JP2585382B2 - Modularization of space-based spacecraft robot - Google Patents

Modularization of space-based spacecraft robot

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JP2585382B2
JP2585382B2 JP63173820A JP17382088A JP2585382B2 JP 2585382 B2 JP2585382 B2 JP 2585382B2 JP 63173820 A JP63173820 A JP 63173820A JP 17382088 A JP17382088 A JP 17382088A JP 2585382 B2 JP2585382 B2 JP 2585382B2
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages

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Description

【発明の詳細な説明】 目次 概要 ……4頁 産業上の利用分野 ……5頁 従来の技術 ……6頁 発明が解決しようとする課題 ……7頁 課題を解決するための手段 ……8頁 作用 ……10頁 実施例 ……13頁 発明の効果 ……33頁 概要 宇宙用船外活動ロボットをモジュールに分割し、これ
を必要に応じて結合する宇宙用船外活動ロボットのモジ
ュール化方式に関し、 宇宙空間での作業内容に応じて最適の組合わせを得る
ことのできる宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方
式を提供することを目的とし、 宇宙用船外活動ロボットを少なくとも、作業を行うた
めの複数のマニピュレータと、環境認識用センサと、自
己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段
と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備したマニピュレ
ーションモジュールと、遠距離移動用の推進手段と、自
己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段
と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備した推進モジュ
ールとから構成し、前記マニピュレーションモジュール
及び推進モジュールは前後にそれぞれ共通の結合機構及
び被結合機構を有し、マニピュレーションモジュール及
び推進モジュールをサンドイッチ状に結合・分離可能に
構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Table of contents Overview ...... Page 4 Industrial application field ...... Page 5 Conventional technology ...... Page 6 Problems to be solved by the invention ...... Page 7 Means for solving the problems ...... 8 Page Action ...... Page 10 Example ...... Page 13 Effects of the Invention ...... Page 33 Outline Modularization of space-based spacecraft external space robot that divides space-based spacecraft robot into modules and connects them as necessary. The purpose of this study is to provide a modularization system for space-based extravehicular activity robots that can obtain the optimal combination according to the work contents in outer space. A plurality of manipulators, an environment recognition sensor, a self-position / posture measurement unit, a short-range movement propulsion unit, a posture control unit, and a manipulation module including a communication unit. A propulsion unit for long-distance movement, a measurement unit of its own position and posture, a propulsion unit for short-distance movement, a posture control unit, and a propulsion module including a communication unit, and the manipulation module and The propulsion module has a common coupling mechanism and a coupled mechanism before and after, respectively, and is configured so that the manipulation module and the propulsion module can be coupled and separated in a sandwich manner.

産業上の利用分野 本発明は宇宙用船外活動ロボットをモジュールに分割
し、これを必要に応じて結合する宇宙用船外活動ロボッ
トのモジュール化方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a modularization system for a spacecraft outboard activity robot that divides a spacecraft outboard activity robot into modules and connects the modules as necessary.

人類の宇宙空間への進出に伴い、宇宙船外での各種作
業が今後益々重要となってくるが、宇宙飛行士による船
外活動は、宇宙の特殊環境を考えた場合非常に危険であ
り、人間が宇宙船外で活動できる作業時間や作業範囲が
限定されることを考えると作業効率も悪いという問題が
ある。そこで、宇宙空間を自由に移動して各種船外活動
を行う宇宙船外活動ロボットの技術が要求されている。
As humans advance into outer space, various types of work outside the spacecraft will become increasingly important in the future, but extravehicular activities by astronauts are extremely dangerous considering the special environment of space, Considering that the work time and work range in which humans can work outside the spacecraft are limited, there is a problem that work efficiency is poor. Therefore, there is a demand for a technology of an outer space activity robot that freely moves in outer space and performs various extra space activities.

この宇宙用船外活動ロボットに遂行させる作業項目と
しては、アンテナ、工場、プラットホーム等の大型構造
物の組立、人工衛星等の宇宙機器の点検・修理、機器、
軌道用交換ユニット(ORU)等の交換、人工衛星、塵等
の回収、さらには燃料の補給等多岐にわたる。従って、
これらの各作業に柔軟に対応できる宇宙用船外活動ロボ
ットが要望されている。
The work items to be performed by the space-based spacecraft robot include assembling large structures such as antennas, factories, and platforms, checking and repairing space devices such as satellites, and equipment,
It covers a wide variety of fields such as replacement of orbital exchange units (ORU), collection of artificial satellites and dust, and refueling. Therefore,
There is a demand for a space-based extra-vehicle activity robot that can flexibly cope with each of these tasks.

従来の技術 現在実用化されている宇宙用船外活動ロボットは存在
しないが、提案された従来の宇宙用船外活動ロボット
は、それに要求されるマニピュレーション機能、環境認
識機能、姿勢制御機能、航法・誘導制御機能、通信機
能、その他の機能を全て本体に搭載した一体型で汎用制
のあるロボットであった。或いは、遠距離移動用エンジ
ンのみを着脱型とし、必要に応じて本体に装着して使用
するという構想が提案されているにすぎない。
2. Description of the Related Art Although there is no space-based EVA robot currently in practical use, the proposed conventional space-based EVA robot has the required manipulation functions, environment recognition functions, attitude control functions, navigation and navigation functions. It was an integrated, general-purpose robot with all of the guidance control function, communication function, and other functions mounted on the main body. Alternatively, only a concept has been proposed in which only a long-distance moving engine is made detachable and mounted on the main body as needed.

発明が解決しようとする課題 このような従来の技術は、各種作業をカバーする種々
の機能を搭載した汎用ロボットを使用しているので、個
々の作業に対しては必ずしも最適な機能構成とは言え
ず、作業を遂行する上で効率的でない。又、所定の作業
にとっては無駄な機能を搭載することになるので、移動
等に要する燃料エネルギー等を無駄に消費してしまうと
いう問題がある。また、地上から宇宙への宇宙用船外活
動ロボットの打ち上げの際、従来の一体型のものでは一
括して打ち上げなければならず、打ち上げ可能重量の大
きな打ち上げ用ロケットを用意する必要がある。また一
括打ち上げでなく部品に分けて打ち上げた場合には、そ
の組立方法が単純でなく、又、統一されていないと宇宙
で組み立てるときの手間が非常にかかるという問題があ
る。更に、各種機能を本体に一括搭載しているので、点
検・保守がしづらく、システム全体の信頼性を高く保つ
ことが困難である等の問題がある。
Problems to be Solved by the Invention Since such a conventional technique uses a general-purpose robot equipped with various functions covering various tasks, it cannot be said that the function configuration is necessarily optimal for each task. Not efficient in performing work. Further, since a wasteful function is mounted for a predetermined work, there is a problem that fuel energy and the like required for movement and the like are wasted. Also, when launching a space-based outboard activity robot from the ground to space, the conventional integrated type must be launched in a lump, and it is necessary to prepare a launch vehicle with a large launchable weight. In the case where the components are launched separately instead of collectively, there is a problem that the assembling method is not simple, and if they are not unified, it takes much time to assemble in space. Furthermore, since various functions are mounted on the main body at the same time, there are problems that inspection and maintenance are difficult, and it is difficult to maintain high reliability of the entire system.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、宇宙空間での作業内容に応じ
て最適の組合せを得ることのできる宇宙用船外活動ロボ
ットのモジュール化方式を提供することである。
The present invention has been made in view of such a point,
It is an object of the present invention to provide a modularization system for a space-based extra-vehicle activity robot capable of obtaining an optimum combination according to the content of work in space.

