지상시험모델 로버 주행장치 개념 설계

Abstract

최근 미국, 유럽, 일본 등 우주선진국을 중심으로 달, 화성 등 행성 탐사를 위한 로버(Rover) 시스템에 대해 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 행성탐사용 로버 시스템 기술 중 특히 주행장치, 자율 주행 알고리즘, 탑재체 등을 중심으로 많은 연구가 수행되고 있다. 이 논문에서는 실제 행성탐사에 앞서 지상에서 로버 주행장치의 주행성 및 안정성을 평가하기 위해 지상시험모델용 로버의 주행장치에 대한 개념 설계 내용을 소개하였다. 또한, 로버 주행장치의 기술적인 관점에서 해외 연구개발 사례를 분석, 기술하였다. 이를 통해 로버 주행장치 개발을 위한 요구사항들을 주행성과 안정성 관점을 고려하여 도출하였다. 설계된 로버 주행장치는 높은 주행성과 안정성을 만족하기 위해 6족을 가지고 있으며, 각 다리의 관절을 제어하는 능동 서스펜션(Active Suspension)을 적용하였다. 이러한 종류의 주행장치 개념은 근미래 (Constellation 프로그램)에 수행될 유인달 탐사에서 이동 및 거주 장치로써 NASA의 ATHELE을 통해 처음 적용하여 개발하고 있다. 이 연구에서 제안된 장치 개념은 이와 달리 우리나라에서 앞으로 수행할 무인소형 달탐사에 적용하고자 설계되었다. 이 논문에서 소개된 내용은 향후 국내에서 행성탐사용 로버시스템을 본격적으로 개발하고자 할 때 유용한 참고자료 및 경험을 제공할 것 이다. In recent years, lots of studies on the planetary rover systems have been performed around space advanced agencies such as NASA, ESA, JAXA, etc. Among the various technologies for the planetary rover system, the mobility system, navigation algorithm, and scientific payload have been focused particularly. In this paper, the conceptual design for a ground-based model of planetary rover's mobility system to evaluate mobility and moving stability on ground is presented. The status of overseas research and development of the planetary rover systems is also addressed in terms of technical issues. And then, the requirements of the planetary rover's mobility system are derived by means of considering mobility and stability. The designed rover's mobility system has an active suspension with 6 legs that controls 6 joints on the each leg in order to achieve high stability and mobility. This kind of mobility system has already applied to the ATHELE of NASA for various purposes such as transportation and habitation for human lunar exploration activities in the near future (i.e., Constellation program). However, the proposed system has been designed by focusing on the small-sized unmanned explorations, which may be applied for the future Korea Lunar exploration missions. Therefore, we expect that this study will be an useful reference and experience in order to develop the planetary exploration rover system in Korea.