Dazu bewegen sie in ihrem Inneren einen „Torquer“, der auf einem scheibenförmigen Drehteller ruht.

„Durch die Drehung des Torquers lässt eine Reaktionskraft gegen die Asteroidenoberfläche den Rover mit einer erheblichen horizontalen Geschwindigkeit hüpfen“, schrieb ein Forscherteam unter der Leitung von Tetsuo Yoshimitsu von JAXA in einer Studie aus dem Jahr 2012, in der das Konzept skizziert wurde. „Nachdem es in den freien Raum gesprungen ist, bewegt es sich ballistisch. Mit diesem Mechanismus kann durch Ändern der Größe des Drehmoments die Sprunggeschwindigkeit geändert werden, um … die Fluchtgeschwindigkeit von der Asteroidenoberfläche nicht zu überschreiten.“

Die MINERVA-II-Rover steuern die Richtung ihrer Sprünge, indem sie die Ausrichtung des Drehtellers manipulieren, fügten die Wissenschaftler hinzu. Diese Sprünge können 15 Minuten dauern und eine horizontale Entfernung von etwa 15 m zurücklegen.

Quelle

Quelle (In diesem Artikel geht es um MINERVA, nicht um MINERVA II, und ich bin mir nicht sicher, ob sie genau gleich sind.)

MINERVA-II bestand aus drei Rovern: MINERVA-II1, einem von JAXA entwickelten Roverpaar, und MINERVA-II2, einem einzelnen Rover, der von einem Konsortium japanischer Universitäten entwickelt wurde. MINERVA-II1 und MINERVA-II2 verwendeten völlig unterschiedliche Mechanismen zum Hüpfen. Die einzigen wirklichen Details, die ich über beide Mechanismen finden konnte, sind auf Japanisch; Im Rest meiner Antwort füge ich einige Zitate aus japanischen Quellen hinzu, gefolgt von meinen eigenen englischen Übersetzungen.

MINERVA-II1

Der Hüpfmechanismus des MINERVA-II1 wird im Artikel von 2016 beschrieben : 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.

"に 座っ て 、 た 腕 を 左 に 回す と 、 体 右 に 回る の と 原理 は 同じ だ この 力 、 、 地面 を 蹴っ て ジャンプ する。 °

" 、 ミネルバ 2 では 、 dc モーター × 2 セット を 直交 し 、 それぞれ の 回転 数 を 調整 し て 、 の 方向 に する 方式 方式 が 考え られ て い た。。。 方向 方向 移動 する が られ い た。。。。 方向。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 方向 方向 方向 方向 に に する 方式 考え て い た。。 方向 に する する 方式 考え て た。。。。。。。。。。。。。。。。。.

　"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台にしたいと古

" 。

　この dc モーター を 回転 さ せ た た とき 、 し た トルク により 、 秒速 秒速 秒速 秒速 秒速 秒速 秒速 方向 の 速度 速度 は 、 地面 と 摩擦 の や 地形 次第 である が が 、 もし 45 ° ° ° くらい の や である が 、 もし もし ° ° ° ° くらい の の や である が 、 もし ° ° ° ° ° の の や である が 、 もし ° ° ° ° くらい の や 次第 が 、 もし ° ° ° 摩擦 の 大きさ や 地形 が 、 もし ° ° ° ° ° の や 地形 である が 、 もし ° "

Die Idee ist denkbar einfach. Im Körper des Rovers befindet sich ein Gewicht (eine Aluminiumscheibe), das an einem Gleichstrommotor befestigt ist. Wenn sich der Motor dreht, wird eine Kraft erzeugt, die versucht, den Rover in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Dasselbe Prinzip sehen Sie, wenn Sie in einem Drehstuhl sitzen: Wenn Sie die Arme ausstrecken und nach links schwingen, dreht sich Ihr Körper nach rechts. Diese Kraft bewirkt, dass der Rover gegen den Boden tritt und hochspringt.

Beim MINERVA Rover der ersten Generation wurde der Motor auf einem Drehteller platziert; Durch Drehen des Drehtellers konnte die Richtung des Hopfens geändert werden. Ein Plattenspieler hat jedoch die Schwäche, dass er die Konstruktion schwerer und komplexer macht. Eine alternative Idee bestand darin, einen Satz von zwei orthogonalen Gleichstrommotoren zu verwenden; Durch Einstellen der Drehzahl jedes Motors konnte sich der Rover in jede beliebige Richtung bewegen.

