JP2661378B2 - 組立型アンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボットマニピュレータ
などを用いて組み立てるための組立型アンテナに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、宇宙などで使用するための組立型
アンテナが試作されていたが、これらの組立型アンテナ
においては、一枚の中央鏡と複数の分割鏡からなり、各
接合面には、マニピュレータで組み立てられるような結
合機構及び位置決め案内機構を設けたものがあった。

【０００３】例えば、図７に示すように、分割鏡４に単
なる位置決めのためのピン４１，４２を設け、中央鏡３
に穴３１，３２を設けたものである。

【０００４】又、マニピュレータによる組立操作を容易
にするため、コーン状のガイドとガイドピンとを２対設
けたアンテナも第３３回宇宙科学技術連合講演会講演集
（１９８９）ｐｐ１１０〜ｐｐ１１１に記載されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の組立型
アンテナでは、単に組立を行うことは可能であるが、マ
ニピュレータによる位置決め操作は困難であり、分割鏡
の位置決め誘導方式やマニピュレータを用いた組立操作
の操作性に対する考慮は充分なされていなかった。

【０００６】また、後者のアンテナでは機械的なガイド
を設けているため最終的な組立操作は容易化している
が、ガイドの結合可能範囲までのマニピュレータアーム
の誘導方法や分割鏡の把持については検討されていな
い。

【０００７】実際に組立型アンテナが使用される場所は
宇宙空間など人間が直接作業することが困難な環境であ
り、人間の代わりにロボットを用いて組立を行なうた
め、その操作は容易かつ信頼性の高い作業が望まれる。

【０００８】本発明の目的はこれらの課題を解決した組
立型アンテナを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の組立型アンテナ
は、回転手段を設けた中央鏡と、この中央鏡にそれぞれ
接合する複数の分割鏡とを具備し、前記中央鏡に中央鏡
固定部と、この中央鏡固定部に対し前記回転手段により
回転する中央鏡回転部とを備え、この中央鏡回転部の前
記分割鏡とそれぞれ接合する複数の接合面に、分割鏡結
合補助手段と、位置情報伝達手段と、位置決め誤差補正
のための位置決め案内手段とをそれぞれ有し、前記中央
鏡固定部に、前記位置情報伝達手段を介して前記分割鏡
の位置姿勢情報を計測するための視覚センサを有し、前
記分割鏡の前記中央鏡と接合する面に、前記分割鏡の位
置姿勢情報を示す組立用ターゲットと、前記位置決め案
内手段と接合して位置決め誤差を補正する位置決め案内
補助手段と、前記分割鏡結合補助手段と結合する分割鏡
結合手段とを有し、前記分割鏡を組立るときに把持する
部分に、把持グリップと、分割鏡把持位置を示す把持用
ターゲットとを有している。

【００１０】

【作用】本発明による組立型アンテナの原理作用につい
て図１〜図４を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の組立型アンテナの構成と組
立概念とを説明するための側面図である。又、図２は中
央鏡回転部の一部の下面図、図３は分割鏡の組立誘導途
中を示す部分下面図、図４は分割鏡の組立完了直前を示
す部分下面図である。ここでは、一例として分割鏡は８
枚構成とし、図１ではそのうち３枚のみ組み立てられ、
４枚目の組み立て途中の図を示した。

【００１２】図１において、中央鏡は中央鏡回転部１０
０と中央鏡固定部１０とからなり、複数の分割鏡２２
０，２３０，２４０が中央鏡回転部１００に接合されて
おり、分割鏡２１０はマニピュレータで組み立て途中で
ある。

【００１３】中央鏡回転部１００は回転手段１１により
中央鏡固定部１０に対して回転が可能である。中央鏡固
定部１０には各分割鏡の位置姿勢計測のための視覚セン
サ１２を設置する。

