橋本 樹明/HASHIMOTO Tatsuaki

橋本 樹明 教授

【研究分野】
システム制御・宇宙分野
【研究領域】
宇宙機の制御、画像を用いた宇宙機の航法
【研究室URL】
http://www.isas.jaxa.jp/home/hashimoto-lab/

研究内容

当研究室では、人工衛星や惑星探査機などの宇宙飛翔体を制御する方法の研究、制御するためのセンサ、アクチュエータの開発などを行っています。現在、中心的に行っている研究は以下のものですが、宇宙開発プロジェクトからの要請に応じて、あるいは学生の興味や能力によって、適宜、新たな研究テーマに挑戦していきます。なお、当研究室がある相模原キャンパスは宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所に所属しており、航空宇宙工学、天文学、高エネルギー物理学、惑星科学などの分野の研究者と共同で研究をしています。

観測衛星の高精度姿勢制御の研究

天文観測衛星では、望遠鏡の天体への指向精度は数秒角(1/1000deg程度)が要求され、また、短期間の姿勢の変動は1/10000度以下が要求されています。これらに対応するため、高精度の姿勢センサ開発、姿勢制御アルゴリズムの研究、あるいは振動を発生させない低擾乱姿勢制御アクチュエータの研究などを行っています。これらの研究成果は、数年後に打ち上がる実際の人工衛星に適用されていきます。

画像を用いた探査機の航法誘導の研究

これからの月や惑星の探査では、狙った場所(有人基地や科学的に興味がある場所など)に探査機を高精度にかつ安全に着陸させる必要があります。当研究室では、探査機に搭載したカメラで地表面を見ながら、特徴的地形と地図とのマッチングをすることにより、探査機の飛行位置を正確に測定する方法を研究しています。小惑星探査機「はやぶさ」では、地上で画像をモニタしながら人間がこれを行い、高精度に小惑星イトカワへ着陸させることに成功しました。将来の月探査などでは、探査機の搭載計算機がこれを自律的に実現できるように、高速でロバストなアルゴリズムの研究をしています。

天体表面地形の認識に関する研究

天体に着陸したり、天体表面を探査車(ローバ)で移動するためには、表面地形の認識が必要です。表面の岩や崖などの障害物を検出し、それを自律的に回避して着陸する研究、表面地形を障害物、走行しにくい場所、走行しやすい場所に分類してローバの経路計画に役立てる研究、などを行っています。特に、天体の地形の特性を先験的知識として利用し、単眼画像から地形分類、地形認識を行うことを目指しています。

着陸ダイナミクスに関する研究

月や惑星の表面は傾斜していたり、岩・段差等の障害物があります。また、水平方向速度誤差がある状態での着陸になります。このような場合にも、転倒せず、着陸脚や探査機にかかる衝撃を軽減する必要があります。当研究室では、探査機の姿勢制御による方法と、着陸脚をアクティブ制御する方法の両面で、この問題の解決に挑戦しています。計算機シミュレーションによる着陸ダイナミクスの解析や落下実験による実測、アクティブ制御可能な着陸脚の開発などを行っています。

学生へのメッセージ

宇宙開発を進めて行くためには、多くの画期的に新しい技術を必要とします。学生のみなさんの斬新なアイデアとともに、ねばり強い体力、知力、気力を期待しています。また、異分野の研究者との交流も重要です。そんな環境にある宇宙科学研究所で、一緒に、新たな技術に挑戦しましょう。

図1:天体表面画像を用いた探査機の高精度誘導法
図2:障害物検出の例。クレータ、岩の縦横比の知見から、支障のあるもののみ抽出。
図3:月着陸探査機の想像図(©JAXA)
図4:アクティブ制御着陸脚の実験モデル