JP2007083895A - 宇宙機運動模擬装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】並進可動範囲が大きく、小型で低消費電力かつ高軌道安定度及び高姿勢安定度を実現する宇宙機運動模擬装置を得る。
【解決手段】リニアガイド１５および並進型アクチュエータ１６により支持されるテーブル１４上に被測定部１３が搭載され、被測定部１３と直結した並進型アクチュエータ１６により並進駆動される宇宙機軌道模擬部２２と、搭載機器部１と直結した回転型アクチュエータにより３自由度回転駆動される宇宙機姿勢模擬部２１を備えた宇宙機運動模擬装置であり、宇宙機軌道模擬部２２と宇宙機姿勢模擬部２１を分離した。
【選択図】図１
【解決手段】リニアガイド１５および並進型アクチュエータ１６により支持されるテーブル１４上に被測定部１３が搭載され、被測定部１３と直結した並進型アクチュエータ１６により並進駆動される宇宙機軌道模擬部２２と、搭載機器部１と直結した回転型アクチュエータにより３自由度回転駆動される宇宙機姿勢模擬部２１を備えた宇宙機運動模擬装置であり、宇宙機軌道模擬部２２と宇宙機姿勢模擬部２１を分離した。
【選択図】図１
Description
この発明は、並進駆動される宇宙機軌道模擬部と、回転駆動される宇宙機姿勢模擬部を備えた宇宙機運動模擬装置に関するものである。
従来の宇宙機運動模擬装置では、二つのリンクがユニバーサルジョイントで接続され、一端にはボールジョイント、他端には回転型アクチュエータが装着してある複数の２リンクアームを備えており、アッパープレートとベースプレートを６つの２リンクアームによって結合し、ベースプレートと２リンクアームとの各結合部分に回転型アクチュエータを配置し、各回転型アクチュエータを駆動することでアッパープレートの位置・姿勢を自由に変化させる構成としている（例えば特許文献１）。
このような宇宙機運動模擬装置にあっては、２リンク機構による並進可動範囲が小さいため、宇宙機の軌道運動を模擬する場合には、２リンクアームの長さを大きくする必要があり、宇宙機運動模擬装置の機構部が大型化するという問題点があった。さらに、宇宙機ダイナミクスモデルが一体型であると、宇宙機の軌道運動および姿勢運動を模擬するには、高出力の回転型アクチュエータが必要となり、アクチュエータの大型化、電力消費量の増大化という問題点があった。さらには、宇宙機支持機構部はユニバーサルジョイントとボールジョイントを用いているため、摩擦や熱変形により軌道安定度および姿勢安定度の劣化が生じるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることを目的としている。
この発明に係る宇宙機運動模擬装置は、第１の回転機構部と直結した第１の回転型アクチュエータと、第１の回転機構部に組み込まれた第２の回転型アクチュエータと軸受けにより支持される第２の回転機構部と、第２の回転機構部に組み込まれた第３の回転型アクチュエータと、第３の回転機構部を介して第３の回転型アクチュエータと直結した搭載機器部を備え、基台に支持された宇宙機姿勢模擬部、上記宇宙機姿勢模擬部を駆動する姿勢模擬部駆動装置、リニアガイドおよび並進型アクチュエータにより支持されるテーブル上に被測定部が搭載されて、上記並進型アクチュエータにより並進駆動され、上記基台に上記宇宙機姿勢模擬部と分離して支持された宇宙機軌道模擬部、上記宇宙機軌道模擬部を駆動する軌道模擬部駆動装置、及び、上記姿勢模擬部駆動装置と上記軌道模擬部駆動装置に指令し制御する上記宇宙機搭載系模擬装置を備え、上記並進型アクチュエータと上記被測定部を直結して駆動し、上記回転型アクチュエータと上記搭載機器部を直結して駆動するようにしたものである。
また、この発明に係る宇宙機運動模擬装置は、リニアガイドおよび並進型アクチュエータにより支持されるテーブルを有し、上記並進型アクチュエータにより並進駆動され、基台に支持された宇宙機軌道模擬部、上記宇宙機軌道模擬部を駆動する軌道模擬部駆動装置、
