JP2888544B2 - Variable shape truss structure - Google Patents

Variable shape truss structure

Info

Publication number
JP2888544B2
JP2888544B2 JP1179744A JP17974489A JP2888544B2 JP 2888544 B2 JP2888544 B2 JP 2888544B2 JP 1179744 A JP1179744 A JP 1179744A JP 17974489 A JP17974489 A JP 17974489A JP 2888544 B2 JP2888544 B2 JP 2888544B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
truss
docking
truss structure
sensor system
variable shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1179744A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0345499A (en
Inventor
憲一 高原
文博 桑原
雄嗣 松崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1179744A priority Critical patent/JP2888544B2/en
Publication of JPH0345499A publication Critical patent/JPH0345499A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2888544B2 publication Critical patent/JP2888544B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、形状を自由に変えることができるトラス構
造体に係わり、特にドッキング機構を備え、宇宙空間に
おいてドッキング対象物に対して結合・分離を行うこと
によって、宇宙基地や大形アンテナの基本構造、宇宙基
地内で物資の移動を行うマニピュレータなどに使用可能
なトラス構造体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a truss structure capable of freely changing its shape, and particularly to a truss structure provided with a docking mechanism, which can be used for docking objects in outer space. The present invention relates to a truss structure that can be used as a basic structure of a space base or a large antenna, a manipulator that moves materials in the space base, or the like by performing coupling / separation with respect to the truss.

(従来の技術) 大形の宇宙構造物は、一般にこれを打ち上げるロケッ
トの重量ならびに容積の制限から軽量で収納効率の高い
折り畳み構造となっている。この折り畳み構造として、
様々な展開構造が提案されている。その中で単に展開・
収納を行うだけでなく、スペースクレーンなどに応用で
きる形状可変のトラス構造体が知られている。たとえ
ば、特開昭60−123293号公報に示されている可変立体ト
ラス構造体は、一部の構成部材の長さを変えて一次元の
伸縮ならびに屈曲動作を行なう機能を備え、宇宙構造物
でありながら形を変えることによって種々の用途に応用
することができる。
(Prior Art) Large space structures generally have a folding structure that is lightweight and has high storage efficiency due to the limitations of the weight and volume of a rocket that launches the spacecraft. As this folding structure,
Various deployment structures have been proposed. In that, simply expand
2. Description of the Related Art A truss structure having a variable shape that can be applied not only to storage but also to a space crane or the like is known. For example, a variable space truss structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-123293 has a function of performing one-dimensional expansion and contraction and bending operations by changing the length of some constituent members. By changing the shape as it is, it can be applied to various uses.

(発明が解決しようとする課題) ところで、従来の可変立体トラス構造体は、個々のモ
ジュールトラスが剪断および曲げ変形の両方の機能を備
えているため、一つの部材の長さを変えたときに全体の
形状がどのように変形するかが解りにくい。つまり、形
状を可変する際の制御アルゴリズムが複雑であり、形状
を制御する計算機の計算容量ならびに計算時間の増大を
招くという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) Meanwhile, in the conventional variable space truss structure, since each module truss has both shearing and bending deformation functions, when the length of one member is changed. It is difficult to understand how the entire shape is deformed. That is, there is a problem that the control algorithm for changing the shape is complicated, and the calculation capacity and the calculation time of the computer for controlling the shape are increased.

また、典型的な可変トラス構造体は、宇宙基地内で物
資の移動を行うマニピュレータなどに使うことができる
が、ドッキングの機能がないため拡張性に欠け、宇宙基
地や大形アンテナの基本構造に適用することはできな
い。
In addition, a typical variable truss structure can be used for manipulators that move goods within the space base, but lacks the docking function and lacks expandability, making it a basic structure for space bases and large antennas. Not applicable.

また、結合・分離機構を備えた宇宙構造物としては、
人工衛星やスペースシャトルなどが知られているが、例
えば、スペースシャトルと宇宙基地のドッキングのよう
に両者がゆっくり近づいても、結合の瞬間は僅かではあ
るが互いに衝突しまうという問題がある。したがって、
この衝突により結合・分離機構を破損したり、耐久性が
低下するという問題が生じる。
In addition, as a space structure with a coupling / separation mechanism,
Artificial satellites, space shuttles, and the like are known. For example, there is a problem that, even when the two slowly approach each other as in docking of a space shuttle and a space station, the moment of coupling is small, but they collide with each other. Therefore,
The collision may cause a problem that the coupling / separation mechanism is damaged or durability is reduced.

さらに、従来のドッキング装置では、ドッキング対象
物との相対位置を正確に検出する手段を備えていないの
で、ドッキング時に衝突が起こる虞がある。
Furthermore, since the conventional docking device does not include a means for accurately detecting the relative position with respect to the docking target, a collision may occur at the time of docking.