課題を解決するための手段 宇宙用船外活動ロボットを少なくとも、作業を行うた
めの複数のマニピュレータと、環境認識用センサと、自
己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段
と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備したマニピュレ
ーションモジュールと、遠距離移動用の推進手段と、自
己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段
と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備した推進モジュ
ールとから構成する。更に、前記マニピュレーションモ
ジュール及び推進モジュールは前後にそれぞれ結合機構
及び被結合機構を有しており、マニピュレーションモジ
ュール及び推進モジュールをサンドイッチ状に結合・分
離可能に構成する。
Means for Solving the Problems At least a plurality of manipulators for performing a task, an environment recognition sensor, a means for measuring own position and attitude, a propulsion means for short-distance movement, A manipulation module comprising: a posture control means; a communication means; a propulsion means for long-distance movement; a means for measuring own position and posture; a propulsion means for short-distance movement; a posture control means; And a propulsion module having means. Further, the manipulation module and the propulsion module have front and rear coupling mechanisms and coupled mechanisms, respectively, so that the manipulation module and the propulsion module can be coupled and separated in a sandwich manner.

また望ましい態様としては、宇宙用船外活動ロボット
に想定される各種作業に特有な機能を提供するオプショ
ンモジュールを用意し、該オプションモジュールは前後
に結合機構及び被結合機構を有し、マニピュレーション
モジュール、推進モジュール及びオプションモジュール
をサンドイッチ状に結合・分離可能に構成する。
Further, as a desirable mode, an optional module which provides a function specific to various operations assumed for the space-based spacecraft activity robot is prepared, the optional module has a coupling mechanism and a coupled mechanism before and after, a manipulation module, The propulsion module and the optional module are configured so as to be connected and separated in a sandwich shape.

更に、各モジュールの結合機構及び被結合機構を共通
とし、結合部を通じて情報・エネルギー等を相互に通信
・授受するモジュール間結合バスを共通に有せしめるこ
とにより、複数の各モジュールを任意の組合せで任意の
順番で結合可能に構成する。
Further, the coupling mechanism and coupled mechanism of each module are common, and a common coupling bus for communicating and exchanging information, energy, and the like through the coupling unit is provided. It is configured to be connectable in any order.

作用 本発明はこのように、宇宙用船外活動ロボットをマニ
ピュレーションモジュールと、推進モジュールと、オプ
ションモジュールとに分離し、これらの各モジュールを
サンドイッチ状に結合・分離できるように構成したの
で、単純で信頼性の高いモジュールの結合方式を実現で
きる。更に、複数の各モジュールを任意の組合せで任意
の順番で結合できる特徴を有しているので、宇宙用船外
活動ロボットに想定される各種作業に応じて、 (1) マニピュレーションモジュールを単独で使用す
る、 (2) マニピュレーションモジュール1個あるいは複
数個と推進モジュールを結合して使用する、 (3) マニピュレーションモジュールにオプションモ
ジュールを1個あるいは複数個結合して使用する、 (4) オプションモジュール1個あるいは複数個と推
進モジュールを結合して使用する、 (5) マニピュレーションモジュール1個あるいは複
数個と推進モジュールの間に、オプションモジュールを
1個あるいは複数個挿入結合して使用する、 (6) マニピュレーションモジュールにオプションモ
ジュールを複数個結合した組合せに推進モジュールを結
合して使用する、 (7) 上記(1)〜(6)の結合にリモート・マニピ
ュレータ・システムを結合して使用する、 等の結合方法の中から作業の内容に応じたオプションモ
ジュールを使用して、最適な構成をとることが可能であ
る特徴を有している。
The present invention thus separates the spacecraft outboard activity robot into a manipulation module, a propulsion module, and an optional module, and is configured so that these modules can be connected and separated in a sandwich form. A highly reliable module connection method can be realized. Furthermore, it has the feature that a plurality of modules can be combined in an arbitrary combination in an arbitrary order. Therefore, according to various tasks envisioned for a space-based extravehicular activity robot, (1) Use the manipulation module alone (2) One or more manipulation modules are combined with a propulsion module, (3) One or more option modules are combined with a manipulation module, and (4) One or more option modules are used. (5) One or more optional modules are inserted and used between one or more manipulation modules and the propulsion module. (6) For the manipulation module Connect multiple optional modules The propulsion module is used in combination with the combination. (7) The remote manipulator system is used in combination with the above (1) to (6). It has a feature that an optimal configuration can be obtained by using an option module.

この特徴によって、各種作業に合わせた専用ロボット
を個々に用意する必要がなく、また各種作業をカバーす
る種々の機能を搭載した汎用ロボットを用意する方法に
較べて各種作業に最適な構成をとることが可能で、各種
作業を効率的に遂行でき、必要最小限の機能のみを宇宙
用外活動ロボットに搭載できるので、移動等に要する燃
料エネルギー等を最小限に抑えることができる。
With this feature, it is not necessary to prepare dedicated robots for various tasks individually, and it has an optimal configuration for various tasks compared to the method of preparing general-purpose robots equipped with various functions that cover various tasks. Since various operations can be efficiently performed and only the minimum necessary functions can be mounted on the extra-space activity robot, fuel energy and the like required for movement and the like can be minimized.

また、地上から宇宙への宇宙用船外活動ロボットの打
ち上げの際、分割して個々に打ち上げて宇宙空間で再構
成可能であることにより、従来の一体型のロボットに較
べ、1回の打ち上げ重量の節減ができ、浮き上げ可能重
量の大きな打ち上げロケットを用意する必要がない。さ
らに、各モジュールの形状を多角柱(円柱も含む)形状
とすると、ロケットやスペースシャトル等で運搬容易で
あり、さらに結合機構及び被結合機構を中心軸方向前後
に設けると複数のモジュールを結合した状態でも依然と
して多角柱(円柱含)形状を保つので運搬容易で且つ荷
物室の容積効率も高くなる。
In addition, when launching a space-based extra-vehicle activity robot from the ground to space, it can be divided and launched individually and reconfigured in outer space. It is not necessary to prepare a launch vehicle with a large liftable weight. Furthermore, when the shape of each module is a polygonal pillar (including a cylinder), it can be easily transported by a rocket or a space shuttle, and when a coupling mechanism and a coupled mechanism are provided in the front and rear directions of the central axis, a plurality of modules are coupled. Even in the state, since the shape of the polygonal column (including the column) is still maintained, it is easy to carry and the volume efficiency of the luggage compartment is increased.

さらに、各モジュールの結合機構及び被結合機構が統
一されているので、打ち上げ後の宇宙での組立は一定の
方法によることができ、自動化も容易である。又、該結
合機構及び被結合機構を利用して、積層して格納するこ
とにより、各モジュールそれぞれに対して格納機構を用
意する必要がなく、コンパクトな格納を実現でき、又、
新しいモジュールの打ち上げ後の格納に関しても柔軟に
対処できる。さらに、各種機能に合わせてモジュール分
割するのでシステム全体の信頼性を高く保つことができ
るとともに、各モジュール個々に点検・保守できるの
で、点検・保守が容易である。
Furthermore, since the coupling mechanism and coupled mechanism of each module are unified, assembly in space after launch can be performed by a certain method, and automation is easy. In addition, by using the coupling mechanism and the coupled mechanism and stacking and storing, there is no need to prepare a storage mechanism for each module, and compact storage can be realized.
Flexible storage of new modules after launch. Further, since the module is divided according to various functions, the reliability of the entire system can be kept high, and the inspection and maintenance can be performed individually for each module, so that the inspection and maintenance are easy.

実 施 例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1図はモジュール分離状態の本発明実施例の斜視図
である。同図において、10はマニピュレーションモジュ
ールであり、八角柱形状の第1本体11に同じく八角柱形
状の第2の本体12が積層されており、第1本体11と第2
本体12は中心軸回りに互いに回転可能である。第2本体
12には例えば全長約4mの7自由度マニピュレータ13が2
本取り付けられており、第1本体11には例えば全長約4m
の4自由度マニピュレータ14が2本取り付けられてい
る。7自由度マニピュレータ13及び4自由度マニピュレ
ータ14の先端にはそれぞれエンドエフェクタ(ハンド)
15,16が取り付けられている。さらに7自由度マニピュ
レータ13の先端部近傍には手首立体カメラ17が取り付け
られている。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention in a module separated state. In the figure, reference numeral 10 denotes a manipulation module, in which an octagonal prism-shaped first main body 11 is also laminated with an octagonal prism-shaped second main body 12, and the first main body 11 and the second
The bodies 12 are rotatable relative to each other about a central axis. 2nd body
For example, two 7-DOF manipulators 13 with a total length of about 4 m
The main body 11 is attached to the main body 11, for example, about 4 m
The two four-degree-of-freedom manipulators 14 are attached. End effectors (hands) are provided at the ends of the 7-DOF manipulator 13 and the 4-DOF manipulator 14, respectively.
15,16 are attached. Further, a three-dimensional wrist camera 17 is mounted near the tip of the manipulator 13 having seven degrees of freedom.

