JP2699901B2

JP2699901B2 - 宇宙ロボット

Info

Publication number: JP2699901B2
Application number: JP7002318A
Authority: JP
Inventors: 春樹綾田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH08192379A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は宇宙ロボットに関し、特
に作業性向上を図った宇宙ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人工衛星等の宇宙航行体の修理・
メンテナンス等を行う役割を持ち、宇宙空間を自由に飛
行する宇宙ロボットは宇宙航行体としての機能とロボッ
トとしての機能とを有していた。

【０００３】図２は従来の宇宙ロボットの一例の斜視図
である。従来の宇宙ロボットは、作業用ロボットアーム
５０と、視覚センサ５１と、宇宙ロボットの航法誘導を
行う航法誘導装置（不図示）と、宇宙ロボットのデータ
を地上局へ伝送し、かつ地上局からの指令を受信する通
信装置（不図示）と、地上局とデータ伝送するためのパ
ラボラアンテナ５２と、電源電力を生成する電力生成装
置（不図示）と、電力生成のための太陽エネルギーを収
集する太陽電池パドル５３とを有していた。

【０００４】そして、通信装置で受信した地上局からの
指令に基づいてロボットアーム５０を操作し、他の人工
衛星の修理等を行っていた。

【０００５】また、（１）特開平１−１８５４０８号公
報に、水力発電所の管内点検作業を行うロボットを前処
理ユニットと、測定ユニットと、電源ユニットとに分け
てそれぞれ台車に搭載することにより、小径管の管内点
検を自動化することを可能とした技術が開示されてい
る。

【０００６】（２）実開平４−１０２００４号公報に、
水中用清掃ロボットを複数の傾斜センサを有するロボッ
ト本体と、このロボット本体とは別個に設けられ、この
ロボットの姿勢を制御する外部装置とで構成することに
より、ロボットが清掃時に横転するのを防止した技術が
開示されている。

【０００７】（３）特開平４−３３１０８４号公報に、
マニュピュレータの外乱を算出し、そのデータを用いて
３軸モーメンタムホイールを制御することにより、マニ
ュピュレータの構造に依存することなく本体の姿勢を保
持させるようにした宇宙ロボットが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の宇宙ロ
ボットは、宇宙ロボットの視覚センサデータ、ロボット
アーム関節角データ等の多量のデータを地上局に伝送す
るために、指向性のアンテナを装備しなければならなか
った。この指向性のアンテナは、たとえばパラボラ型の
ような大型アンテナであり、かつアンテナを指向させる
ためのポインティング制御装置およびポインティングメ
カニズムを装備するため、宇宙ロボットが作業対象の宇
宙航行体に接近し、あるいは接合し、狭い作業領域また
は指向を遮る作業領域において作業することが困難であ
った。

【０００９】また、宇宙ロボットの姿勢は任意の姿勢を
取り、かつ動作が俊敏であることを要求されるため、ア
ンテナを指向させるためのポインティング制御装置およ
びポインティングメカニズムが複雑となり、また、アン
テナ駆動の反力が宇宙ロボットの姿勢に悪い影響を及ぼ
すという問題点があった。

【００１０】さらに、宇宙ロボットの電力は太陽電池パ
ドルによって生成されるため、この太陽電池パドルを太
陽方向に指向させなければならず、したがってパラボラ
型アンテナと同様の問題点があった。

【００１１】また、先行技術（１）は、前処理ユニッ
ト、測定ユニットおよび電源ユニットと制御装置との間
は光ファイバー動力複合ケーブルで接続され、ユニット
と制御装置間のデータ伝送は有線通信で行われるもので
あり、この通信を無線で行う技術は開示されていない。