そこで本発明は、形状を可変するための制御を容易化
でき、しかもドッキング対象物に対して正確にかつ加速
度をほぼゼロにした状態でドッキング可能で、そのうえ
マニピュレータは勿論のこと宇宙基地や大型アンテナの
基本構造物として用いることができる形状可変トラス構
造体を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention makes it possible to easily perform control for changing the shape, and to dock the docking target accurately and with almost zero acceleration. In addition to the manipulator, the present invention can be applied to a space station or a large antenna. It is an object of the present invention to provide a deformable truss structure that can be used as a basic structure of the present invention.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、複数のトラス
構成部材と各トラス構成部材を相互に連結するジョイン
トとからなるモジュールトラスを組み合わせて構成さ
れ、一部のトラス構成部材の長さを変えてトラス全体の
形状を可変できるトラス構造体において、前記トラス構
造体は、一部のトラス構造部材の長さを可変させて剪断
的な変形を行う剪断変形モジュールトラスと一部のトラ
ス構成部材の長さを可変させて曲げ変形を行う曲げ変形
モジュールトラスとを組合せ、かつ重心に対して対称的
に変形可能に構成されており、前記トラス構造体の端部
には、該トラス構造体をレーザ光反射器の設置されてい
るドッキング対象物に連結させるドッキング機構と、前
記レーザ光反射器と組み合わせて前記ドッキング対象物
の方向を検出する系および前記ドッキング対象物との相
対的な傾きを検出する系からなるセンサシステムとが搭
載されていることを特徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention combines a module truss comprising a plurality of truss components and a joint for interconnecting the truss components. In a truss structure which is configured and can change the shape of the whole truss by changing the length of some truss components, the truss structure is formed by changing the length of some truss members and causing shear deformation. And a bending deformation module truss that performs bending deformation by changing the length of some truss component members, and is configured to be symmetrically deformable with respect to the center of gravity. At the end of the structure, a docking mechanism for connecting the truss structure to a docking target on which the laser light reflector is installed, and a combination with the laser light reflector A sensor system comprising a relative tilt detecting the system of the system and the docking object for detecting the direction of the docking object is characterized in that it is equipped with Te.

なお、前記センサシステムは、前記ドッキング対象物
に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射装置と上記ド
ッキング対象物に搭載されている前記レーザ光反射器と
してのコーナキューブリフレクタからの反射光を受光し
て上記ドッキング対象物の位置を検出するレーザ位置検
出器とを備えた第1のセンサシステムと、前記ドッキン
グ対象物との相対的な傾きを検出する複数の変位センサ
を備えた第2のセンサシステムとから構成されているこ
とが好ましい。
Note that the sensor system receives reflected light from a corner cube reflector as the laser light reflector mounted on the docking object and a laser light emitting device that emits laser light toward the docking object. A first sensor system having a laser position detector for detecting the position of the docking object, and a second sensor system having a plurality of displacement sensors for detecting a relative inclination with respect to the docking object. It is preferable to be composed of

(作用) 本発明の形状可変トラス構造体は、剪断的な変形を行
う剪断モジュールトラスと曲げ変形を行う曲げモジュー
ルトラスとで構成されているため、剪断的な変形を行う
場合には剪断変形モジュールトラスを動かせば良く、曲
げ変形を行う場合には曲げモジュールトラスを動かせば
良い。したがって、駆動動作が単純で制御アルゴリズム
も簡単であり、制御用計算機に対する負担が小さい。
(Operation) Since the variable shape truss structure of the present invention is composed of the shear module truss that performs shear deformation and the bending module truss that performs bending deformation, the shear deformation module is used when performing shear deformation. The truss may be moved, and when performing bending deformation, the bending module truss may be moved. Therefore, the driving operation is simple, the control algorithm is simple, and the load on the control computer is small.

一方、トラス構造体に搭載されたセンサシステムは次
のように作用する。すなわち、ドッキング対象物へのド
ッキングの初期動作として、曲げ変形モジュールトラス
を動かし、レーザ光を走査してドッキング対象物の方向
を検出する。その後、形状可変トラス構造体を、その重
心を中心にして対称となるように変形させ、この状態で
ドッキング機構をドッキング対称物に近づける。このよ
うに重心を中心に対称な形状にすることによって、ドッ
キングの際に生じる加速度をほぼゼロにすることができ
る。
On the other hand, the sensor system mounted on the truss structure operates as follows. That is, as an initial operation of docking to the docking target, the bending truss module truss is moved, and the direction of the docking target is detected by scanning the laser beam. Thereafter, the deformable truss structure is deformed to be symmetrical about its center of gravity, and in this state, the docking mechanism is brought closer to the docking symmetrical object. By making the shape symmetrical about the center of gravity in this way, the acceleration generated at the time of docking can be made substantially zero.

また、センサシステムは、ドッキング機構をドッキン
グ対象物に近づけたとき、ドッキング機構とドッキング
対象物との相対的な傾きを検出し、この傾きを補正する
ように曲げ変形モジュールトラスを動作させる。
In addition, when the docking mechanism approaches the docking target, the sensor system detects a relative tilt between the docking mechanism and the docking target, and operates the bending deformation module truss to correct the tilt.

