаки.

Лаборатория Mineta в Университете Ямагата имеет более подробное описание своего биметаллического механизма на своем веб-сайте :

日照 の によって 生まれる 大きな 温度 差 を 利用 し バイメタル アクチュエータ に 用い た 環境 温度 駆動 型 の 移動 機構 考案 し 作製 し まし。 バイメタル （膨張 の なる なる なる 種類 の 積層 温度 は 膨張 率 の なる なる なる 種類 合金曲 がろ と し 、 限界 点 を 超える と 瞬間 的 反対 側 に 反る 座屈 型 （研） と 磁石 から 外れ て 的 に 反る 磁気 ラッチ 型 妻 木研） 2 種類 し い い ラッチ 型 木研 の の います。 高温 域 と 低 温 域 に 動作 温度 ずらし て 設計 し 、 、 、 、 が 変わっ て も も どちら か が 対応 可能 性 た。 、 、 どちら どちら どちら どちら リュウグウ 星 星 星 星の自転周期は約８時間であり、朝夕に相当する4時間ごとにランダムな方向へホッピあグョ何何作

Мы спроектировали и построили механизм движения, управляемый температурой окружающей среды; он использует биметалл в качестве исполнительного механизма и полагается на большую разницу температур, возникающую при наличии или отсутствии солнечного света. Биметалл (два металла с разной степенью расширения, наслоенные друг на друга) изгибается при изменении температуры. MINERVA-II-2 оснащена двумя типами биметаллических механизмов: механизмом изгиба, который мгновенно изгибается в противоположном направлении при превышении пороговой температуры (Mineta Lab), и механизмом с магнитной защелкой, который мгновенно изгибается, когда биметалл отсоединяется от магнита. (Лаборатория Цумаки). Каждая из них была разработана со своей собственной высокой и низкой температурой активации, отличающейся друг от друга, поэтому, даже если температура окружающей среды варьируется в зависимости от места падения MINERVA-II-2 и его окружения, есть большая вероятность, что один из двух будет подходящим. Период вращения астероида Рюгу составляет около восьми часов, поэтому идея состоит в том, чтобы марсоход прыгал в случайном направлении каждые четыре часа, утром и вечером.

На этой странице есть фотография механизма, показывающая оба типа, объединенные в один компонент, с магнитным типом ближе к нижнему краю фотографии, а тип изгиба ближе к верхнему краю.

На веб-сайте инженерного факультета Университета Осаки есть статья с описанием механизма листовой пружины:

3 章 よう な 設計 指針 を もと に 阪大 で は 、 飛 び移り 座屈 を を 採用 する こと に た が 、 は その 一 ステップ と いう こと 、 最も 単純 な 装置 発する こと いう こと で 、 単純 な 装置 こと に いう こと で 最もした。

8 に最終的に制作した「飛び移り座屈ユニット」 を示す。

この 図 下面 の w 字型 し て いる 部分 が 飛び移り 座屈 部 で 写真 は テグス テグス （） で られ て いる。 状態 で の 小惑星 まで いき 、 ある で テグス 熱 切る 目的 小惑星 まで 、 ある で を で 切る の。そうすると座屈現象が発生しジャ ンプするようになっている。

このユニットを 2 セット МИНЕРВА-II-2 に搭載し た。その様子を図 9 に示す。

Основываясь на принципах проектирования, изложенных в Разделе 3, команда Университета Осаки решила использовать метод продольного изгиба, но, поскольку это был первый шаг, мы решили разработать максимально простой приводной механизм.

На Рисунке 8 показан узел продольного изгиба, который мы в конечном итоге изготовили.

W-образная часть внизу изображения — это та часть, которая сгибается; он показан сжатым куском нити. В этом состоянии он движется к целевому астероиду, пока в какой-то момент нить не обрывается с помощью тепла. Это вызывает явление коробления и заставляет марсоход прыгать.

MINERVA-II-2 оснащена двумя такими блоками, изображенными на рисунке 9.

Рисунки 8 и 9 находятся на последней странице статьи. На рисунке 9 вы можете увидеть внутренности MINERVA-II2. Этикетка в правом нижнем углу указывает на биметаллический механизм Университета Ямагата; этикетка над ним указывает на два устройства с листовыми пружинами Университета Осаки.