【００１２】また、先行技術（２）には、ロボット本体
用の電源を外部装置の電源より小容量で済ませる技術は
開示されていない。

【００１３】また、先行技術（３）には、宇宙ロボット
を作業ユニットと作業支援ユニットとの２つに分ける技
術は開示されていない。

【００１４】そこで本発明の目的は、狭い空間での作業
が容易で、かつ指向性アンテナおよび太陽電池パドルの
駆動による外乱の影響を受けずに作業させることが可能
な宇宙ロボットを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、作業ユニットと、前記作業ユニットとは独
立して設けられた作業支援ユニットとを含み、前記作業
ユニットは、作業用ロボットアームと、作業対象物を視
覚する視覚センサと、前記作業ユニットの航法誘導を行
う航法誘導制御装置と、前記作業支援ユニットとデータ
伝送を行う通信装置と、前記通信装置と前記作業支援ユ
ニット間にてデータ伝送するためのアンテナであり指向
性アンテナに比べ小型の無指向性アンテナと、前記作業
ユニットに電源を供給するバッテリとを有し、前記作業
支援ユニットは、前記作業ユニットと地上局間のデータ
伝送を中継する中継装置と、前記中継装置と前記作業ユ
ニットの通信装置間にてデータ伝送するための無指向性
アンテナと、前記中継装置と前記地上局間にてデータ伝
送するための指向性アンテナと、前記作業支援ユニット
に供給する電力を生成する電力生成装置とを有すること
を特徴とする。

【００１６】

【作用】宇宙ロボットを作業ユニットと作業支援ユニッ
トとの２つに独立させ、これらのユニットを協調動作さ
せるようにする。そして実際の作業を行う作業ユニット
にはロボットアーム等作業に必要な最小限の機材を搭載
し、それ以外に必要な地球局との通信装置と電力生成装
置等は作業支援ユニットに搭載する。このように作業ユ
ニットに搭載する機材を減らすことにより、作業ユニッ
トを小形化することができ、かつ作業ユニットから外乱
発生の原因となる指向性アンテナと太陽電池パドルを除
去することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る宇宙ロボット
の一実施例の模式説明図である。また、同図（Ａ）は作
業ユニットの模式説明図、同図（Ｂ）は作業支援ユニッ
トの模式説明図である。なお、従来例と同様な構成部分
には同一番号を付し、その説明を省略する。

【００１８】宇宙ロボットは作業ユニット１と作業支援
ユニット１１とからなる。

【００１９】作業ユニット１は、作業用ロボットアーム
５０と、作業対象物を視覚する視覚センサ５１と、作業
ユニット１の航法誘導を行う航法誘導制御装置２と、作
業支援ユニット１１とデータ伝送を行う通信装置３と、
この通信装置３用の無指向性アンテナ４と、作業ユニッ
ト１に電力を供給するバッテリ５とからなる。

【００２０】作業支援ユニット１１は、作業ユニット１
と地上局間のデータ伝送を中継する中継装置１２と、作
業ユニット１とデータ伝送するための無指向性アンテナ
１３と、地上局とデータ伝送するための指向性アンテナ
（本実施例ではパラボラ型アンテナ）５２と、作業支援
ユニット１１に供給する電力を生成する電力生成装置１
４と、電力生成のための太陽エネルギーを収集する太陽
電池パドル５３と、作業支援ユニット１１の姿勢軌道を
制御する姿勢軌道制御装置５４とからなる。

【００２１】この構成により、作業支援ユニット１１
は、中継装置１２によりパラボラ型アンテナ５２を介し
て地上局とデータ伝送を行い、地上局からの指令に基づ
いて無指向性アンテナ１３を介して作業ユニット１に作
業指令データを送信する。

【００２２】一方、作業ユニット１は、作業支援ユニッ
ト１１から送信された作業指令データを無指向性アンテ
ナ４を介して通信装置３で受信し、この作業指令データ
に基づいて視覚センサ５１で作業対象物である他の宇宙
航行体の位置を確認しつつ作業用ロボットアーム５０に
より作業を行う。また、作業ユニット１から作業支援ユ
ニット１１に対して作業指令データに対する応答データ
が送信される。