(実施例) 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説
明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図には、本発明の一実施例に係わる形状可変トラ
ス構造体が示されている。形状可変トラス構造体1は、
剪断的な変形を行う4つの剪断変形モジュールトラス2
と、曲げ変形を行う2つの曲げ変形モジュールトラス3
と、形状可変トラス構造体1の両端に固着され、ドッキ
ングに必要なセンサが取り付けられているドッキング部
4と、ドッキングの相手側となるドッキング対象物5か
ら構成されている。
FIG. 1 shows a variable shape truss structure according to one embodiment of the present invention. The variable shape truss structure 1
Four shear deformation module truss 2 that performs shear deformation
And two bending deformation module trusses 3 that perform bending deformation
And a docking part 4 which is fixed to both ends of the shape-variable truss structure 1 and to which sensors necessary for docking are attached, and a docking object 5 which is a counterpart of docking.

第2図には剪断変形モジュールトラス2、第3図には
曲げ変形モジュールトラス3、第4図にはドッキング部
4およびセンサシステムの構成が図示されている。
FIG. 2 shows the shear deformation module truss 2, FIG. 3 shows the bending deformation module truss 3, and FIG. 4 shows the configuration of the docking unit 4 and the sensor system.

まず、剪断変形モジュールトラスについて説明する。 First, the shear deformation module truss will be described.

第2図に示す剪断変形モジュールトラス2は、トラス
構成部材としての2本の縦材6a,6bと、2本の横材7a,7b
と、4個のヒンジブロック(ジョイント)8a,8b,8c,8d
と、ボールネジ9を回転駆動するアクチュエータ10およ
びボールネジのナット11が取り付けられた斜材12とから
構成されている。縦材6a,6bおよび斜材12は、それぞれ
ヒンジブロック8a,8b,8c,8dの内の2つに回転自在に取
り付けられている。一方、2本の横材7a,7bは、各々ヒ
ンジブロック8a,8b,8c,8dの内の2つに固着されてい
る。そして、剪断変形モジュールトラス2では、ボール
ネジ9をサーボモータ等からなるアクチュエータ10によ
って回転駆動すると、斜材12の軸方向の長さが可変され
る。例えば、斜材12の軸方向の長さを伸長すると、ヒン
ジブロック8bとヒンジブロック8c間の距離が長くなり、
同時にヒンジブロック8aとヒンジブロック8d間の距離が
短くなる。従って、この剪断変形モジュールトラス2
は、平行四辺形となる。さらに、この斜材12を伸長すれ
ば、斜材12、縦材6a,6b、横材7a,7bがほぼ直線状にな
り、畳まれた状態となる。
The shearing module truss 2 shown in FIG. 2 has two vertical members 6a and 6b and two horizontal members 7a and 7b as truss constituent members.
And four hinge blocks (joints) 8a, 8b, 8c, 8d
And an oblique member 12 to which an actuator 10 that rotationally drives the ball screw 9 and a nut 11 of the ball screw are attached. The vertical members 6a, 6b and the diagonal member 12 are rotatably attached to two of the hinge blocks 8a, 8b, 8c, 8d, respectively. On the other hand, the two cross members 7a and 7b are fixed to two of the hinge blocks 8a, 8b, 8c and 8d, respectively. In the shear deformation module truss 2, when the ball screw 9 is driven to rotate by an actuator 10 such as a servomotor, the length of the diagonal member 12 in the axial direction is changed. For example, if the length of the diagonal member 12 in the axial direction is increased, the distance between the hinge block 8b and the hinge block 8c increases,
At the same time, the distance between the hinge blocks 8a and 8d is reduced. Therefore, this shear deformation module truss 2
Becomes a parallelogram. Further, when the diagonal member 12 is extended, the diagonal member 12, the vertical members 6a and 6b, and the horizontal members 7a and 7b become substantially straight and folded.

次に、曲げ変形モジュールトラスについて説明する。 Next, the bending deformation module truss will be described.

第3図に示す曲げ変形モジュールトラス3は、2本の
横材13a,13bと、2本の縦材16,20と、4個のヒンジブロ
ック15a,15b,15c,15dとを備え、一方の縦材16は、スラ
イド機構を内蔵し、伸縮自在に形成されている。また、
他方の縦材20にはナット19およびこのナット19に螺合す
るホールネジ17を備えたアクチュエータ18が連結され、
アクチュエータ18を回転駆動させることにより、モジュ
ールトラス3の一辺を伸縮させることができる。また、
横材13aは、ヒンジブロック15a,15bに固着され、横材13
bは、ヒンジブロック15c,15dに固着されている。縦材16
の両端部は、ヒンジブロック15b,15cに回動自在に取り
付けられ、縦材20の一端とアクチュエータ18の基端は、
ヒンジブロック15a,15dに回動自在に取り付けられてい
る。さらに、曲げ変形モジュールトラス3は、4本の斜
材14a,14b,14c,14dを備え、斜材14a,14bは、ヒンジブロ
ック15a,15bに固着され、斜材14c,14dは、ヒンジブロッ
ク15c,15dに固着されている。さらに、斜材14a,14bは、
回転ヒンジ21aに固着され、斜材14c,14dは、回転ヒンジ
21bに固着されている。回転ヒンジ21aと回転ヒンジ21b
は、回動自在に軸止されている。従って、横材13a、斜
材14a、斜材14bで構成される三角状部と、横材13b、斜
材14c、斜材14dで構成される三角状部は、回転中心22を
中心に回動することができる。
The bending module truss 3 shown in FIG. 3 includes two cross members 13a, 13b, two vertical members 16, 20, and four hinge blocks 15a, 15b, 15c, 15d. The vertical member 16 has a built-in slide mechanism and is formed to be stretchable. Also,
An actuator 18 having a nut 19 and a hole screw 17 screwed to the nut 19 is connected to the other vertical member 20,
By rotating the actuator 18, one side of the module truss 3 can be expanded and contracted. Also,
The cross member 13a is fixed to the hinge blocks 15a and 15b,
b is fixed to the hinge blocks 15c and 15d. Longitudinal member 16
Are rotatably attached to the hinge blocks 15b and 15c, and one end of the vertical member 20 and the base end of the actuator 18 are
It is rotatably attached to the hinge blocks 15a, 15d. Further, the bending deformation module truss 3 includes four diagonal members 14a, 14b, 14c, 14d, the diagonal members 14a, 14b are fixed to hinge blocks 15a, 15b, and the diagonal members 14c, 14d are hinged blocks 15c. , 15d. Furthermore, the diagonal members 14a and 14b
The diagonal members 14c and 14d are fixed to the rotating hinge 21a,
Fixed to 21b. Rotating hinge 21a and rotating hinge 21b
Is rotatably fixed to the shaft. Therefore, the triangular portion composed of the horizontal member 13a, the diagonal member 14a, and the diagonal member 14b, and the triangular portion composed of the horizontal member 13b, the diagonal member 14c, and the diagonal member 14d rotate around the rotation center 22. can do.