【００１４】中央鏡回転部１００には８枚分の分割鏡接
合面があり、分割鏡２１０に対する分割鏡接合面には分
割鏡２１０を結合するための分割鏡結合補助手段１１
１，分割鏡の位置決め誤差を補正するための位置決め案
内手段１１２及び視覚センサ１２へ位置姿勢情報を伝達
するための位置情報伝達手段１１３を設置する。他の分
割鏡接合面についても同種の装置を設置する。

【００１５】一方、分割鏡２１０の接合面には位置決め
案内補助手段２１１，位置姿勢情報を提供するための組
立用ターゲット２１２及び分割鏡結合手段２１３を設け
る。また、分割鏡２１０の把持部には把持グリップ２１
４及び把持用ターゲット２１５を設置する。このとき、
把持用ターゲット２１５と把持グリップ２１４との相対
位置関係は設計上既知となる。

【００１６】位置情報伝達手段１１３は分割鏡２１０の
組立用ターゲット２１２の位置姿勢情報を光学的に視覚
センサ１２に伝達できるように設置し、中央鏡回転部１
００を一定角度（この場合分割鏡の数が８なので、４５
度）矢印の方向へ回転させると、隣の接合面に設置され
た位置情報伝達手段から視覚センサ１２へ次の分割鏡の
組立用ターゲットの位置情報が伝達されるように設置す
る。

【００１７】上述の組立型アンテナの組立において、ま
ず分割鏡２１０の初期配置の概略は既知であるとして、
把持用視覚センサ２１を用いてロボットアーム２０を分
割鏡２１０の近傍までは誘導可能である。保持用視覚セ
ンサ２１から把持用ターゲット２１５の視覚情報が得ら
れると、視覚処理を行い、把持用視覚センサ２１と把持
用ターゲット２１５との相対位置を計測する。これによ
り把持グリップ２１４と把持用視覚センサ２１との相対
位置関係が明らかとなる。従って、ロボットアム２０と
把持用視覚センサ２１との位置関係を予め計測しておけ
ば、自動的に位置決め及び把持動作が可能である。

【００１８】次に、分割鏡２１０の初期配置の概略が既
知であるため、図３に示すように、ロボットアーム２０
で把持した分割鏡２１０を中央鏡１００近傍まで誘導す
ることは容易である。分割鏡２１０を中央鏡１００の近
傍まで誘導すると、視覚センサ１２により分割鏡２１０
の相対位置姿勢を示す組立用ターゲット２１２の視覚情
報が得られる。視覚処理を行なうことにより視覚センサ
１２と組立用ターゲット２１２との相対位置姿勢が得ら
れる。組立完了時の視覚センサ１２と組立用ターゲット
２１２との相対位置姿勢情報を予め計測しておけば、こ
のデータを用いて自動的に位置決めが可能である。

【００１９】また、位置決め操作の際、ある範囲内まで
位置決めされるとあとは、図４に示すように、位置決め
案内手段１１２により機械的にガイドされ、容易に高精
度の自動位置決めが可能となる。

【００２０】分割鏡２１０の組立後、中央鏡回転部１０
０を順次回転させることにより全ての分割鏡について組
立操作は同一方向からの同一操作で行うことが可能であ
る。また、各接合面で位置計測のために使用する視覚セ
ンサ１２は各分割鏡の組み立てに共用することができる
ので、中央鏡は簡素な構成で済む。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について図面
を用いて説明する。

【００２２】図５はマニピュレータを用いて本発明の組
立型アンテナの一実施例の組立を行う場合についての説
明図である。

【００２３】図５には本実施例の組み立て途中における
側面図を図示した。本実施例では分割鏡の構成を８枚と
したが、図５にはそのうち４枚のみを図示した。

【００２４】本実施例では、分割鏡組立用の視覚センサ
１２及び把持用視覚センサ２１にはビデオカメラを用
い、分割鏡結合手段２１３としてはラッチ機構を、位置
情報伝達手段１１３，１４３としては反射ミラーを用い
る。