Im Laufe der Entwicklung stieß MINERVA-II jedoch auf Gewichtsbeschränkungen. Letztendlich entschied man sich, nur einen einzigen Gleichstrommotor pro Rover zu verwenden. Dies beschränkte die Rover darauf, sich nur vorwärts und rückwärts zu bewegen, aber anscheinend wollten die Designer zwei Rover verwenden, auch wenn jeder nur einen Freiheitsgrad hatte, anstatt einen einzelnen Rover mit zwei Freiheitsgraden.

Obwohl der Ziel-Asteroid Ryugu von MINERVA-II eine geringe Schwerkraft hat, ist Ryugu ungefähr doppelt so groß wie das Ziel von MINERVA-II, Itokawa, sodass die Schwerkraft stärker ist. Daher wurde MINERVA-II mit einem größeren Gleichstrommotor als MINERVA ausgestattet.

Wenn der Motor eine volle Umdrehung macht, kann das erzeugte Drehmoment dazu führen, dass der Rover mit bis zu 10 cm/s springt. Die horizontale Geschwindigkeit hängt vom Gelände und der Reibung mit dem Boden ab, aber im Falle eines 45°-Sprungs kann es sich auf einmal um etwa 10 m bewegen.

Dieser Artikel ist der zweite in einer Reihe über MINERVA-II1 (Teil eins ist hier ), basierend auf Diskussionen, die der Autor mit Tetsuo Yoshimitsu führte, der die Entwicklung von MINERVA und MINERVA-II1 leitete.

Das Papier Advanced robotic system of hopping rover for small solar system bodies (Englisch) aus dem Jahr 2012 beschreibt den aufgegebenen orthogonalen Motorvorschlag, der im vorherigen Artikel erwähnt wurde. Die Autoren erstellten sogar einen Prototyp und führten Mikrogravitationstests mit einem Fallturm durch. Das Papier enthält einige Fotos des Prototyps, auf denen Sie die Motoren und ihre Größe im Verhältnis zum Prototypkörper sehen können (siehe insbesondere Abbildung 1b). Obwohl dieses Design in den letzten MINERVA-II1-Rovern nicht verwendet wurde, schätze ich, dass die physische Größe der Motoren nicht drastisch anders war.

MINERVA-II2

MINERVA-II2 hatte tatsächlich vier verschiedene Sprungmechanismen, die jeweils von einer anderen Universität entwickelt wurden. Der Artikel aus dem Jahr 2019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(Wiederherstellung kann nach einer Fehlfunktion im MINERVA-II2-Rover von Hayabusa2 schwierig sein) bietet einen guten Überblick:

"動作に電力が不要なことが大きな特徴だ。

大阪 大学 の 「バネ を 用い た 弾性 エネルギー 解放 型 撃力 機構」 は 、 板 バネ を 凹ん だ 状態 搭載 し て 、 凸状 凸状 は ロック 機構 機構 を を を を を を を を を を を &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。

"ことは可能だ。

"ホップを連続して小惑星表面をなぞるように移動する。

Der von der Yamagata University entwickelte „umgebungsabhängige Knickmechanismus“ kombiniert zwei Metalle mit unterschiedlicher Wärmeausdehnung, die sich wie Federn dehnen und zusammenziehen. Dieser Mechanismus zeichnet sich dadurch aus, dass er keine elektrische Energie benötigt; es wechselt aufgrund von Temperaturänderungen zwischen Tag und Nacht zwischen seinen beiden Zuständen.

Der "Impulskraftmechanismus zur Freisetzung elastischer Energie von Blattfedern" der Universität Osaka nutzt den Rückstoß, der beim Lösen komprimierter Blattfedern erzeugt wird. Die Federfreigabe wird durch einen Verriegelungsmechanismus gesteuert, aber es gibt keine Möglichkeit, die Federn wieder zusammenzudrücken, sodass dieser Mechanismus nur einmal verwendet werden kann.

Der "Permanentmagnet-Impulskraftmechanismus" der Tokyo Denki University nutzt die Aufprallkraft eines Metallgewichts, das an einem Permanentmagneten haftet. Es verwendet einen Gleichstrommotor, so dass es immer wieder verwendet werden kann, solange Strom vorhanden ist.