上記曲げ変形モジュールトラス3では、ボールネジ17
をアクチュエータ18によって回転駆動すると、縦材20を
含む一辺の軸方向の長さを変えることができる。例え
ば、縦材20を含む一辺の長さを伸長すると、曲げ変形モ
ジュールトラス3の右側の三角状部は、回転中心22を中
心に図中矢印23の方向に回動する。その結果、スライド
機構を内蔵した縦材16は、この回動によって縮小され
る。この縦材16は、曲げ変形モジュールトラス3の駆動
に本来必要のないものであるが、この縦材16にストッパ
ーの機能を付け加えることによって、曲げ変形モジュー
ルトラスを固定した時の剛性を増すことができる。ま
た、縦材16のかわりにアクチュエータが取り付けられた
縦材を設置し、上下の縦材を逆方向に駆動すれば、曲げ
変形モジュールトラス3の回転駆動力を大きくすること
ができる。
In the bending deformation module truss 3, the ball screw 17
Is rotated by the actuator 18, the axial length of one side including the vertical member 20 can be changed. For example, when the length of one side including the vertical member 20 is extended, the triangular portion on the right side of the bending deformation module truss 3 rotates around the rotation center 22 in the direction of the arrow 23 in the drawing. As a result, the vertical member 16 containing the slide mechanism is reduced by this rotation. Although this vertical member 16 is not originally required for driving the bending deformation module truss 3, it is possible to increase rigidity when the bending deformation module truss is fixed by adding a stopper function to the vertical member 16. it can. If a vertical member having an actuator is installed instead of the vertical member 16, and the upper and lower vertical members are driven in opposite directions, the rotational driving force of the bending deformation module truss 3 can be increased.

次に、トラス構造体のドッキング部およびセンサシス
テムについて説明する。
Next, the docking portion of the truss structure and the sensor system will be described.

第1図および第4図に示すドッキング部4は、ドッキ
ング機構30と、第1のセンサシステムとしての捕捉追尾
センサ系26と、第2のセンサシステムとしての近接セン
サ系27とから構成されている。
The docking unit 4 shown in FIGS. 1 and 4 includes a docking mechanism 30, a capture and tracking sensor system 26 as a first sensor system, and a proximity sensor system 27 as a second sensor system. .

ドッキング機構30は、ほぼ円錐台の形状を有し、この
ドッキング機構30がドッキング対象物5に形成されてい
るテーパ状のドッキング口31と嵌合することによってド
ッキングが達成される。ドッキング機構30は、機構ベー
ス32上に設置される。機構ベース32の下側には、連結部
材41を介してセンサベース40が取付けられている。捕捉
追尾センサ系26は、第4図に示すように、半導体レーザ
投光器(レーザ光出射装置)43を備え、この半導体レー
ザ投光器43は、金具42によってセンサベース40に固着さ
れている。半導体レーザ投光器43の前方には、金具44に
よってビームスプリッタ45が設置され、ビームスプリッ
タ45の下方には、光学フィルタ46と、集光レンズ48がレ
ンズホルダ47によって設置されている。さらに、集光レ
ンズ48の下方には、基板49上に取付けられたレーザ位置
検出器51が設置され、この基板49は、センサベース40に
固着されたレンズホルダ40を介して足金具50によって保
持されている。また、このレーザ位置検出器51は、カバ
ー52によって覆われている。
The docking mechanism 30 has a substantially truncated conical shape, and docking is achieved by fitting the docking mechanism 30 with a tapered docking port 31 formed in the docking target 5. The docking mechanism 30 is installed on a mechanism base 32. A sensor base 40 is attached to the lower side of the mechanism base 32 via a connecting member 41. As shown in FIG. 4, the capture and tracking sensor system 26 includes a semiconductor laser projector (laser beam emitting device) 43, and the semiconductor laser projector 43 is fixed to the sensor base 40 by a metal fitting 42. A beam splitter 45 is provided in front of the semiconductor laser projector 43 by a metal fitting 44, and an optical filter 46 and a condenser lens 48 are provided below the beam splitter 45 by a lens holder 47. Further, a laser position detector 51 mounted on a substrate 49 is provided below the condenser lens 48, and the substrate 49 is held by a foot metal fitting 50 via a lens holder 40 fixed to the sensor base 40. Have been. The laser position detector 51 is covered by a cover 52.