【００２５】分割鏡２１０の組立用ターゲット２１２及
び把持用ターゲット２１３には立体形状のターゲットマ
ークを用い、図６にその一例を示す。図６のうち（ａ）
はこのターゲットマークの正面図であり、ハッチングを
施した部分が黒色に、又、白抜きの部分が白色に塗装さ
れている。又、（ｂ）はこのターゲットマークの断面図
である。この例では６自由度方向の位置姿勢が計測可能
である。

【００２６】位置決め案内手段１１２，１２２，１４
２，１８２としてテーパのついたボスを、位置決め案内
補助手段２１１としてテーパつきの突起を用いることと
する。

【００２７】ロボットアーム２０を制御するため、ロボ
ットコントローラ２２，ホストコンピュータ２３，視覚
処理装置２４，データ表示装置２５及びデータ入力装置
２６を設置する。また、中央鏡を回転させるための中央
鏡回転駆動装置１３はホストコンピュータ２３に接続さ
れ、ホストコンピュータ２３からの指令に基づき回転駆
動を行なうものとする。

【００２８】本実施例を組み立てる際、まず、作用の項
で述べた方法に従い、分割鏡２１０の近傍までロボット
アーム２０を誘導し、把持用ビデオカメラ２１の画像情
報を視覚処理装置２４に入力する。視覚処理装置２４
は、入力した画像情報より把持用ターゲット２１５の画
像を抽出し、図６（ａ）に図示した各マークの中心座標
や面積などの特徴量を抽出する。予め設計した把持用タ
ーゲット２１５の寸法などの幾何データと計測に使用し
た把持用ビデオカメラ２１のカメラパラメータは既知で
あるとすると、把持用ビデオカメラ２１と把持用ターゲ
ット２１５との相対位置が計算できる。このデータに基
づきロボットアーム２０を動かし、把持グリップ２１４
を自動的に把持することができる。

【００２９】次に、中央鏡回転部１００の分割鏡２１０
との接合面に対して分割鏡２１０の接合面が向き合うよ
うに分割鏡２１０を移動する。分割鏡２１０に設置した
組立用ターゲット２１２の画像を反射ミラー１１３を介
して組立用カメラ１２に入力する。この画像データを視
覚処理装置２４において処理して組立用ターゲット２１
２と組立用カメラ１２との相対位置姿勢を計算する。

【００３０】計算結果に基づき、ロボットアーム２０を
移動し、接合面同士がある程度接近すると、分割鏡２１
０にとりつけた位置決め案内補助手段２１１であるコー
ン状突起が位置決め案内手段１１２であるコーン状ボス
の内部に進入し、コーン状突起の先端がコーン状ボス内
壁にガイドされ、高精度の位置決めが可能となり、分割
鏡結合手段１１２であるラッチ機構と分割鏡結合補助手
段１１１であるラッチピンとが容易に結合可能となる。

【００３１】但し、位置決め案内手段１１２によるガイ
ドが有効に作用するため、ロボットアーム２０の制御に
力情報をフィードバックするアクティブコンプライアン
ス制御を用いるか、または、把持グリップ２１４と分割
鏡２１０との間に機械的なバネによって構成されたパッ
シブコンプライアンス機能を持たせることとする。以上
の操作により一枚分の分割鏡２１０の組立が完了する。

【００３２】次に、ホストコンピュータ２３より中央鏡
回転駆動装置１３に回転開始命令を送ることにより、中
央鏡回転部１００を４５度回転する。後は上述したのと
同様の手続きで、一枚分の分割鏡の組立が行える。以
下、各分割鏡が組み立てられるごとに順次中央鏡回転部
１００を回転することにより、すべての組立動作を同一
の作業手順ですべて自動的に行なうことが可能となる。

【００３３】さらに、各接合面に各位置情報伝達手段を
設置しているため、視覚センサ１２が各分割鏡の総数に
関係なく１組だけで済むという利点がある。

【００３４】以上説明した実施例の構成のなかで、中央
鏡回転手段１１の実施例については同業者にとって容易
に類推し得るものであり、さらに詳細な説明は省略す
る。また、本発明は、各位置決め案内手段や各分割鏡結
合手段を上述した実施例におけるのとは別のものに変更
した場合にも適用でき、同じ効果を得ることができる。