第１の回転機構部と直結した第１の回転型アクチュエータと、第１の回転機構部に組み込まれた第２の回転型アクチュエータと軸受けにより支持される第２の回転機構部と、第２の回転機構部に組み込まれた第３の回転型アクチュエータと、第３の回転機構部を介して第３の回転型アクチュエータと直結した搭載機器部を備え、上記宇宙機軌道模擬部の上記テーブルに固定して支持された宇宙機姿勢模擬部、上記宇宙機姿勢模擬部を駆動する姿勢模擬部駆動装置、及び、上記姿勢模擬部駆動装置と上記軌道模擬部駆動装置に指令し制御する上記宇宙機搭載系模擬装置を備え、上記宇宙機軌道模擬部と上記宇宙機姿勢模擬部を一体型としたものである。
第１の回転機構部と直結した第１の回転型アクチュエータと、第１の回転機構部に組み込まれた第２の回転型アクチュエータと軸受けにより支持される第２の回転機構部と、第２の回転機構部に組み込まれた第３の回転型アクチュエータと、第３の回転機構部を介して第３の回転型アクチュエータと直結した搭載機器部を備え、上記宇宙機軌道模擬部の上記テーブルに固定して支持された宇宙機姿勢模擬部、上記宇宙機姿勢模擬部を駆動する姿勢模擬部駆動装置、及び、上記姿勢模擬部駆動装置と上記軌道模擬部駆動装置に指令し制御する上記宇宙機搭載系模擬装置を備え、上記宇宙機軌道模擬部と上記宇宙機姿勢模擬部を一体型としたものである。
さらに、この発明に係る宇宙機運動模擬装置は、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体型とした宇宙機運動模擬装置の２台を分離して正対する構成としたものである。
この発明の宇宙機運動模擬装置によれば、並進型アクチュエータにより並進駆動される宇宙機軌道模擬部を備えたことにより並進可動範囲を大きくでき、宇宙機運動模擬装置の機構部の小型化ができ、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を分離することにより並進型アクチュエータの小型化、低消費電力化ができ、並進型アクチュエータと被測定部を直結して駆動することにより軌道安定度を高くでき、回転型アクチュエータと搭載機器部を直結して駆動することにより姿勢安定度を高くできる。
また、この発明の宇宙機運動模擬装置によれば、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体構成にすることにより、宇宙機運動模擬装置は実際の宇宙機と一致した軌道運動および姿勢運動を模擬することができると共に、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることができる。
さらに、この発明の宇宙機運動模擬装置によれば、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体型とした宇宙機運動模擬装置を２台正対する構成により、編隊飛行する宇宙機間通信の模擬、あるいは低高度周回軌道宇宙機間通信の模擬、あるいは低高度周回軌道宇宙機−静止宇宙機間通信の模擬を実現することができると共に、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることができる。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図２はこの発明の実施の形態１による宇宙機運動模擬装置の上面を示す構成図である。姿勢模擬部架台９にモータ等の第１の回転型アクチュエータ８が取り付けられ、第１の回転機構部７は第１の回転型アクチュエータ８に直結している。モータ等の第２の回転型アクチュエータ５と軸受け１８は第１の回転機構部７に組み込まれ、第２の回転機構部４は第２の回転型アクチュエータ５と軸受け１８により支持される。モータ等の第３の回転型アクチュエータ３は第２の回転機構部４に組み込まれ、第３の回転機構部２は第３の回転型アクチュエータ３に直結しており、搭載機器部１は第３の回転機構部２を介して第３の回転型アクチュエータ３に直結している。これらの搭載機器部１〜姿勢模擬部架台９及び軸受け１８で宇宙機姿勢模擬部２１を構成しており、宇宙機姿勢模擬部２１は基台２３に固定して支持されている。