このように構成された補足追尾センサ系26では、半導
体レーザ投光器43から出射されたレーザ光は、ビームス
プリッタ45を通りドッキング対象物5に取付けられたコ
ーナーキューブリフレクタ(レーザ光反射器)53に入射
する。コーナーキューブリフレクタ53は、入射したレー
ザ光を平行に返す性質をもっているため、反射されたレ
ーザ光は、ビームスプリッタ45に戻り、さらにこのビー
ムスプリッタ45で反射されてレーザ位置検出器51に入射
する。従って、このレーザ光が検出されれば、レーザ光
の出射方向にドッキング対象物が存在することになり、
捕捉追尾センサ系26が設置されている形状可変トラス構
造体1を基準にしてドッキング対象物5の方向が検出さ
れる。
In the supplementary tracking sensor system 26 configured as described above, the laser light emitted from the semiconductor laser projector 43 passes through the beam splitter 45 and enters the corner cube reflector (laser light reflector) 53 attached to the docking target 5. I do. Since the corner cube reflector 53 has a property of returning the incident laser light in parallel, the reflected laser light returns to the beam splitter 45, is further reflected by the beam splitter 45, and enters the laser position detector 51. Therefore, if this laser light is detected, an object to be docked will be present in the emission direction of the laser light,
The direction of the docking target 5 is detected based on the variable shape truss structure 1 on which the capturing and tracking sensor system 26 is installed.

形状可変トラス構造体1をドッキング対象物5にドッ
キングさせる際には、まず、ドッキングの初期動作とし
て、上記曲げ変形モジュールトラス3を動かしてレーザ
光を走査し、ドッキング対象物5の方向を検出する。そ
の後、形状可変トラス構造体1を変形させ、ドッキング
部30をドッキング対象物5に近付けていく。その際、形
状可変トラス構造体1を重心に対して対称に変形させれ
ば、重心の移動のないドッキングが可能となり、ドッキ
ングの際に生ずる加速度をほぼゼロにすることができ
る。
When docking the deformable truss structure 1 to the docking target 5, the bending deformation module truss 3 is moved and laser light is scanned to detect the direction of the docking target 5 as an initial docking operation. . After that, the deformable truss structure 1 is deformed, and the docking section 30 is moved closer to the docking target 5. At this time, if the deformable truss structure 1 is deformed symmetrically with respect to the center of gravity, docking without movement of the center of gravity becomes possible, and the acceleration generated during docking can be reduced to almost zero.

ここで、第9図を参照しながら重心移動のないドッキ
ングについて説明する。この図では、形状可変トラス構
造体のモジュールトラスを直線Tで、ジョイントを丸記
号Jで示している。
Here, the docking without the movement of the center of gravity will be described with reference to FIG. In this figure, the module truss of the deformable truss structure is indicated by a straight line T, and the joint is indicated by a circle symbol J.

第9図(a)は、形状可変トラス構造体の基本姿勢
を、(b)は、本発明で述べる重心移動のない変形の形
態、(c)は、重心移動が生じる変形の形態をそれぞれ
表している。この物体と共に移動する座標系を考える
と、第9図(a)(b)(c)それぞれの形態の重心
は、この座標系から見ると移動がまったくない。なぜな
ら、一般に宇宙空間における人工衛星などの推進力を持
たない物体は、空間に静止しているか、または等速直線
運動を行っているので、この物体と共に移動する座標系
を考えると、どういう姿勢をとっても重心の移動はない
からである。しかし、第9図(c)では、形状可変トラ
ス構造体に固定された座標系から見れば重心が移動して
いることになる。
9 (a) shows the basic posture of the deformable truss structure, FIG. 9 (b) shows a modification without the movement of the center of gravity described in the present invention, and FIG. 9 (c) shows a modification with the movement of the center of gravity. ing. Considering a coordinate system that moves with this object, the center of gravity in each of FIGS. 9A, 9B, and 9C does not move at all when viewed from this coordinate system. Because, in general, non-propulsive objects such as artificial satellites in outer space are stationary in space or are performing linear motion at a constant velocity, so considering the coordinate system that moves with this object, This is because the center of gravity does not move. However, in FIG. 9 (c), the center of gravity has moved in the coordinate system fixed to the variable shape truss structure.

本発明の形状可変トラス構造体では、第9図(b)の
ように変形させ、形状可変トラス構造体に固定された座
標系から見て重心移動のない変形の形態でドッキングを
行なうものである。したがって、形状可変トラス構造体
は、重心移動に伴う加速度がほぼゼロであり、ソフトな
ドッキングが可能である。
In the deformable truss structure according to the present invention, the docking is performed in such a manner that the truss structure is deformed as shown in FIG. . Therefore, the shape-variable truss structure has almost zero acceleration due to the movement of the center of gravity, and can be softly docked.