18は交換用エンドエフェクタ収納箱であり、第2本体
12の両側に2個設けられている。19は照明付き立体視覚
センサであり、センサ用6自由度マニピュレータ20を介
して第2本体12に取り付けられている。第1本体11には
無線通信用アンテナ21が2個設けられており、この無線
通信用アンテナ21にはGPS(グローバル・ポジショニン
グ・システム)用アンテナ22が取り付けられている。23
は位置・姿勢センサである。24は短距離移動用及び姿勢
制御用の推進装置であり、第1本体11の周囲に複数個設
けられている。これらの推進装置24はその噴射口の角度
が互いに異なっており、複数の推進装置24のうちのいく
つかを選択的に作動させることにより、マニピュレーシ
ョンモジュール10の姿勢を達成したり、又は短距離移動
を行うようにしている。25は軌道交換ユニット(ORU)
であり、例えば人工衛星の交換部品、燃料、宇宙構造物
組立用部材等が含まれる。
Reference numeral 18 denotes a replacement end effector storage box.
Two are provided on both sides of the twelve. Reference numeral 19 denotes an illuminated stereo vision sensor, which is attached to the second main body 12 via a manipulator 20 having six degrees of freedom for the sensor. The first main body 11 is provided with two wireless communication antennas 21, and a GPS (global positioning system) antenna 22 is attached to the wireless communication antenna 21. twenty three
Is a position / posture sensor. Reference numeral 24 denotes a propulsion device for short-distance movement and attitude control, and a plurality of propulsion devices are provided around the first main body 11. These propulsion devices 24 have different angles of the injection ports, and by selectively operating some of the plurality of propulsion devices 24, the attitude of the manipulation module 10 can be achieved, or short-distance movement can be achieved. To do. 25 is the track exchange unit (ORU)
And include, for example, replacement parts for artificial satellites, fuel, members for assembling space structures, and the like.

マニピュレーションモージュール10の前面中央には、
各モジュールを結合するための結合機構26が中心軸方向
に突出するように設けられている。また、マニピュレー
ションモジュール10の背面中央には他のモジュールの結
合機構により結合される被結合機構が設けられている。
27は後述するRMS(リモード・マニピュレータ・システ
ム)用の被結合機構である。
In the center of the front of the manipulation module 10,
A coupling mechanism 26 for coupling the modules is provided so as to protrude in the central axis direction. At the center of the back of the manipulation module 10, a coupled mechanism that is coupled by a coupling mechanism of another module is provided.
Reference numeral 27 denotes a coupled mechanism for an RMS (remote manipulator system) to be described later.

30は推進モジュールであり、マニピュレーションモジ
ュール10と同様な八角柱形状の本体30′を有している。
31は無線通信用アンテナであり、32はGPS用アンテナで
ある。33は照明付き立体視覚センサである。34は位置・
姿勢センサである。35は短距離移動用及び姿勢制御用の
推進装置であり、推進モジュール30の側面に複数個設け
られている。各々の推進装置35の噴射口は互いに角度を
ずらして取り付けられており、いくつかの推進装置35を
選択的に作動することにより推進モジュール30の姿勢制
御を達成する。
Reference numeral 30 denotes a propulsion module, which has an octagonal prism-shaped main body 30 ′ similar to the manipulation module 10.
31 is a wireless communication antenna, and 32 is a GPS antenna. 33 is an illuminated stereo vision sensor. 34 is the position
It is an attitude sensor. Numeral 35 denotes a propulsion device for short distance movement and attitude control, and a plurality of propulsion devices are provided on the side surface of the propulsion module 30. The injection ports of each propulsion device 35 are mounted at an offset angle from each other, and the attitude control of the propulsion module 30 is achieved by selectively operating some of the propulsion devices 35.

36は太陽電池パドルであり、折り畳み可能に推進モジ
ュール30の側面に取り付けられている。また、推進モジ
ュール30はレーダ装置37を有しており、その前面中央に
は各モジュールを互いに結合するための結合機構38が中
心軸方向に突出して設けられている。推進モジュール30
の背面には他のモジュールの結合機構により結合される
被結合機構が設けられているとともに、遠距離移動用の
推進エンジンが設けられている。39はRMS用の被結合機
構である。
Reference numeral 36 denotes a solar cell paddle, which is foldably attached to the side of the propulsion module 30. Further, the propulsion module 30 has a radar device 37, and a coupling mechanism 38 for coupling the modules to each other is provided at the center of the front surface thereof so as to protrude in the central axis direction. Propulsion module 30
On the back of the vehicle, a coupled mechanism coupled by a coupling mechanism of another module is provided, and a propulsion engine for long-distance movement is provided. 39 is a coupling mechanism for RMS.

40はオペションモジュールの一種であるORU(軌道交
換ユニット)搭載モジュールであり、上述したマニピュ
レーションモジュール10及び推進モジュール30と同様な
八角柱形状をした本体41を有している。ORU搭載モジュ
ール40の側面には交換用のORU42が搭載されている。ORU
搭載モジュール40の前面中央には他のモジュールを結合
するための結合機構43が突出して設けられているととも
に、その側面にはRMS用被結合機構44が設けられてい
る。上述した結合機構26,38,43は全く同一構成をしてお
り、RMS用被結合機構27,39,44も全く同一構成である。
Reference numeral 40 denotes a module mounted with an ORU (track switching unit), which is a kind of an operation module, and has an octagonal prism-shaped main body 41 similar to the manipulation module 10 and the propulsion module 30 described above. A replacement ORU 42 is mounted on a side surface of the ORU mounting module 40. ORU
A coupling mechanism 43 for coupling other modules protrudes from the center of the front surface of the mounted module 40, and an RMS coupled mechanism 44 is provided on a side surface thereof. The coupling mechanisms 26, 38, 43 described above have exactly the same configuration, and the coupled mechanisms 27, 39, 44 for RMS have exactly the same configuration.

45はRMS(リモート・マニピュレータ・システム)で
あり、その基端部を宇宙基地等の構造体に取り付けられ
ており、その先端部には上述した各モジュールの結合機
構と同一構成の結合機構46が設けられている。RMS45の
結合機構46を上述した各モジュールの側面に設けられた
RMS用被結合機構27,39,44に結合するか、あるいは各モ
ジュールの背面に設けられた図示しない被結合機構に結
合して、RMS45が各モジュールを結合・分離したりする
ことができる。
Reference numeral 45 denotes an RMS (remote manipulator system), the base end of which is attached to a structure such as a space station, and a coupling mechanism 46 having the same configuration as the coupling mechanism of each module described above is provided at the distal end thereof. Is provided. The coupling mechanism 46 of the RMS 45 is provided on the side of each module described above.
The RMS 45 can couple / separate the modules by being coupled to the coupled mechanisms 27, 39, 44 for RMS, or coupled to a coupled mechanism (not shown) provided on the back of each module.

本実施例の宇宙用船外活動ロボットは、このようにマ
ニピュレーションモジュール10と、推進モジュール30
と、ORU搭載モジュール40とに分割されており、これら
の各モジュールを中心軸方向にサンドイッチ状に結合す
ることにより、一体的に組み立てられる。
The spacecraft outboard activity robot according to the present embodiment includes the manipulation module 10 and the propulsion module 30 as described above.
And an ORU mounting module 40, and these modules are assembled in a united manner by connecting them in a sandwich manner in the direction of the central axis.