図１はこの発明の実施の形態１による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図２はこの発明の実施の形態１による宇宙機運動模擬装置の上面を示す構成図である。姿勢模擬部架台９にモータ等の第１の回転型アクチュエータ８が取り付けられ、第１の回転機構部７は第１の回転型アクチュエータ８に直結している。モータ等の第２の回転型アクチュエータ５と軸受け１８は第１の回転機構部７に組み込まれ、第２の回転機構部４は第２の回転型アクチュエータ５と軸受け１８により支持される。モータ等の第３の回転型アクチュエータ３は第２の回転機構部４に組み込まれ、第３の回転機構部２は第３の回転型アクチュエータ３に直結しており、搭載機器部１は第３の回転機構部２を介して第３の回転型アクチュエータ３に直結している。これらの搭載機器部１〜姿勢模擬部架台９及び軸受け１８で宇宙機姿勢模擬部２１を構成しており、宇宙機姿勢模擬部２１は基台２３に固定して支持されている。
搭載機器部１は例えばカメラを内蔵した望遠鏡、光通信アンテナ、電波アンテナである。また、第２の回転機構部４のバランスを保つためにカウンタウエイト６を第２の回転機構部４に設けている。宇宙機搭載系模擬装置１１により宇宙機姿勢指令値を生成し、その指令値に基づいて姿勢模擬部駆動装置１０により第１の回転型アクチュエータ８、第２の回転型アクチュエータ５および第３の回転型アクチュエータ３を駆動制御することにより宇宙機姿勢模擬部２１を３自由度で回転駆動し、宇宙機の姿勢を模擬する。なお、搭載機器部１として光通信アンテナ等の指向軸回りの回転自由度が不要なものは、第３の回転型アクチュエータ３を固定してもよい。
軌道模擬部架台１７にリニアガイド１５およびリニアアクチュエータ等の並進型アクチュエータ１６が取り付けられ、並進型アクチュエータ１６と直結したテーブル１４上に被測定部１３が搭載される。被測定部１３は例えば星像等の模擬画像、光通信用レーザ光、通信用電波発生源である。宇宙機搭載系模擬装置１１により宇宙機軌道指令値を生成し、その指令値に基づいて軌道模擬部駆動装置１２により並進型アクチュエータ１６を駆動制御することにより宇宙機軌道模擬部２２を１自由度で並進駆動し、宇宙機の軌道を模擬する。なお、ここでは並進型アクチュエータ１６としてリニアアクチュエータの例を示したが、モータとボールネジを組み合わせた構成、磁気浮上スライダー、あるいはエアスライダーでもよい。被測定部１３〜軌道模擬部架台１７で宇宙機軌道模擬部２２が構成され、宇宙機軌道模擬部２２は、宇宙機姿勢模擬部２１と分離して上記基台２３に固定して支持されている。
このような構成によれば、並進型アクチュエータ１６により並進駆動される宇宙機軌道模擬部２２を備えたことにより並進可動範囲を大きくでき、宇宙機運動模擬装置の機構部の小型化ができ、宇宙機軌道模擬部２２と宇宙機姿勢模擬部２１を分離することにより並進型アクチュエータ１６の小型化、低消費電力化ができ、並進型アクチュエータ１６と被測定部１３を直結して駆動することにより軌道安定度を高くでき、回転型アクチュエータ３、５、８と搭載機器部１を直結して駆動することにより姿勢安定度を高くできる。
実施の形態２．
また、図１および図２においては、宇宙機軌道模擬部２２と宇宙機姿勢模擬部２１を分離した構成としているが、図３および図４で示すように、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体型としてもよい。図３は実施の形態２による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図４は図３の上面を示す構成図である。実施の形態２の場合、宇宙機運動模擬装置は、宇宙機軌道模擬部２５のテーブル１４上に宇宙機姿勢模擬部２４を搭載し、宇宙機軌道模擬部２５と分離して基台２３に固定支持された被測定部取り付け治具１９により設置された被測定部１３と正対する構成となる。
