• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제29권4호
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• pp.413-422
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• 2012

In recent years, a number of missions have been planned and conducted worldwide on the planets such as Mars, which involves the unmanned robotic exploration with the use of rover. The rover is an important system for unmanned planetary exploration, performing the locomotion and sample collection and analysis at the exploration target of the planetary surface designated by the operator. This study investigates the development of mobility system for the rover ground model necessary to the planetary surface exploration for the benefit of future planetary exploration mission in Korea. First, the requirements for the rover mobility system are summarized and a new mechanism is proposed for a stable performance on rough terrain which consists of the passive suspension system with 8 wheeled double 4-bar linkage (DFBL), followed by the performance evaluation for the mechanism of the mobility system based on the shape design and simulation. The proposed mobility system DFBL was compared with the Rocker-Bogie suspension system of US space agency National Aeronautics and Space Administration and 8 wheeled mobility system CRAB8 developed in Switzerland, using the simulation to demonstrate the superiority with respect to the stability of locomotion. On the basis of the simulation results, a general system configuration was proposed and designed for the rover manufacture.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제29권4호
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• pp.381-387
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• 2012

The planetary exploration rover executes various missions after moving to the target point in an unknown environment in the shortest distance. Such missions include the researches for geological and climatic conditions as well as the existence of water or living creatures. If there is any obstacle on the way, it is detected by such sensors as ultrasonic sensor, infrared light sensor, stereo vision, and laser ranger finder. After the obtained data is transferred to the main controller of the rover, decisions can be made to either overcome or avoid the obstacle on the way based on the operating algorithm of the rover. All the planetary exploration rovers which have been developed until now receive the information of the height or width of the obstacle from such sensors before analyzing it in order to find out whether it is possible to overcome the obstacle or not. If it is decided to be better to overcome the obstacle in terms of the operating safety and the electric consumption of the rover, it is generally made to overcome it. Therefore, for the purpose of carrying out the planetary exploration task, it is necessary to design the proper suspension system of the rover which enables it to safely overcome any obstacle on the way on the surface in any unknown environment. This study focuses on the design of the new double 4-bar linkage type of suspension system applied to the Korea Aerospace Research Institute rover (a tentatively name) that is currently in the process of development by our institute in order to develop the planetary exploration rover which absolutely requires the capacity of overcoming any obstacle. Throughout this study, the negative moment which harms the capacity of the rover for overcoming an obstacle was induced through the dynamical modeling process for the rocker-bogie applied to the Mars exploration rover of the US and the improved version of rocker-bogie as well as the suggested double 4-bar linkage type of suspension system. Also, based on the height of the obstacle, a simulation was carried out for the negative moment of the suspension system before the excellence of the suspension system suggested through the comparison of responding characteristics was proved.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.677-692
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• 2009

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.

• 우주기술과 응용
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• 제3권3호
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• pp.213-228
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• 2023

무인 탐사로버는 지구가 아닌 타 행성체에서 인간을 대신해 광물자원의 조사와 채굴 또는 여러 가지 과학 미션을 진행하는 도구로써 사용되고 있다. 최근에는 미국이 아닌 일본, 인도, 중국 등 여러 국가에서 우주개발을 위한 무인 행성 탐사로버의 개발을 시도하거나 실제 타 행성체에서 주행에 성공하는 사례가 생기며 우주로 향한 개발열풍이 가속화되고 있다. 하지만 여전히 행성을 탐사하기 위한 무인 로버의 개발과 운용은 천문학적인 비용이 수반되는 위험도가 높은 계획이며, 국가나 정부차원의 주도가 아닌 대학 또는 기업에서 독자적으로 개발을 시도하기에는 현실적인 제약이 크게 따른다. 본 논문에서는 기존의 큐브위성의 개념과 정의를 계승한 큐브로버와 (초)소형 로버의 최근 개발동향을 소개하고 큐브로버 개발의 필요성과 함께 현재 진행되고 있는 행성탐사 사례를 들어 큐브로버의 가능성과 기대사항을 소개하고자 한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제38권4호
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• pp.237-250
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• 2021

A rover is a planetary surface exploration device designed to move across the ground on a planet or a planetary-like body. Exploration rovers are increasingly becoming a vital part of the search for scientific evidence and discoveries on a planetary satellite of the Sun, such as the Moon or Mars. Reliable behavior and predictable locomotion of a rover is important. Understanding soil behavior and its interaction with rover wheels-the terramechanics-is of great importance in rover exploration performance. Up to now, many researchers have adopted Bekker's semiempirical model to predict rover wheelsoil interaction, which is based on the assumption that soil is deformable when a pressure is applied to it. Despite this basic assumption of the model, the pressure-sinkage relation is not fully understood, and it continues to present challenges for rover designers. This article presents a new pressure-sinkage model based on dimensional analysis (DA) and results of bevameter tests. DA was applied to the test results in order to propose a new pressure-sinkage model by reducing physical quantitative parameters. As part of the work, a new bevameter was designed and built so that it could be successfully used to obtain a proper pressure-sinkage relation of Korean Lunar Soil Simulant (KLS-1). The new pressure-sinkage model was constructed by using three different sizes of flat plate diameters of the bevameter. The newly proposed model was compared successfully with other models for validation purposes.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제31권4호
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• pp.347-351
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• 2014