次に第2図〜第4図を参照してオプションモジュール
の例について説明する。第2図はORU搭載モジュールの
斜視図であり、第1図に示したORU搭載モジュール40と
同一構成であるので、その説明は省略する。第3図はカ
ーゴモジュールの斜視図であり、カーゴモジュール47は
細長い八角柱形状の本体48に蓋49が取り付けられて構成
されている。またその前面中央には結合機構50が中心軸
方向に突出して設けられている。第4図は宇宙飛行士搭
乗用モジュール52の斜視図を示しており、八角柱形状の
本体53の側面に宇宙飛行士が搭乗するコックピット54が
設けられている。55は短距離移動用及び姿勢制御用の推
進装置であり、本体53の側面周りに複数個設けられてい
る。宇宙飛行士搭乗用モジュール52の前面中央には他の
モジュールを結合するための結合機構56が中心軸方向に
突出して設けられている。宇宙用船外活動ロボットは人
間の操作により動作する場合、宇宙基地等の宇宙の指令
局はあるいは地上の指令局からの遠隔操作が主体となる
が、非常の場合人間が現場に行きたい場合がある。第4
図の宇宙飛行士搭乗用モジュール52はそれを可能とする
もので、コックピット54に宇宙飛行士が搭乗して現場に
向かい、宇宙飛行士が直接ロボットを操作可能とするも
のである。
Next, an example of the option module will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a perspective view of the ORU mounted module, which has the same configuration as the ORU mounted module 40 shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the cargo module, and the cargo module 47 is configured by attaching a lid 49 to an elongated octagonal prism-shaped main body 48. At the center of the front surface, a coupling mechanism 50 is provided so as to protrude in the central axis direction. FIG. 4 is a perspective view of an astronaut boarding module 52, in which a cockpit 54 on which an astronaut is boarded is provided on a side surface of an octagonal column-shaped main body 53. Reference numeral 55 denotes a propulsion device for short-distance movement and attitude control, and a plurality of propulsion devices are provided around the side surface of the main body 53. At the front center of the astronaut boarding module 52, a coupling mechanism 56 for coupling other modules is provided so as to protrude in the central axis direction. When a space-based extravehicular activity robot operates by human operation, remote control from a space command station such as a space base or a command station on the ground is mainly performed, but in an emergency there are cases where humans want to go to the site. is there. 4th
The astronaut boarding module 52 shown in the figure enables this. The astronauts board the cockpit 54, head to the site, and allow the astronauts to directly operate the robot.

第5図はマニピュレーションモジュール10とORUモジ
ュール40と推進モジュール30を組み合わせた状態の本発
明実施例の斜視図を示している。推進モジュール31を組
合せたことにより遠距離移動が可能であり、ORU搭載モ
ジュール40により複数のORU42を一度に持って、現場
(場合によっては複数の現場)まで行き交換することが
できるため作業効率が向上する。
FIG. 5 is a perspective view of the embodiment of the present invention in a state where the manipulation module 10, the ORU module 40, and the propulsion module 30 are combined. The combination of the propulsion module 31 enables long-distance movement, and the ORU-mounted module 40 allows multiple ORUs 42 to be held at one time and goes to the site (in some cases, multiple sites) to be exchanged. improves.

第6図はマニピュレーションモジュール10と、カーゴ
モジュール47と推進モジュール30を組み合わせた本発明
実施例の斜視図を示しており、この組合せ状態で現場に
向かった後、マニピュレーションモジュール10のみ切り
離して、カーゴモジュール47の中から組立用材料を取り
出して組立作業を効率良く行うことができる。
FIG. 6 is a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10, the cargo module 47 and the propulsion module 30 are combined. After heading to the site in this combined state, only the manipulation module 10 is separated and the cargo module is separated. The assembling work can be efficiently performed by taking out the assembling material from the 47.

第7図はマニピュレーションモジュール10と、宇宙飛
行士搭乗用モジュール52と、推進モジュール30を組み合
わせた状態の本発明実施例斜視図を示している。宇宙飛
行士搭乗用モジュール52に宇宙飛行士が搭乗し、推進モ
ジュール30の推進エンジンを噴射して遠距離の現場に向
かい、宇宙飛行士が直接マニピュレータ13,14を操作し
て作業を実施することができる。
FIG. 7 is a perspective view of the embodiment of the present invention in which the manipulation module 10, the astronaut boarding module 52, and the propulsion module 30 are combined. An astronaut boarding the astronaut boarding module 52, injecting the propulsion engine of the propulsion module 30 to a distant site, and the astronaut directly operating the manipulators 13 and 14 to perform work Can be.

第8図はマニピュレーションモジュール10と、カーゴ
モジュール47と、宇宙飛行士搭乗用モジュール52と、推
進モジュール30を組み合わせた本発明実施例の斜視図を
示している。この実施例は第7図の組合せにカーゴモジ
ュール47を付加したものであり、カーゴモジュール47中
に組立用資材を大量に積み込んで現場に向かうことがで
きる。
FIG. 8 is a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10, the cargo module 47, the astronaut boarding module 52, and the propulsion module 30 are combined. In this embodiment, a cargo module 47 is added to the combination shown in FIG. 7, and a large amount of materials for assembly can be loaded into the cargo module 47 to go to the site.

さらにマニピュレーションモジュール10も複数結合可
能に構成してあるので、第9図の模式図に示すような構
成も考えられる。これは丁度、大型トラックに人夫が複
数(第9図では4人)乗って現場に向かうイメージであ
る。第10図はマニピュレーションモジュール10と推進モ
ジュール30を組み合わせた本発明実施例の斜視図を示し
ている。このようにオプションモジュールを何も結合し
ないで現場に向かい作業を実施することも可能である。
Further, since a plurality of manipulation modules 10 are configured to be connectable, a configuration as shown in the schematic diagram of FIG. 9 is also conceivable. This is exactly the image of a large truck with a plurality of husbands (four in FIG. 9) heading to the site. FIG. 10 is a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10 and the propulsion module 30 are combined. In this way, it is also possible to carry out the work toward the site without connecting any optional modules.

第11図は作業状態を示す実施例斜視図であり、マニピ
ュレーションモジュール10が4本のマニピュレータ13,1
4により構造物58を組み立てている様子を示している。
即ち、照明付き立体視覚センサ19により現場環境を認識
しながら、マニピュレータ14によって構造物58にとりつ
き、マニピュレータ13によりORU搭載モジュール40に搭
載されている資材57を抜き取り、構造物58を組み立てて
いる。第12図は作業状態を示す他の実施例の斜視図であ
り、この実施例ではRMS45により宇宙用船外活動ロボッ
トの作業を制御している。
FIG. 11 is a perspective view showing the working state of the embodiment, in which the manipulation module 10 has four manipulators 13,1.
FIG. 4 shows the structure 58 being assembled.
That is, while recognizing the on-site environment with the illuminated stereoscopic vision sensor 19, the manipulator 14 attaches to the structure 58, the manipulator 13 extracts the material 57 mounted on the ORU mounting module 40, and assembles the structure 58. FIG. 12 is a perspective view of another embodiment showing a working state. In this embodiment, the work of the space-based extra-vehicle activity robot is controlled by the RMS45.