Der „Exzentermotor-Mikrosprungmechanismus“ der Tohoku-Universität ist der einzige, der die Drehung eines außermittigen Gewichts zur Erzeugung eines Drehmoments nutzt, aber im Gegensatz zur ursprünglichen MINERVA macht er keine großen Sprünge; Stattdessen verwendet es wie ein vibrierendes Handy eine Reihe von Mikrosprüngen, um sich entlang der Oberfläche des Asteroiden zu bewegen.

Das dritte Foto in dem Artikel zeigt Diagramme aller vier Mechanismen: Im Uhrzeigersinn von oben links sind dies der Bimetallmechanismus der Yamagata-Universität, der exzentrische Mikrosprungmechanismus der Tohoku-Universität, der Magnetmechanismus der Tokyo-Denki-Universität und der Blattfedermechanismus der Osaka-Universität.

Das Mineta Lab an der Yamagata University hat eine detailliertere Beschreibung ihres Bimetallmechanismus auf ihrer Website :

" " "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ング動作

Wir haben einen Bewegungsmechanismus entworfen und gebaut, der von der Umgebungstemperatur angetrieben wird; Es verwendet ein Bimetall als Aktuator und stützt sich auf die große Temperaturdifferenz, die bei Vorhandensein oder Fehlen von Sonnenlicht entsteht. Ein Bimetall (zwei Metalle mit unterschiedlichen Ausdehnungsraten übereinander geschichtet) biegt sich bei Temperaturänderungen. MINERVA-II-2 ist mit zwei Arten von Bimetallmechanismen ausgestattet: einem knickenden Typ, der sich sofort in die entgegengesetzte Richtung verzieht, wenn seine Schwellentemperatur überschritten wird (Mineta Lab), und einem magnetischen Verriegelungstyp, der sich sofort verzieht, wenn sich das Bimetall von einem Magneten trennt (Tsumaki-Labor). Jedes wurde mit seiner eigenen hohen und niedrigen Aktivierungstemperatur entwickelt, die gegeneinander versetzt sind, so dass selbst wenn die Umgebungstemperatur je nach Abwurfort und Umgebung von MINERVA-II-2 variiert, Es besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass einer der beiden geeignet ist. Die Rotationsperiode des Asteroiden Ryugu beträgt etwa acht Stunden, daher soll der Rover morgens und abends alle vier Stunden in eine zufällige Richtung springen.

Auf dieser Seite befindet sich ein Foto des Mechanismus, das beide Typen in einer einzigen Komponente integriert zeigt, wobei der magnetische Typ zur Unterkante des Fotos und der Knicktyp zur Oberkante zeigt.

Auf der Website der Technischen Fakultät der Universität Osaka gibt es einen Artikel , der ihren Blattfedermechanismus beschreibt:

3 章 の な 設計 指針 を もと に 阪大 チーム で は 、 び移り 座屈 方式 を 採用 する こと に し た 、 は その 第 第 開 発する こと に に に に に に に に に に に に に に で 最も な 駆動 を 開 発する こと こと に に に に に に に に に に で 最も な 駆動 を 開 発する こと こと に に に に に で 、 単純 な 装置 を 開 発する こと こと に こと で 、 &した。

図 8 に最終的に制作した「飛び移り座屈ユニット」 を示す。

" 。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 MINERVA-II-2 に搭載し た。その様子を図 9 に示す。

Basierend auf den Konstruktionsprinzipien in Abschnitt 3 entschied sich das Team der Universität Osaka für die Verwendung der Snap-Through-Knickmethode, aber da dies ein erster Schritt war, entschieden wir uns, einen möglichst einfachen Antriebsmechanismus zu entwickeln.

Abbildung 8 zeigt die von uns letztendlich produzierte Durchschlagknickeinheit.

Das W-förmige Stück am unteren Rand des Bildes ist der Teil, der sich verbiegt; Es wird gezeigt, wie es mit einem Stück Faden zusammengedrückt wird. In diesem Zustand wandert es zum Ziel-Asteroiden, bis irgendwann der Faden durch Hitze durchtrennt wird. Dies löst das Knickphänomen aus und lässt den Rover springen.

MINERVA-II-2 ist mit zwei dieser Einheiten ausgestattet, die in Abbildung 9 dargestellt sind.

Die Abbildungen 8 und 9 befinden sich auf der letzten Seite des Artikels. In Abbildung 9 sehen Sie die Interna von MINERVA-II2. Das Etikett unten rechts weist auf den Bimetallmechanismus der Yamagata-Universität hin; Das Etikett darüber weist auf die beiden Blattfedergeräte der Universität Osaka hin.