Planetary exploration rovers are likely to make a trip on a winding and sloping road of irregular surfaces to the destination in order to accomplish scientific missions. One of the key technologies for rovers is a suspension for traveling and performing exploration missions; the suspension is an essential area of technology for a stable movement of a rover. In this study, an 8-wheel suspension is designed to enable efficient climbing of slopes on a passage to the destination. For the two front wheels among the eight wheels, the moment at the pivot connecting two wheels is derived when the distance between the wheels and the torque of wheels are same. A test experiment was performed to compare the magnitude of moment according to the change in tilt angle and the position of the pivot. Finally, a suspension design considering the position of the pivot was proposed to enhance the hill-climbing performance.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.372-377
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• 2015

In this paper, the consideration factors that affect the actual driving of a rover wheel was examined based on the wheel-terrain model. For the evaluation of driving performance in a real environment, the test bed of the rover wheel consists of the driving part of the wheel and sensing part of the various parameters was designed and assembled. Using the test bed, the preliminary driving experiment concerning the slip ratio, sinkage, and friction force according to the rotational velocity and the shape of the wheel were carried out and evaluated. The wheel test bed and the experiment results are expected to contribute to finding the optimal result in the designing of the wheel shape and the planning of the driving conditions through further study.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.1-8
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• 2023

우주 탐사는 인류의 과학적 노력 중 가장 선두에 있으며, 행성 탐사 로버는 행성 지표면을 연구하는 핵심 장비이다. 행성 로버의 성능은 가파른 경사와 다양한 행성 지형을 탐지하고 통과하는 데 큰 영향을 미치며 특히 달과 같은 행성에서는 급격한 경사와 연약한 지면을 안전하게 등반하고 이동할 수 있는 능력이 필수적으로 요구된다. 이 논문에서는 우주 행성 탐사 로버가 직면하는 가파른 지형과 연약한 지면을 모사하는 등반 시험장의 설계와 검증 방법을 종합적으로 소개한다. 먼저 달의 크레이터 지역의 지형 특성과 탐사의 중요성을 간략히 설명하고, 기존 등반 시험장의 개발 사례를 살펴보며, 현재 한국건설기술연구원에서 운영 중인 지반열진공챔버 내에 설치 예정인 등반 시험장의 설계 과정을 설명한다. 본 연구에서 제안하는 등반 시험장이 개발되면 실제 달의 환경과 유사한 고진공, 극한 온도 조건에서 로버의 이동과 탐사 능력을 정밀하게 평가할 수 있을 것으로 기대된다.

• 암석학회지
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• 제19권4호
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• pp.245-254
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• 2010

오늘날 X-선을 이용한 표면탐사기술은 널리 활용되는 기술의 하나이다. 또한 X-선 측정기술은 행성표면탐사를 위한 연구에서도 궤도선 및 주행장치 탑재용 과학장비로서도 성공적으로 활용된 예가 여러 차례 있었다. 우리나라는 2020년경 궤도선 및 착륙선을 이용한 달 탐사계획을 추진하고 있으며, 이에 맞추어 궤도 및 착륙선 탑재용 우선 순위 과학장비의 개발 및 달에 관한 기초연구를 해야 하는 실정이다. 따라서 X-선 측정기술을 이용한 행성탐사의 현황 및 이 분야의 기술 발전 전망에 대한 고찰을 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권7호
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• pp.11-20
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• 2022

행성 지표에서 시추와 시료 샘플 채취는 행성의 지반 정보를 밝히는데 매우 중요한 역할을 담당한다. 행성 시추장비는 탐사용 착륙선이나 로버에 탑재되어 사용된다. 우주 탐사에서 광범위한 응용 가능성 때문에 전 세계의 과학자들은 다양한 기능의 시추장비의 설계 및 개발에 관심을 보이고 있다. 그러나 우주라는 극한 상황에서 완전한 기능을 갖춘 시추장비를 제작하는 것은 어려운 일이다. 본 논문에서는 지금까지 우주 행성의 극한환경에서 시추를 포함한 시료 채취에 관한 설계 및 제작, 샘플링 방법, 지상검증 등 포괄적인 지반조사 기술 개발 과정과 고려사항에 대해 소개하고자 한다.