第13図はモジュールの格納方法を示す模式図であり、
宇宙基地構造体60にRMS45が取り付けられている。RMS45
によりマニピュレーションモジュール10、推進モジュー
ル30、ORU搭載モジュール40、カーゴモジュール47等の
側面に設けられている被結合機構27,39,44等を掴み、各
モジュールを任意の順番で宇宙基地構造体60に積層して
格納している。宇宙基地構造体60にも同様の結合機構が
設けられている。61はスペースシャトル等の宇宙往還機
である。このように結合機構を利用して各モジュールを
積層状態で格納しているので、モジュールの種類や数が
増えた場合の格納に柔軟に対応できる。このような格納
方法を取ることにより、例えばスペースシャトル61等か
らカーゴモジュール47等への資材供給を効率的に行うこ
とができる。必要があれば、第13図の格納状態で結合部
の信号ラインを通じて、例えばカーゴモジュール47の蓋
を開ける等の各モジュールのコントロールが可能であ
る。又、この格納場所にて、必要なモジュールを組合
せ、宇宙用船外活動ロボットを組立て、現場に出動する
ことができる。これらの組立、格納作業は単純で統一さ
れた結合方法をとっていることにより、自動化も容易で
ある。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a storage method of the module,
The RMS 45 is attached to the space base structure 60. RMS45
By grasping the coupled mechanisms 27, 39, 44 etc. provided on the side surfaces of the manipulation module 10, the propulsion module 30, the ORU mounted module 40, the cargo module 47, etc., each module is transferred to the space base structure 60 in an arbitrary order. They are stacked and stored. The space station structure 60 is also provided with a similar coupling mechanism. 61 is a space shuttle such as a space shuttle. Since the modules are stored in a stacked state using the coupling mechanism in this manner, the storage can be flexibly handled when the types and the number of modules are increased. By adopting such a storage method, for example, material supply from the space shuttle 61 or the like to the cargo module 47 or the like can be efficiently performed. If necessary, each module can be controlled, for example, by opening the lid of the cargo module 47, through the signal line of the coupling section in the storage state of FIG. Further, in this storage location, necessary modules can be combined, an outboard space activity robot can be assembled, and dispatched to the site. Since these assembling and storing operations are performed by a simple and unified coupling method, automation is easy.

次に第14図及び第15図を参照して各モジュールを結合
するための従来公知の捕捉機構について説明する。第14
図は捕捉機構模式図を示しており、捕捉シリンダ62には
インナーリング63とアウターリング64が取り付けられて
おり、インナーリング63はアウターリング64に対して回
転可能に構成されている。そしてインナーリング63とア
ウターリング64にわたりスネアーワイヤ65が巻回されて
いる。66は捕捉シリンダ62中に捕捉される捕捉シャフト
である。
Next, with reference to FIGS. 14 and 15, a conventionally known capturing mechanism for connecting each module will be described. 14th
The figure shows a schematic diagram of the capturing mechanism. An inner ring 63 and an outer ring 64 are attached to the capturing cylinder 62, and the inner ring 63 is configured to be rotatable with respect to the outer ring 64. Then, a snare wire 65 is wound around the inner ring 63 and the outer ring 64. 66 is a capture shaft captured in the capture cylinder 62.

然して、第14図及び第15図(A)に示すように、捕捉
シャフト66は捕捉シリンダ62中に捕捉されると、第15図
(B)に示すようにインナーリング63が回転し、スネア
ーワイヤ65が捕捉シャフト66に接近する。インナーリン
グ63の回転が完了した状態では、第15図(C)に示すよ
うにスネアーワイヤ65が捕捉シャフト66を締め付け、捕
捉シャフト66が捕捉シリンダ62の中心位置に捕捉され
る。このような捕捉機構は、重力のない宇宙空間で有効
に対象物を中心位置に捕捉するのに適している。
However, when the capture shaft 66 is captured in the capture cylinder 62, as shown in FIGS. 14 and 15A, the inner ring 63 rotates as shown in FIG. 65 approaches the capture shaft 66. When the rotation of the inner ring 63 is completed, the snare wire 65 tightens the capture shaft 66 as shown in FIG. 15 (C), and the capture shaft 66 is captured at the center position of the capture cylinder 62. Such a capturing mechanism is suitable for effectively capturing an object at a central position in space without gravity.

次に第16図及び第17図を参照して、上述した捕捉機構
を含む各モジュールの結合機構について説明する。第16
図は結合機構断面図であり、第17図は結合機構正面図で
ある。モジュール68の後端面(背面)には凹所68aが形
成されており、この凹所68a中に捕捉シャフト(被結合
機構)66が設けられている。さらにこの凹所68a中には
電源・信号コネクタ69が設けられている。第17図(A)
に最も良く示されているように、モジュール68の背面に
は円錐状の傾斜を有する3個の嵌合穴70が設けられてお
り、この嵌合穴70には絞り機構71が取り付けられてい
る。また、モジュール74の前面には捕捉シリンダ(結合
機構)62が取り付けられているとともに、第17図(B)
に最も良く示されるように、3個の円錐状の位置決めピ
ン75がモジュール68の背面に設けられた嵌合穴70に対応
して設けられている。76は結合平面決定用のスペーサで
ある。第17図において、72はドッキング用マークであ
り、77はドッキング用カメラである。ドッキング用カメ
ラ77でドッキング用マーク72を監視しながら、短距離移
動用及び姿勢制御用の推進装置によって両モジュール6
8,74の粗い位置決めを達成する。
Next, a coupling mechanism of each module including the above-described capturing mechanism will be described with reference to FIGS. No. 16
The figure is a sectional view of the coupling mechanism, and FIG. 17 is a front view of the coupling mechanism. A recess 68a is formed in the rear end surface (back surface) of the module 68, and a capture shaft (coupled mechanism) 66 is provided in the recess 68a. Further, a power supply / signal connector 69 is provided in the recess 68a. Fig. 17 (A)
As best shown in FIG. 3, the back of the module 68 is provided with three fitting holes 70 having a conical inclination, and the fitting mechanism 70 is attached to the fitting holes 70. . Further, a capturing cylinder (coupling mechanism) 62 is attached to the front surface of the module 74, and FIG. 17 (B)
As best shown in FIG. 3, three conical positioning pins 75 are provided corresponding to the fitting holes 70 provided on the back surface of the module 68. 76 is a spacer for determining the coupling plane. In FIG. 17, reference numeral 72 denotes a docking mark and reference numeral 77 denotes a docking camera. While monitoring the docking mark 72 with the docking camera 77, both modules 6 are moved by the propulsion device for short-range movement and attitude control.
Achieve 8,74 coarse positioning.

然して、短距離移動用及び姿勢制御用の推進装置によ
って、あるいは宇宙基地等ではRMSによって、両モジュ
ール68,74を概略位置決めした後、第14図及び第15図で
説明した捕捉機構によって両モジュール68,74を互いに
引き込む。このとき、ピン75と嵌合穴70の傾斜面によっ
て両モジュールの中心軸、回転角、平行度等が制度良く
位置決めされる。干き込み終了後、第16図(B)に示す
ように結合固定用絞り機構71によって両モジュールを完
全に固定する。
However, after the two modules 68 and 74 are roughly positioned by a propulsion device for short-distance movement and attitude control, or by an RMS in a space base or the like, the two modules 68 and 74 are captured by the capturing mechanism described in FIGS. 14 and 15. , 74 are drawn into each other. At this time, the center axis, the rotation angle, the parallelism, and the like of both modules are accurately positioned by the pins 75 and the inclined surfaces of the fitting holes 70. After the drying, the two modules are completely fixed by the coupling / fixing throttle mechanism 71 as shown in FIG. 16 (B).

次に第18図〜第30図を参照して各モジュールの制御シ
ステムについて説明する。第18図は各モジュールのシス
テム構成概略図であり、モジュール中央制御装置77に複
数個のサブシステム781,782,…,78nが接続されており、
これらの各サブシステムはモジュール中央制御装置77に
より制御される。また、モジュール中央制御装置77はモ
ジュール間結合バス79及びバス調停マスタ選択サブシス
テム80を介して他のモジュールの中央制御装置に接続さ
れている。
Next, a control system of each module will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is a schematic diagram of the system configuration of each module. A plurality of subsystems 78 1 , 78 2 ,..., 78 n are connected to a module central controller 77,
Each of these subsystems is controlled by a module central controller 77. The module central control unit 77 is connected to the central control units of other modules via the inter-module coupling bus 79 and the bus arbitration master selection subsystem 80.