上記近接センサ系27は、2個の変位センサ54a,54bを
備え、これらの変位センサ54a,54bは、センサ取付金具5
5によってセンサベース40の両側に個々固着されてい
る。この近接センサ系27は、トラス構造体1のドッキン
グ部30がドッキング対称物5のドッキング口31に近接し
た際に、トラス構造体1に対するドッキング対称物5の
傾きを検出する機能を有している。従って、上記捕捉追
尾センサ系26でドッキング対象物5の方向を検出し、形
状可変トラス構造体1を変形させ、ドッキング部30をド
ッキング対象物5に近付けた時、この近接センサ系27で
得られるドッキング部30とドッキング対象物5の相対的
な傾きの検出信号によって、この傾きを補正するように
曲げ変形モジュールトラス3を動作させれば、ドッキン
グ対象物5のドッキング口31に衝突することなくドッキ
ングが達成される。
The proximity sensor system 27 includes two displacement sensors 54a and 54b, and these displacement sensors 54a and 54b
5, are individually fixed to both sides of the sensor base 40. The proximity sensor system 27 has a function of detecting the inclination of the docking symmetrical object 5 with respect to the truss structure 1 when the docking portion 30 of the truss structure 1 approaches the docking opening 31 of the docking symmetrical object 5. . Therefore, when the direction of the docking target 5 is detected by the capturing and tracking sensor system 26, the deformable truss structure 1 is deformed, and the docking unit 30 is brought close to the docking target 5, the proximity sensor system 27 obtains the information. By operating the bending deformation module truss 3 so as to correct the inclination based on the detection signal of the relative inclination between the docking unit 30 and the docking target 5, the docking unit 31 can be docked without colliding with the docking opening 31 of the docking target 5. Is achieved.

このような構成の形状可変トラス構造体1では、捕捉
追尾センサ系26と近接センサ系27によってドッキング対
象物5の方向と傾きを検出して、自分自身を変形させ、
ドッキング部30をドッキング位置まで誘導するため、ド
ッキング部30とドッキング対象物5が衝突する虞はな
い。従って、信頼性が高く、特に宇宙環境で用いるドッ
キング機構として好適のものである。
In the variable shape truss structure 1 having such a configuration, the direction and the inclination of the docking object 5 are detected by the capture and tracking sensor system 26 and the proximity sensor system 27, and the trousers deform themselves.
Since the docking unit 30 is guided to the docking position, there is no possibility that the docking unit 30 collides with the docking target 5. Therefore, it has high reliability and is particularly suitable as a docking mechanism used in a space environment.

第5図には、本発明に係わる形状可変トラス構造体1
を変形させた状態が示されている。この図では、トラス
構成部材を一本の線で表している。形状可変トラス構造
体1は、左右対称に4個の剪断変形モジュールトラス2
と、2個の曲げ変形モジュールトラス3とから構成され
ている。従って、形状可変トラス構造体1に重心60に対
して対称に変形させれば、全体の回転を発生させること
なく安定して変形させることができる。なお、第5図に
示す形状は、変形の一例であり、第6図、第7図に示す
ような変形も勿論可能である。
FIG. 5 shows a variable shape truss structure 1 according to the present invention.
Is shown in a deformed state. In this figure, the truss components are represented by a single line. The shape-variable truss structure 1 is composed of four shear deformation module trusses 2 symmetrically.
And two bending deformation module trusses 3. Therefore, if the deformable truss structure 1 is deformed symmetrically with respect to the center of gravity 60, the deformable truss structure 1 can be deformed stably without generating rotation as a whole. It should be noted that the shape shown in FIG. 5 is an example of a modification, and of course the modification shown in FIGS. 6 and 7 is also possible.

第6図および第7図には、形状可変トラス構造体の変
形例が示されている。
6 and 7 show a modified example of the variable shape truss structure.

第6図に示す形状可変トラス構造体70は、8個の剪断
変形モジュールトラス2から構成されている。この変形
例に係わる形状可変トラス構造体70では、斜材71の長さ
を変えることにより、全体的に傾きをもった直線形状に
変形させることができる。また、第7図に示す形状可変
トラス構造体80は、第6図に示すものと同様に8個の剪
断変形モジュールトラス2から構成されている。この変
形例に係わる形状可変トラス構造体80は、斜材の長さを
更に変えることにより、曲線的な形状に変形させて、マ
ニピュレータのような宇宙構造物としても使用すること
ができる。
The variable shape truss structure 70 shown in FIG. 6 is composed of eight shear deformation module trusses 2. In the variable shape truss structure 70 according to this modified example, by changing the length of the diagonal member 71, it is possible to transform the entire structure into a linear shape having an inclination. The variable shape truss structure 80 shown in FIG. 7 is composed of eight shear deformation module trusses 2 in the same manner as that shown in FIG. The deformable truss structure 80 according to this modification can be deformed into a curved shape by further changing the length of the diagonal member, and can be used as a space structure such as a manipulator.