なお、各図おいて、同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。
また、図１および図２においては、宇宙機軌道模擬部２２と宇宙機姿勢模擬部２１を分離した構成としているが、図３および図４で示すように、宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体型としてもよい。図３は実施の形態２による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図４は図３の上面を示す構成図である。実施の形態２の場合、宇宙機運動模擬装置は、宇宙機軌道模擬部２５のテーブル１４上に宇宙機姿勢模擬部２４を搭載し、宇宙機軌道模擬部２５と分離して基台２３に固定支持された被測定部取り付け治具１９により設置された被測定部１３と正対する構成となる。
なお、各図おいて、同一符号は、同一又は相当部分を示すものとする。
図３と図４において、テーブル１４〜軌道模擬部架台１７で、宇宙機軌道模擬部２５を構成し、宇宙機軌道模擬部２５は基台２３に固定支持されている。宇宙機搭載系模擬装置１１により宇宙機軌道指令値を生成し、その指令値に基づいて軌道模擬部駆動装置１２により並進型アクチュエータ１６を駆動制御することにより宇宙機軌道模擬部２５を１自由度で並進駆動し、宇宙機の軌道を模擬する。
搭載機器部１〜姿勢模擬部架台９及び軸受け１８で宇宙機姿勢模擬部２４を構成しており、宇宙機姿勢模擬部２４は宇宙機軌道模擬部２５のテーブル１４に固定して支持されている。宇宙機搭載系模擬装置１１により宇宙機姿勢指令値を生成し、その指令値に基づいて姿勢模擬部駆動装置１０により第１の回転型アクチュエータ８、第２の回転型アクチュエータ５および第３の回転型アクチュエータ３を駆動制御することにより宇宙機姿勢模擬部２４を３自由度で回転駆動し、宇宙機の姿勢を模擬する。
このように宇宙機軌道模擬部２５と宇宙機姿勢模擬部２４を一体構成すれば、宇宙機運動模擬装置は実際の宇宙機と一致した軌道運動および姿勢運動を模擬することができると共に、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることができる。
このように宇宙機軌道模擬部２５と宇宙機姿勢模擬部２４を一体構成すれば、宇宙機運動模擬装置は実際の宇宙機と一致した軌道運動および姿勢運動を模擬することができると共に、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることができる。
実施の形態３．
また、図５および図６で示すように、宇宙機軌道模擬部２５と宇宙機姿勢模擬部２４を一体型とした宇宙機運動模擬装置を２台正対する構成としてもよい。図５は実施の形態３による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図６は図５の上面を示す構成図である。実施の形態３の場合、図３と図４で示した宇宙機運動模擬装置から、被測定部取り付け治具１９と被測定部１３を取り除いたものを２台を用意し、これらを基台２３上に分離して、正対させる。
また、図５および図６で示すように、宇宙機軌道模擬部２５と宇宙機姿勢模擬部２４を一体型とした宇宙機運動模擬装置を２台正対する構成としてもよい。図５は実施の形態３による宇宙機運動模擬装置の側面を示す構成図である。図６は図５の上面を示す構成図である。実施の形態３の場合、図３と図４で示した宇宙機運動模擬装置から、被測定部取り付け治具１９と被測定部１３を取り除いたものを２台を用意し、これらを基台２３上に分離して、正対させる。
このように宇宙機軌道模擬部２５と宇宙機姿勢模擬部２４を一体型とした宇宙機運動模擬装置を２台正対する構成にすれば、編隊飛行する宇宙機間通信の模擬、あるいは低高度周回軌道宇宙機間通信の模擬、あるいは低高度周回軌道宇宙機−静止宇宙機間通信の模擬を実現することができると共に、並進可動範囲が大きく、かつ軌道安定度および姿勢安定度の高い宇宙機運動模擬装置を得ることができる。