第19図はマニピュレーションモジュールのシステム構
成図であり、マニピュレーションモジュール中央制御装
置80にマニピュレータ制御サブシステム82、視覚処理サ
ブシステム83、推進・姿勢制御サブシステム84、ドッキ
ング制御サブシステム85、電源管理サブシステム86、通
信制御サブシステム87が接続されており、これらの各サ
ブシステムはマニピュレーションモジュール中央制御装
置81により制御される。
FIG. 19 is a system configuration diagram of the manipulation module.The manipulation module central controller 80 includes a manipulator control subsystem 82, a visual processing subsystem 83, a propulsion / posture control subsystem 84, a docking control subsystem 85, and a power management subsystem. 86, a communication control subsystem 87 is connected, and these subsystems are controlled by a manipulation module central controller 81.

第20図は推進モジュールのシステム構成図であり、推
進モジュール中央制御装置88に視覚処理サブシステム8
9、推進・姿勢制御サブシステム90、ドッキング制御サ
ブシステム91、電源管理サブシステム92、通信制御サブ
システム93が接続さており、これらの各サブシステムは
推進モジュール中央制御装置88により制御される。
FIG. 20 is a diagram showing the system configuration of the propulsion module.
9. A propulsion / attitude control subsystem 90, a docking control subsystem 91, a power management subsystem 92, and a communication control subsystem 93 are connected, and these subsystems are controlled by a propulsion module central controller 88.

第21図はマニピュレーションモジュールのマニピュー
レータ制御サブシステム8と視覚処理サブシステム83の
構成図であり、マニピュレーションモジュール中央制御
装置81にマニピュレータ統括制御装置94及び視覚処理制
御装置101が接続されている。マニピュレータ統括制御
装置94には7自由度マニピュレータ制御装置95及び4自
由後マニピュレータ制御装置96が接続されている。7自
由度マニピュレータ制御装置95は6軸リストセンサ97か
らの情報に基づいて、7自由度マニピュレータ13を制御
し、4自由度マニピュレータ制御装置96は6軸リストセ
ンサ99からの情報に基づいて、4自由度マニピュレータ
14を制御する。これらの6軸リストセンサ97,99はマニ
ピュレータの手首位置に取り付けられた力センサであ
る。マニピュレータ統括制御装置94は、さらにエンドエ
フェクタ15,16、エンドエフェクタ収納箱18、手首立体
カメラ17、エンドエフェクタ取付部98,100を制御する。
FIG. 21 is a configuration diagram of the manipulator control subsystem 8 of the manipulation module and the visual processing subsystem 83. The manipulator general control device 94 and the visual processing control device 101 are connected to the manipulation module central control device 81. The manipulator control unit 94 is connected to a seven-degree-of-freedom manipulator control unit 95 and a manipulator control unit 96 after four degrees of freedom. The seven-degree-of-freedom manipulator control device 95 controls the seven-degree-of-freedom manipulator 13 based on information from the six-axis list sensor 97, and the four-degree-of-freedom manipulator control device 96 operates based on information from the six-axis list sensor 99. Manipulator with degrees of freedom
Control 14 These 6-axis wrist sensors 97 and 99 are force sensors attached to the wrist position of the manipulator. The overall manipulator control device 94 further controls the end effectors 15 and 16, the end effector storage box 18, the three-dimensional wrist camera 17, and the end effector mounting sections 98 and 100.

マニピュレータ統括制御装置94はセンサマニピュレー
タ制御装置103を介してセンサ用マニピュレータ20を制
御し、視覚処理制御装置101はカメラ制御装置102を介し
て照明付き立体視覚センサ19を制御する。
The manipulator general control device 94 controls the sensor manipulator 20 via the sensor manipulator control device 103, and the visual processing control device 101 controls the illuminated stereo vision sensor 19 via the camera control device 102.

第22図はマニピュレーションモジュールの推進・姿勢
制御サブシステムを示しており、マニピュレーションモ
ジュール中央制御装置81に推進・姿勢制御装置104が接
続され、この推進・姿勢制御装置104により推進・姿勢
制御アクチュエータ(推進装置等)24′及び位置・姿勢
センサ23′を制御する。
FIG. 22 shows a propulsion / posture control subsystem of the manipulation module. A propulsion / posture control device 104 is connected to the manipulation module central control device 81. The propulsion / posture control actuator (propulsion / posture control actuator) Device 24) and the position / posture sensor 23 '.

第23図はマニピュレーションモジュールのドッキング
制御サブシステムを示しており、マニピュレーションモ
ジュール中央制御装置81にドッキングメカニズム制御装
置105が接続されており、このドッキングメカニズム制
御装置105はドッキング用センサ106、モジュール前後の
ドッキングメカニズム107,108を制御する。また、モジ
ュール前後の電源系・信号系コネクタ109,110、モジュ
ール間結合バス79、電源供給ライン111を介して各モジ
ュールが電気的に結合される。
FIG. 23 shows a docking control subsystem of the manipulation module.A docking mechanism control device 105 is connected to the manipulation module central control device 81.The docking mechanism control device 105 includes a docking sensor 106, a docking front and rear of the module. It controls the mechanisms 107 and 108. Further, the modules are electrically connected via power supply / signal connectors 109 and 110 before and after the module, an inter-module coupling bus 79, and a power supply line 111.

第24図はマニピュレーションモジュールの電源管理サ
ブシステムを示しており、電源管理制御装置112がマニ
ピュレーションモジュール中央制御装置81により制御さ
れる。電源管理制御装置112はマニピュレーションモジ
ュールの各所への電源供給を制御しており、例えば内蔵
バッテリ113の充電状態を監視して、充電したり、モジ
ュール間コネクタを介した電源と切り換えたりしてい
る。
FIG. 24 shows the power management subsystem of the manipulation module. The power management controller 112 is controlled by the manipulation module central controller 81. The power management controller 112 controls power supply to various parts of the manipulation module. For example, the power management controller 112 monitors the state of charge of the built-in battery 113, charges the battery, and switches to a power source via an inter-module connector.

第25図はマニピュレーションモジュールの通信制御サ
ブシステムを示しており、マニピュレーションモジュー
ル中央制御装置81に通信制御装置114が接続されてお
り、この通信制御装置114はアンテナ駆動制御装置115を
介してアンテナ21が取り付けられているアンテナ駆動台
116を駆動し、アンテナ21を所定の方向に向けてから、
通信処理装置117を介してアンテナ21により無線通信を
行うように制御している。
FIG. 25 shows a communication control subsystem of the manipulation module.A communication control device 114 is connected to the manipulation module central control device 81. The communication control device 114 controls the antenna 21 via an antenna drive control device 115. Mounted antenna drive
After driving 116 and pointing the antenna 21 in a predetermined direction,
Control is performed such that wireless communication is performed by the antenna 21 via the communication processing device 117.

第26図は推進モジュールの推進・姿勢制御サブシステ
ムを示しており、推進モジュール中央制御装置118に推
進・姿勢制御装置119が接続されている。推進・姿勢制
御装置119は、推進・姿勢制御アクチュエータ(推進装
置)35′及び位置・姿勢センサ34′を制御する。航行制
御装置120は遠距離移動用の推進エンジン121と、推進・
姿勢制御装置119を制御するようになっている。
FIG. 26 shows a propulsion / posture control subsystem of the propulsion module. A propulsion / posture control device 119 is connected to the propulsion module central control device 118. The propulsion / posture control device 119 controls a propulsion / posture control actuator (propulsion device) 35 'and a position / posture sensor 34'. The navigation controller 120 includes a propulsion engine 121 for long-distance travel,
The posture control device 119 is controlled.

第27図は推進モジュールのドッキング制御サブシステ
ムを示しており、推進モジュール中央制御装置118にド
ッキングメカニズム制御装置122が接続されており、こ
のドッキングメカニズム制御装置122はドッキング用セ
ンサ123及びモジュール前後のドッキングメカニズム12
4,125を制御する。また、モジュール前後の電源系・信
号系コネクタ126,127、モジュール間結合バス79及び電
源供給ライン111によりモジュール間が電気的に接続さ
れている。
FIG. 27 shows a docking control subsystem of the propulsion module. A docking mechanism control unit 122 is connected to the propulsion module central control unit 118. The docking mechanism control unit 122 includes a docking sensor 123 and docking before and after the module. Mechanism 12
Controls 4,125. The modules are electrically connected to each other by power supply / signal connectors 126 and 127 before and after the module, an inter-module coupling bus 79 and a power supply line 111.