次ぎに、本発明に係わる形状可変トラス構造体の制御
システムについて説明する。
Next, a control system for a variable shape truss structure according to the present invention will be described.

第8図には、形状可変トラス構造体1のシステムブロ
ック図が示されている。第8図において、第1図と同一
の部材には同一の符号をつけて詳しい説明は省略する。
FIG. 8 shows a system block diagram of the deformable truss structure 1. 8, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.

形状可変トラス構造体の制御システムは、制御用計算
機90を有し、この制御用計算機90には、上記捕捉追尾セ
ンサ系26を駆動させる捕捉追尾センサドライバ91と近接
センサ系27の信号ラインが接続されている。そして、捕
捉追尾センサドライバ91により、レーザ光の出射および
レーザ位置検出器51の駆動が行われる。さらに、制御用
計算機90には、上記アクチュエータ10,18を駆動するア
クチュエータドライバ92が複数の信号ラインを介して接
続されている。そして、制御用計算機90は、レーザ位置
検出器51の出力信号と近接センサ系27の出力信号に基づ
いて、捕捉追尾を行うために必要な駆動信号と、形状可
変トラス構造体1を変形させるために必要な駆動信号と
を作成し、各駆動信号のタイミングを判断してアクチュ
エータドライバ92に出力する機能を有している。このよ
うに構成された制御システムでは、剪断変形モジュール
トラス2と曲げ変形モジュールトラス3に対して各々独
立して駆動信号を送るため、システムが極めて簡単で効
率的となる。
The control system of the shape-variable truss structure has a control computer 90, which is connected to a signal line of an acquisition tracking sensor driver 91 for driving the acquisition tracking sensor system 26 and a proximity sensor system 27. Have been. Then, the capture and tracking sensor driver 91 emits laser light and drives the laser position detector 51. Further, an actuator driver 92 for driving the actuators 10, 18 is connected to the control computer 90 via a plurality of signal lines. Then, the control computer 90 uses the output signal of the laser position detector 51 and the output signal of the proximity sensor system 27 to drive the signals necessary for performing the capturing and tracking and to deform the shape-variable truss structure 1. And a function for generating the necessary drive signals, determining the timing of each drive signal, and outputting it to the actuator driver 92. In the control system configured as described above, since the drive signal is transmitted independently to the shear deformation module truss 2 and the bending deformation module truss 3, the system becomes extremely simple and efficient.

以上のように、この発明に係わる形状可変トラス構造
体1は、従来とは異なる新しい構造概念を生み出してい
る。すなわち、複数の形状可変トラス構造体1を宇宙空
間に配置し、ドッキング機構を用いて係合・分離を行う
ことにより、目的に応じた宇宙構造物の構築・再構築が
可能となるのである。この形状可変トラス構造体1の空
間的な移動には、ガスジェットなどのスラスタを用いれ
ば良い。また、この形状可変トラス構造体1は、重心を
中心として対称的な変形が可能であり、変形に伴う重心
の移動がない。従って、ドッキング時に生ずる加速度が
ほとんどゼロとなりソフトなドッキングが行える。その
ため、ドッキング部の摩耗がなく耐久性に優れ、信頼性
が高い。
As described above, the variable shape truss structure 1 according to the present invention has created a new structural concept different from the conventional one. That is, by arranging the plurality of variable-shaped truss structures 1 in the outer space and engaging and disengaging them using the docking mechanism, it is possible to construct and reconstruct the space structure according to the purpose. A thruster such as a gas jet may be used for the spatial movement of the variable shape truss structure 1. The deformable truss structure 1 can be deformed symmetrically with respect to the center of gravity, and the center of gravity does not move due to the deformation. Therefore, the acceleration generated during docking becomes almost zero, and soft docking can be performed. Therefore, there is no wear of the docking portion, the durability is excellent, and the reliability is high.

なお、本発明の実施例では、平面トラスについて説明
したが、一般的な立体トラスについても本発明を適用で
きることは当然である。
In the embodiment of the present invention, the plane truss has been described. However, it is obvious that the present invention can be applied to a general three-dimensional truss.

[発明の効果] 上述のように、本発明に係わる形状可変トラス構造体
では、第1のセンサシステムと第2のセンサシステムに
よって、ドッキング対称物の方向と相対的な傾きを検出
して、自分自身を変形させ、ドッキング部をドッキング
位置まで誘導するため、従来問題となっているドッキン
グ部とドッキング対称物との衝突がまったくない。従っ
て、本発明に係わる形状可変トラス構造体は、信頼性が
高く、特に宇宙環境で用いるのに好適である。
[Effect of the Invention] As described above, in the variable shape truss structure according to the present invention, the first sensor system and the second sensor system detect the direction and the relative inclination of the docking symmetric object, and It deforms itself and guides the docking section to the docking position, so that there is no collision between the docking section and the docking symmetrical object, which has been a problem in the past. Therefore, the variable shape truss structure according to the present invention has high reliability and is particularly suitable for use in a space environment.

また、第1のセンサシステムから出射するレーザ光
を、形状可変トラス構造体を構成する曲げ変形モジュー
ルトラスを用いて走査するため、通常必要なミラー駆動
機構を除くことができ、システムの構成が非常に簡略化
される。
Further, since the laser beam emitted from the first sensor system is scanned by using the bending deformation module truss constituting the variable shape truss structure, a mirror drive mechanism which is normally required can be omitted, and the system configuration is extremely low. Simplified.