１ 搭載機器部 ２ 第３の回転機構部
３ 第３の回転型アクチュエータ ４ 第２の回転機構部
５ 第２の回転型アクチュエータ ６ カウンタウエイト
７ 第１の回転機構部 ８ 第１の回転型アクチュエータ
９ 姿勢模擬部架台 １０ 姿勢模擬部駆動装置
１１ 宇宙機搭載系模擬装置 １２ 軌道模擬部駆動装置
１３ 被測定部 １４ テーブル、
１５ リニアガイド １６ 並進型アクチュエータ
１７ 軌道模擬部架台 １８ 軸受け、
１９ 被測定部取り付け治具 ２１ 宇宙機姿勢模擬部
２２ 宇宙機軌道模擬部 ２３ 基台
２４ 宇宙機姿勢模擬部 ２５ 宇宙機軌道模擬部。
３ 第３の回転型アクチュエータ ４ 第２の回転機構部
５ 第２の回転型アクチュエータ ６ カウンタウエイト
７ 第１の回転機構部 ８ 第１の回転型アクチュエータ
９ 姿勢模擬部架台 １０ 姿勢模擬部駆動装置
１１ 宇宙機搭載系模擬装置 １２ 軌道模擬部駆動装置
１３ 被測定部 １４ テーブル、
１５ リニアガイド １６ 並進型アクチュエータ
１７ 軌道模擬部架台 １８ 軸受け、
１９ 被測定部取り付け治具 ２１ 宇宙機姿勢模擬部
２２ 宇宙機軌道模擬部 ２３ 基台
２４ 宇宙機姿勢模擬部 ２５ 宇宙機軌道模擬部。
Claims (3)
- 第１の回転機構部と直結した第１の回転型アクチュエータと、第１の回転機構部に組み込まれた第２の回転型アクチュエータと軸受けにより支持される第２の回転機構部と、第２の回転機構部に組み込まれた第３の回転型アクチュエータと、第３の回転機構部を介して第３の回転型アクチュエータと直結した搭載機器部を備え、基台に支持された宇宙機姿勢模擬部、
上記宇宙機姿勢模擬部を駆動する姿勢模擬部駆動装置、
リニアガイドおよび並進型アクチュエータにより支持されるテーブル上に被測定部が搭載されて、上記並進型アクチュエータにより並進駆動され、上記基台に上記宇宙機姿勢模擬部と分離して支持された宇宙機軌道模擬部、
上記宇宙機軌道模擬部を駆動する軌道模擬部駆動装置、及び、
上記姿勢模擬部駆動装置と上記軌道模擬部駆動装置に指令し制御する上記宇宙機搭載系模擬装置を備え、
上記並進型アクチュエータと上記被測定部を直結して駆動し、上記回転型アクチュエータと上記搭載機器部を直結して駆動するようにしたことを特徴とした宇宙機運動模擬装置。 - リニアガイドおよび並進型アクチュエータにより支持されるテーブルを有し、上記並進型アクチュエータにより並進駆動され、基台に支持された宇宙機軌道模擬部、
上記宇宙機軌道模擬部を駆動する軌道模擬部駆動装置、
第１の回転機構部と直結した第１の回転型アクチュエータと、第１の回転機構部に組み込まれた第２の回転型アクチュエータと軸受けにより支持される第２の回転機構部と、第２の回転機構部に組み込まれた第３の回転型アクチュエータと、第３の回転機構部を介して第３の回転型アクチュエータと直結した搭載機器部を備え、上記宇宙機軌道模擬部の上記テーブルに固定して支持された宇宙機姿勢模擬部、
上記宇宙機姿勢模擬部を駆動する姿勢模擬部駆動装置、及び、
上記姿勢模擬部駆動装置と上記軌道模擬部駆動装置に指令し制御する上記宇宙機搭載系模擬装置を備え、
上記宇宙機軌道模擬部と上記宇宙機姿勢模擬部を一体型としたことを特徴とする宇宙機運動模擬装置。 - 宇宙機軌道模擬部と宇宙機姿勢模擬部を一体型とした請求項２記載の宇宙機運動模擬装置の２台を分離して正対する構成としたことを特徴とする宇宙機運動模擬装置。
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| CN106742090A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 华南理工大学 | 平面运动气浮工作台上多柔性板结构振动测控装置与方法 |
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