第28図は推進モジュールの視覚処理サブシステムを示
しており、推進モジュール中央制御装置118に視覚処理
制御装置128が接続されており、この視覚処理制御装置1
28は雲台制御装置129を介して照明付き立体視覚センサ3
0の取り付けられたパンチルト伸縮雲台130を制御し、立
体視覚センサ30を所定方向に向けた後カメラ制御装置13
1を介して照明付き立体視覚センサ30の情報を取り込む
ようにしている。
FIG. 28 shows the visual processing subsystem of the propulsion module. The visual processing control device 128 is connected to the propulsion module central control device 118.
28 is a stereoscopic vision sensor 3 with illumination via a pan head controller 129
After controlling the pan-tilt telescopic head 130 with the 0 attached thereto and pointing the stereoscopic vision sensor 30 in a predetermined direction, the camera controller 13
The information of the illuminated stereoscopic vision sensor 30 is taken in via 1.

第29図は推進モジュールの電源管理サブシステムを示
しており、推進モジュール中央制御装置118に電源管理
制御装置132が接続されている。電源管理制御装置132
は、推進モジュールの各所への電源供給及び結合部のコ
ネクタ及び電源供給ラインを経由した他のモジュールへ
の電源供給を制御している。電源管理制御装置132は、
例えば必要に応じてパドル向き・開閉制御装置133を介
して太陽電池パドル36の方向及び開閉の制御をしたり、
内蔵バッテリ134を充填したり、太陽電池パドル36と内
蔵バッテリ134の電源の切換制御を行う。
FIG. 29 shows the power management subsystem of the propulsion module, in which a power management controller 132 is connected to the propulsion module central controller 118. Power management controller 132
Controls the supply of power to various parts of the propulsion module and the supply of power to other modules via connectors and power supply lines at the joints. The power management control device 132
For example, if necessary, control the direction and opening / closing of the solar battery paddle 36 via the paddle orientation / opening / closing control device 133,
It controls the switching of the power supply between the solar battery paddle 36 and the built-in battery 134 by filling the built-in battery 134.

第30図は各モジュールの結合状態を示す模式図であ
り、各モジュールはコネクタ69、モジュール間結合バス
79、バス調停マスタ選択サブシステム80を介して接続さ
れている。上述した説明及び第30図から明らかなよう
に、モジュールは中央制御装置及び各モジュールの個別
の機能、各種管理機能を制御し実行する複数のサブシス
テムとから構成される。これらの中央制御装置及びサブ
システムの制御ソフトウェアは、モジュール間結合バス
79を介して外部から交信可能であり、従って、通信手段
をもつモジュールを介して、そのソフトウェアを遠隔よ
り書き換えることも可能である。また、あるモジュール
のサブシステムはマスタモジュールとなった他のモジュ
ールの中央制御装置から直接制御することも可能であ
る。さらに、各シブシステムに制御されるセンサやアク
チュエータ(マニピュレータ、推進装置、カメラ等)
は、サブシステム及びモジュール中央制御装置をスレー
ブ動作モードとすることによって、例えば、アンテナ13
6,137を介して宇宙基地等の制御装置135、あるいは地上
の指令局等の遠隔地の制御装置によって直接制御するこ
ともできる(オペレータによる遠隔操作を含む)。
FIG. 30 is a schematic diagram showing the connection state of each module, and each module has a connector 69 and a module connection bus.
79, connected via a bus arbitration master selection subsystem 80. As is clear from the above description and FIG. 30, the module comprises a central control unit and a plurality of subsystems for controlling and executing individual functions of each module and various management functions. The control software for these central control units and subsystems is based on
It is possible to communicate from the outside via 79, and therefore, it is also possible to remotely rewrite the software via a module having communication means. Also, the subsystem of one module can be directly controlled from the central controller of another module that has become the master module. Furthermore, sensors and actuators controlled by each Shiv system (manipulators, propulsion devices, cameras, etc.)
By placing the subsystem and module central controller in slave operation mode, for example, the antenna 13
It can be directly controlled by a control device 135 such as a space base via the 6,137 or a remote control device such as a command station on the ground (including remote control by an operator).

各モジュールのマスタとスレーブの関係は、マニピュ
レーションモジュールが含まれる場合はそのうちの1つ
をマスクとし、これ以外の場合で推進モジュールが含ま
れる場合はそのうちの1つをマスタとするのが望まし
い。また、オプションモジュールは、通常単独では使用
せず、他のモジュールの制御を受けるようにする。
The relationship between the master and the slave of each module is preferably such that when a manipulation module is included, one of them is used as a mask, and in other cases, when a propulsion module is included, one of them is used as a master. In addition, the option module is not normally used alone, but is controlled by another module.

