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연구의 목적 및 내용
달 표면의 다양한 경사면을 포함한 미세 모레 층(Regolith) 위에서 탐사임무를 수행하는 로버 개발에 있어 이동성 확보 및 주행제어는 성공적인 임무수행을 위해 해결해야 할 난제중의 하나로 제안과제의 연구목표는 다음과 같음.
- 탐사임무지역 운용환경(일사량, 지형특성 등) 모델링 및 운용조건 도출에 기초한 탐사로버 기초 개념설계
- 지형역학기반 탐사로버-지형 상호작용 해석 및 주행성능 예측 모델 정립
- 탐사로버 주행성능 시험평가 테스트베드 구축, 이동 메커니즘 설계, 시험 제작 및 주행

연구의 목적 및 내용
달 표면의 다양한 경사면을 포함한 미세 모레 층(Regolith) 위에서 탐사임무를 수행하는 로버 개발에 있어 이동성 확보 및 주행제어는 성공적인 임무수행을 위해 해결해야 할 난제중의 하나로 제안과제의 연구목표는 다음과 같음.
- 탐사임무지역 운용환경(일사량, 지형특성 등) 모델링 및 운용조건 도출에 기초한 탐사로버 기초 개념설계
- 지형역학기반 탐사로버-지형 상호작용 해석 및 주행성능 예측 모델 정립
- 탐사로버 주행성능 시험평가 테스트베드 구축, 이동 메커니즘 설계, 시험 제작 및 주행성능 평가
- 탐사로버 이동 메커니즘 최적설계 및 최적 주행조건 도출

연구개발성과
탐사로버의 성공적인 임무수행을 위해서는 다양한 경사면을 포함한 부드러운 미세 모레 층 위에서 탐사로버와 지형과의 상호작용에 의한 슬립 및 침하현상을 규명하고 그에 따른 견인력 등의 주행성능을 예측·평가할 필요가 있으며, 주행저항 및 에너지 손실을 최소화하면서 안정적인 주행성을 확보하는 이동 메커니즘 설계 및 주행제어가 필요함.
위와 같은 목표를 달성하기 위해 다음과 같은 연구를 수행함.
○ 운용환경조건 기반 로버 기초개념설계, 지형역학기반 달/행성탐사 로버-지형 상호작용 해석 및 주행성 예측모델 정립
- 달 탐사로버 임무지역 운용환경 모델링 기반 로버 요구조건 도출 및 기초개념설계
- 지형역학기반 로버-지형 상호관계 해석 및 주행성능 예측 모델 정립
- 해석모델 기반 로버 이동 메커니즘 설계 툴 확립
○ 달/행성탐사 로버 이동 메커니즘 설계 및 시작품 제작
- 지형조건에 적응하여 변형 가능한 가변형 이동 메커니즘 설계
- 가변형 탐사 로버 이동 메커니즘 시험제작 및 가변제어
○ 달/행성탐사 로버 이동 메커니즘의 주행성평가, 최적설계 및 최적주행조건 도출
- 로버 주행성능 평가 및 검증을 위한 로버 휠 테스트베드 구축
- 주행특성실험 및 주행성 평가를 통한 이동 메커니즘 최적 주행조건 도출

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
- 우주기본계획(2020년 달탐사 궤도선 및 착륙선)에 따른 탐사로버 개발에 활용
- 달/행성탐사로버 개발에 필수적인 이동 메커니즘 설계, 시험평가 기술 확보 및 관련분야 전문 인력 양성
- 달/행성탐사로버 연구개발 실적으로 관련분야 국제협력 기반마련
- 달/행성탐사 로봇의 우주 극한환경 이동 기술은 전문 서비스 로봇분야(국방, 위험작업, 야지 및 험지작업, 농업 등)에 활용가능하며, 화산, 지진 등의 재해지역 투입 및 원격관측에도 활용 가능

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1.1 연구개발 배경 ... 6
• 1.1.1 연구 제안분야의 기술적 과제 ... 6
• 1.1.2 연구개발 대상의 국내외 현황 ... 6
• 1.1.3 연구개발의 필요성 ... 7
• 1.2 연구개발 목적 ... 8
• 1.2.1 연구개발 목표 ... 8
• 1.2.2 연구개발 내용 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 2.1 달 탐사로버 휠-지형 상호작용 모델 ... 11
• 2.1.1 종방향 휠-지형 상호작용 모델 정립 ... 11
• 2.1.2 횡방향 휠-지형 상호작용 모델 정립 ... 13
• 2.1.3 러그 휠-지형 상호작용 모델 정립 ... 13
• 2.2 운용환경 모델링 및 달 탐사로버 개념설계 ... 14
• 2.2.1 수치표고모델 ... 14
• 2.2.2 일사량 모델링 ... 15
• 2.2.3 지형특성 모델링 ... 17
• 2.2.4 달 탐사로버 개념설계 요구조건 ... 20
• 2.2.5 착륙지점에 따른 휠 치수 개념설계 ... 20
• 2.3 달 탐사로버 주행성능 평가 ... 24
• 2.3.1 단일 휠 테스트베드 개발 ... 24
• 2.3.2 휠-지형 상호작용 모델 검증 ... 26
• 2.3.3 휠 치수 설계 결과 검증 ... 28
• 2.3.4 불확실한 지형특성 분석 ... 32
• 2.4 탐사로버 이동 메커니즘/제어기 성능평가 및 가변형 메커니즘 개발 ... 34
• 2.4.1 다물체 동역학 기반 달 탐사로버-지형 상호작용 해석 툴 ... 35
• 2.4.2 구동환경/슬립효과를 고려한 탐사로버 조향 제어기 설계 ... 39
• 2.4.3 가변형 메커니즘 설계 및 시작품 제작 ... 40
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 43
• 3.1 연차별 연구개발 내용 ... 43
• 3.2 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 46
• 3.3 연차별 인력양성 실적 ... 47
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 48
• 붙임. 참고문헌 ... 49
• 끝페이지 ... 50