【００２３】このように作業ユニット１と作業支援ユニ
ット１１とは協調動作を行い、これらユニット間の距離
は数ｍから十数ｍに保持される。さらに、作業支援ユニ
ット１１は、作業ユニット１及び地上局との通信回線が
確保できる位置に制御される。このように、作業ユニッ
ト１と作業支援ユニット１１間は近距離に保持されるた
め、これらの間で多量のデータ伝送を行う通信装置３と
して、例えば、ＵＨＦ帯の近距離用無線機を用い、また
アンテナとして無指向性アンテナ４、例えばホイップア
ンテナを用いることができる。

【００２４】また、作業支援ユニット１１は電力生成装
置１４と太陽電池パドル５３とを備え、太陽電池パドル
５３で収集した太陽エネルギーを電力生成装置１４にて
電力に変換し、この電力を中継装置１２および姿勢軌道
制御装置５４に供給する。

【００２５】一方、作業ユニット１はユニット内に備え
たバッテリ５により通信装置３と航法誘導制御装置２と
に電力を供給し、バッテリ５が放電した場合は作業支援
ユニット１１と結合（ドッキング）して作業支援ユニッ
ト１１から電力の供給を受ける。このように作業支援ユ
ニット１１はバッテリ５を充電する機能も有している。

【００２６】また、作業支援ユニット１１は地上局から
の指令に基づいて姿勢軌道制御装置５４により作業支援
ユニット１１の姿勢制御を行い、作業ユニット１は地球
局からの指令に基づいて航法誘導制御装置２により作業
ユニット１の航法誘導を行う。

【００２７】なお、指向性アンテナとしてはパラボラ型
アンテナの他、角錐または円錐型のホーン型アンテナを
用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、宇宙ロボットを作業ユ
ニットと作業支援ユニットとに分離し、実際の作業を行
う作業ユニットにはパラボラ型アンテナや太陽電池パド
ルという大型部材を設けないよう構成したため、作業ユ
ニットの小形化を図ることができる。従って、狭い空間
で作業することおよび指向を遮断する作業領域で作業す
ることが可能となる。

【００２９】さらに、作業ユニットの通信装置のアンテ
ナとして無指向性アンテナを用い、かつ電源としてバッ
テリを用いたので、指向性アンテナおよび太陽電池パド
ルの駆動によって発生する外乱はなく、このため作業ユ
ニットの姿勢制御を容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る宇宙ロボットの一実施例の模式説
明図である。

【図２】従来の宇宙ロボットの一例の斜視図である。

【符号の説明】

１作業ユニット２航法誘導制御装置３通信装置４，１３無指向性アンテナ５バッテリ１１作業支援ユニット１２中継装置１４電力生成装置５０作業用ロボットアーム５１視覚センサ５２指向性アンテナ５３太陽電池パドル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作業ユニットと、前記作業ユニットとは
独立して設けられた作業支援ユニットとを含み、前記作業ユニットは、作業用ロボットアームと、作業対
象物を視覚する視覚センサと、前記作業ユニットの航法
誘導を行う航法誘導制御装置と、前記作業支援ユニット
とデータ伝送を行う通信装置と、前記通信装置と前記作
業支援ユニット間にてデータ伝送するためのアンテナで
あり指向性アンテナに比べ小型の無指向性アンテナと、
前記作業ユニットに電源を供給するバッテリとを有し、前記作業支援ユニットは、前記作業ユニットと地上局間
のデータ伝送を中継する中継装置と、前記中継装置と前
記作業ユニットの通信装置間にてデータ伝送するための
無指向性アンテナと、前記中継装置と前記地上局間にて
データ伝送するための指向性アンテナと、前記作業支援
ユニットに供給する電力を生成する電力生成装置とを有
する、ことを特徴とする宇宙ロボット。