発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したので、宇宙用船
外活動ロボットに想定される各種作業に柔軟且つ効果的
に対処できる構成を取ることが可能となり、今後の宇宙
進出におけるロボットの宇宙船外活動による作業の効率
化に寄与するところが非常に大きいという効果を奏す
る。
Effect of the Invention Since the present invention is configured as described in detail above, it is possible to take a configuration that can flexibly and effectively cope with various tasks assumed for a space-based extra-vehicle activity robot, and a robot for future space entry The effect that contributes to the efficiency of the work by the extra-space activities is very large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はモジュール分離状態の実施例斜視図、 第2図はORU搭載モジュール斜視図、 第3図はカーゴモジュール斜視図、 第4図は宇宙飛行士搭乗用モジュール斜視図、 第5図はマニピュレーションモジュールとORU搭載モジ
ュールと推進モジュールを組み合わせた実施例斜視図、 第6図はマニピュレーションモジュールとカーゴモジュ
ールと推進モジュールを組み合わせた実施例斜視図、 第7図はマニピュレーションモジュールと宇宙飛行士搭
乗用モジュールと推進モジュールを組み合わせた実施例
斜視図、 第8図はマニピュレーションモジュールとカーゴモジ
ュールと宇宙飛行士搭乗用モジュールと推進モジュール
を組み合わせた実施例斜視図、 第9図はマニピュレーションモジュールを複数結合した
状態の模式図、 第10図はマニピュレーションモジュールと推進モジュー
ルを組み合わせた実施例斜視図、 第11図は作業状態を示す実施例斜視図、 第12図は作業状態を示す他の実施例斜視図、 第13図はモジュールの格納方法模式図、 第14図は捕捉機構模式図、 第15図は捕捉ステップ説明図、 第16図は結合機構断面図であり、(A)がモジュールが
離れている状態を、(B)がモジュールが結合された状
態をそれぞれ示している。 第17図は結合機構正面図であり、(A)がモジュールの
背面を、(B)がモジュールの前面をそれぞれ示してい
る。 第18図は各モジュールのシステム構成図、 第19図はマニピュレーションモジュールのシステム構成
図、 第20図は推進モジュールのシステム構成図、 第21図はマニピュレーションモジュールのマニピュレー
タ制御サブシステムと視覚処理サブシステムの構成図、 第22図はマニピュレーションモジュールの推進・姿勢制
御サブシステム構成図、 第23図はマニピュレーションモジュールのドッキング制
御サブシステム構成図、 第24図はマニピュレーションモジュールの電源管理サブ
システム構成図、 第25図はマニピュレーションモジュールの通信制御サブ
システム構成図、 第26図は推進モジュールの推進・姿勢制御サブシステム
構成図、 第27図は推進モジュールのドッキング制御サブシステム
構成図、 第28図は推進モジュールの視覚処理サブシステム構成
図、 第29図は推進モジュールの電源管理サブシステム構成
図、 第30図は各モジュールの結合状態を示す模式図である。 10……マニピュレーションモジュール、 13……7自由度マニピュレータ、 14……4自由度マニピュレータ、 15,16……エンドエフェクタ、 17……手首立体カメラ、 18……エンドエフェクタ収納箱、 19……証明付き立体視覚センサ、 20……センサ用6自由度マニピュレータ、 21,31……通信用アンテナ、 23,34……位置センサ、 24,35……推進装置、 26,38,43,46……結合機構、 30……推進モジュール、 33……照明付き立体視覚センサ、 36……太陽電池パドル、 37……レーダ、 40……ORU搭載モジュール、 42……ORU、 47……カーゴモジュール、 52……宇宙飛行士搭乗用モジュール。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment in a module separated state, FIG. 2 is a perspective view of an ORU mounted module, FIG. 3 is a perspective view of a cargo module, FIG. 4 is a perspective view of an astronaut boarding module, and FIG. FIG. 6 is a perspective view of an embodiment in which a module, an ORU-mounted module, and a propulsion module are combined, FIG. 6 is a perspective view of an embodiment in which a manipulation module, a cargo module, and a propulsion module are combined, and FIG. FIG. 8 is a perspective view of an embodiment in which a propulsion module is combined, FIG. 8 is a perspective view of an embodiment in which a manipulation module, a cargo module, an astronaut boarding module, and a propulsion module are combined, and FIG. 9 is a schematic diagram of a state in which a plurality of manipulation modules are combined. Figure, Figure 10 is Manipure FIG. 11 is a perspective view of an embodiment showing a working state, FIG. 12 is a perspective view of another embodiment showing a working state, and FIG. 13 is a schematic diagram of a method of storing a module. Fig. 14, Fig. 14 is a schematic diagram of the capturing mechanism, Fig. 15 is an explanatory view of the capturing step, Fig. 16 is a sectional view of the coupling mechanism, (A) shows a state where the modules are separated, and (B) shows a state where the modules are coupled. Each state is shown. FIG. 17 is a front view of the coupling mechanism, in which (A) shows the back of the module and (B) shows the front of the module. FIG. 18 is a system configuration diagram of each module, FIG. 19 is a system configuration diagram of a manipulation module, FIG. 20 is a system configuration diagram of a propulsion module, and FIG. 21 is a manipulator control subsystem and a visual processing subsystem of the manipulation module. Configuration diagram, Fig. 22 is the configuration diagram of the propulsion and attitude control subsystem of the manipulation module, Fig. 23 is the configuration diagram of the docking control subsystem of the manipulation module, Fig. 24 is the configuration diagram of the power management subsystem of the manipulation module, Fig. 25 Is the configuration diagram of the communication control subsystem of the manipulation module, FIG. 26 is the configuration diagram of the propulsion / posture control subsystem of the propulsion module, FIG. 27 is the configuration diagram of the docking control subsystem of the propulsion module, and FIG. 28 is the visual processing of the propulsion module Subsystem Diagram, Figure 29 is the power management subsystem configuration diagram of a propulsion module, Figure 30 is a schematic diagram showing a bonding state of each module. 10… Manipulation module, 13… 7 degrees of freedom manipulator, 14… 4 degrees of freedom manipulator, 15,16 …… End effector, 17… Wrist stereo camera, 18 …… End effector storage box, 19 …… with certification Stereo vision sensor, 20… 6 degrees of freedom manipulator for sensor, 21,31… Communication antenna, 23,34… Position sensor, 24,35… Propulsion device, 26,38,43,46 …… Coupling mechanism 30 propulsion module 33 illuminated stereo vision sensor 36 solar cell paddle 37 radar 40 mounted ORU module 42 ORU 47 cargo module 52 space Module for boarding aviators.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 俊彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−295772(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Morita 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Co., Ltd. (56) References JP-A-1-295772 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】宇宙用船外活動ロボットを少なくとも、作
業を行うための複数のマニピュレータと、環境認識用セ
ンサと、自己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用
の推進手段と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備した
マニピュレーションモジュールと、 遠距離移動用の推進手段と、自己の位置・姿勢の計測手
段と、近距離移動用の推進手段と、姿勢制御手段と、通
信手段とを具備した推進モジュールとから構成し、 前記マニピュレーションモジュール及び推進モジュール
は前後にそれぞれ共通の結合機構及び被結合機構を有
し、 マニピュレーションモジュール及び推進モジュールをサ
ンドイッチ状に結合・分離可能に構成したことを特徴と
する宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。
At least a plurality of manipulators for performing a task, an environment recognition sensor, self-position / posture measurement means, a short-distance movement propulsion means, and a posture. A control module, a manipulation module including a communication unit, a propulsion unit for long-distance movement, a measurement unit of own position / posture, a propulsion unit for short-distance movement, a posture control unit, a communication unit, The manipulation module and the propulsion module have a common coupling mechanism and a coupled mechanism before and after, respectively, and the manipulation module and the propulsion module are configured to be capable of being coupled / separated in a sandwich form. A modularization method for space-based spacecraft activity robots.
【請求項2】宇宙用船外活動ロボットに想定される各種
作業に特有な機能を提供するオプションモジュールをさ
らに含み、該オプションモジュールは前後に請求項1記
載の共通の結合機構及び被結合機構を有し、マニピュレ
ーションモジュール、推進モジュール及びオプションモ
ジュールをサンドイッチ状に結合・分離可能に構成した
ことを特徴とする請求項1記載の宇宙用船外活動ロボッ
トのモジュール化方式。
2. An option module for providing a function specific to various tasks assumed for a space-based outboard activity robot, the option module having a common coupling mechanism and a coupled mechanism according to claim 1 before and after the option module. 2. The modular system for an outboard space robot according to claim 1, wherein the manipulation module, the propulsion module, and the option module are configured to be connected and separated in a sandwich manner.
【請求項3】バス調停マスタ選択サブシステムとモジュ
ール間結合バスを介して、結合された各モジュール間の
通信を可能にしたことを特徴とする請求項1または2記
載の宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。
3. The spacecraft outboard space robot according to claim 1, wherein communication between the connected modules is enabled via a bus arbitration master selection subsystem and a module connection bus. Modular system.
【請求項4】バス調停マスタ選択サブシステムとモジュ
ール間結合バスを介したモジュール間通信方式をとるこ
とによって、前記各種モジュールの中から任意のモジュ
ールの組合せを選択し、任意の順番で前記各種モジュー
ルを結合可能としたことを特徴とする請求項1または2
記載の宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。
4. An inter-module communication system via a bus arbitration master selection subsystem and an inter-module coupling bus to select an arbitrary combination of modules from among the various modules, and to select the various modules in an arbitrary order. 3. The apparatus according to claim 1, wherein
Modularization system of the spacecraft outboard activity robot described.
【請求項5】前記各モジュールの結合機構と被結合機構
を結合することにより、宇宙基地構造体に各モジュール
を積層して格納することを特徴とする請求項1又は2記
載のモジュール化された宇宙用船外活動ロボットの格納
方法。
5. The modularized module according to claim 1, wherein the modules are stacked and stored in the space base structure by coupling the coupling mechanism of each module and the coupled mechanism. Storage method for space-based spacecraft robots.
【請求項6】宇宙基地構造体に前記結合機構と同様な結
合機構を有するリモートマニピュレータシステムを設
け、該リモートマニピュレータシステムの結合機構で前
記各モジュールの一つを結合して、請求項1または2記
載のモジュール化された宇宙用船外活動ロボットをリモ
ートマニピュレータシステムにより制御することを特徴
とする宇宙用船外活動ロボットの制御方法。
6. A remote manipulator system having a coupling mechanism similar to the coupling mechanism provided in the space base structure, and one of the modules is coupled by the coupling mechanism of the remote manipulator system. A method for controlling a spacecraft external space robot, comprising controlling the modularized spacecraft outer space robot according to the above description using a remote manipulator system.
【請求項7】前記各モジュールの形状を多角柱(円柱に
含む)形状とし、中心軸方向の前後に前記結合機構及び
被結合機構を有することを特徴とする請求項1または2
記載の宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。
7. The module according to claim 1, wherein each of the modules has a polygonal column shape (including a cylindrical column), and the coupling mechanism and the coupled mechanism are provided before and after in the central axis direction.
Modularization system of the spacecraft outboard activity robot described.
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