【００３５】さらに、必要に応じて照明用の光源装置や
レーザ装置を視覚センサ１２と同様に中央鏡固定部１０
に設置すれば、これらの装置も各分割鏡の組立に共用し
て使用できるようになる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、マニピュレータなどを
用いて組立作業を行う場合に、組立用，把持用の２種類
のターゲット及び視覚センサを設置することにより、把
持及び組立のための位置決め操作を自動的に行なうこと
が可能である。

【００３７】また、中央鏡を回転することにより、複数
の分割鏡の組立作業が同一の操作で行え、さらに、位置
情報伝達手段を中央鏡の各接合面に、分割鏡の位置計測
用の視覚センサや必要に応じて光源装置を中央鏡固定部
に設置することにより、これらの視覚センサや光源装置
は接合面の数に関係なく、１組で処理可能である。

【００３８】これらのことにより作業時間と労力を節減
できるとともに、組立の信頼性や作業性も向上し、さら
にアンテナ構成の簡素化にも貢献するものである。

【００３９】以上述べたように本発明によれば、ロボッ
トアームなどを用いた組立作業の自動化による組立の信
頼性向上および作業者の負担軽減という課題を解決した
組立型アンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の組立型アンテナの構成と組立概念とを
説明するための側面図である。

【図２】本発明の組立型アンテナの中央鏡回転部の一部
の下面図である。

【図３】本発明の組立型アンテナを組み立てる場合にお
いて１枚目の分割鏡の組立を開始した状態での部分下面
図である。

【図４】同じく１枚目の分割鏡の組立完了直前の状態で
の部分下面図である。

【図５】本発明の一実施例をロボットアームを用いて組
立を行なう場合についての説明図である。

【図６】（ａ）は図５に示す実施例における組立用ター
ゲットおよび把持用ターゲットであるターゲットマーク
の正面図，（ｂ）は同じく断面図である。

【図７】従来の組立型アンテナの構造を示す部分正面図
である。

【符号の説明】

１０ 中央鏡固定部 １１ 中央鏡回転手段 １２ 視覚センサ １００ 中央鏡回転部 １１１，１２１，１３１，１４１，１８１ 分割鏡結
合補助手段 １１２，１２２，１３２，１４２，１８２ 位置決め
案内手段 １１３，１２３，１３３，１４３，１８３ 位置情報
伝達手段 ２１０，２２０，２３０，２４０ 分割鏡 ２１１ 位置決め案内補助手段 ２１２，２４２ 組立用ターゲット ２１３ 分割鏡結合手段 ２１４ 把持グリップ ２１５ 把持用ターゲット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転手段を設けた中央鏡と、この中央鏡
   にそれぞれ接合する複数の分割鏡とを具備し、前記中央
   鏡に、中央鏡固定部と、この中央鏡固定部に対し前記回
   転手段により回転する中央鏡回転部とを備え、この中央
   鏡回転部の前記分割鏡とそれぞれ接合する複数の接合面
   に、分割鏡結合補助手段と、位置情報伝達手段と、位置
   決め誤差補正のための位置決め案内手段とをそれぞれ有
   し、前記中央鏡固定部に、前記位置情報伝達手段を介し
   て前記分割鏡の位置姿勢情報を計測するための視覚セン
   サを有し、前記分割鏡の前記中央鏡と接合する面に、前
   記分割鏡の位置姿勢情報を示す組立用ターゲットと、前
   記位置決め案内手段と接合して位置決め誤差を補正する
   位置決め案内補助手段と、前記分割鏡結合補助手段と結
   合する分割鏡結合手段とを有し、前記分割鏡を組み立て
   るときに把持する部分に、把持グリップと、分割鏡把持
   位置を示す把持用ターゲットとを有することを特徴とす
   る組立型アンテナ。