また、本発明に係わる形状可変トラス構造体は、従来
とは異なる新しい構造概念を生み出している。すなわ
ち、複数の形状可変トラス構造体を宇宙空間に配置し、
ドッキング機構を用いて結合・分離を行うことにより、
目的に応じた宇宙構造物の構築・再構築が可能となるの
である。つまり、宇宙基地や大形アンテナの基本構造、
宇宙基地内で物資の移動を行うマニピュレータなどに適
用可能な宇宙構造物を提供することができる。
Further, the deformable truss structure according to the present invention has created a new structural concept different from the conventional one. That is, a plurality of variable shape truss structures are arranged in space,
By combining and separating using the docking mechanism,
It is possible to build and reconstruct space structures according to the purpose. In other words, the basic structure of a space station or large antenna,
A space structure applicable to a manipulator or the like that moves materials in a space base can be provided.

また、この形状可変トラス構造体は、重心を中心とし
て対称的な変形が可能であり、変形に伴う重心の移動が
ない。従って、ドッキング時に生ずる加速度がほぼゼロ
となり、ソフトなドッキングが行える。そのため、ドッ
キング部の摩耗がなく耐久性に優れ、信頼性が高い。
The deformable truss structure can be deformed symmetrically with respect to the center of gravity, and the center of gravity does not move due to the deformation. Therefore, the acceleration generated during docking becomes almost zero, and soft docking can be performed. Therefore, there is no wear of the docking portion, the durability is excellent, and the reliability is high.

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

第1図は、本発明の一実施例に係わる形状可変トラス構
造体の平面図、第2図は、形状可変トラス構造体を構成
する剪断変形モジュールトラスを示す部分拡大図、第3
図は、形状可変トラス構造体を構成する曲げ変形モジュ
ールトラスを示す部分拡大図、第4図は、ドッキング部
およびセンサシステムを示す縦断面図、第5図は、形状
可変トラス構造体の変形過程の一形態を示す略図、第6
図および第7図は、形状可変トラス構造体の他の変形例
を示す略図、第8図は、本発明の形状可変トラス構造体
の制御システムを示すブロック図、第9図(a),
(b),(c)は、重心移動のない変形を説明するため
の略図である。 1……形状可変トラス構造体、2……剪断変形モジュー
ルトラス、3……曲げ変形モジュールトラス、5……ド
ッキング対象物、6a,6b……縦材(トラス構成部材)、7
a,7b……横材(トラス構成部材)、8a,8b,8c,8d……ヒ
ンジブロック(ジョイント)、12……斜材(トラス構成
部材)、13a,13b……横材、14a,14b,14c,14d……斜材、
15a,15b,15c,15d……ヒンジブロック、16,20……縦材、
30……ドッキング機構、26……捕捉追尾センサ系(第1
のセンサシステム)、43……半導体レーザ投光器(レー
ザ光出射装置)、51……レーザ位置検出器、53……コー
ナーキューブリフレクタ(レーザ光反射器)、54a,54b
……変位センサ。
FIG. 1 is a plan view of a variable shape truss structure according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view showing a shear deformation module truss constituting the variable shape truss structure, FIG.
The figure is a partially enlarged view showing a bending deformation module truss constituting the variable shape truss structure, FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a docking unit and a sensor system, and FIG. 5 is a deformation process of the variable shape truss structure. Schematic diagram showing one embodiment of the sixth aspect
FIG. 7 and FIG. 7 are schematic diagrams showing another modified example of the deformable truss structure. FIG. 8 is a block diagram showing a control system for the deformable truss structure of the present invention.
(B), (c) is a schematic diagram for demonstrating the deformation which does not move a center of gravity. 1 ... variable shape truss structure, 2 ... shear deformation module truss, 3 ... bending deformation module truss, 5 ... docking object, 6a, 6b ... vertical member (truss component member), 7
a, 7b ... horizontal members (truss components), 8a, 8b, 8c, 8d ... hinge blocks (joints), 12 ... diagonal members (truss components), 13a, 13b ... horizontal members, 14a, 14b , 14c, 14d …… Diagonal,
15a, 15b, 15c, 15d …… Hinge block, 16,20 …… Vertical material,
30: Docking mechanism, 26: Capture and tracking sensor system (No. 1
Sensor system), 43 ... Semiconductor laser projector (laser beam emitting device), 51 ... Laser position detector, 53 ... Corner cube reflector (laser beam reflector), 54a, 54b
…… Displacement sensor.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−24741(JP,A) 特開 昭61−200100(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-61-24741 (JP, A) JP-A-61-200100 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数のトラス構成部材と各トラス構成部材
を相互に連結するジョイントとからなるモジュールトラ
スを組み合わせて構成され、一部のトラス構成部材の長
さを変えてトラス全体の形状を可変できるトラス構造体
において、 前記トラス構造体は、一部のトラス構成部材の長さを可
変させて剪断的な変形を行う剪断変形モジュールトラス
と一部のトラス構成部材の長さを可変させて曲げ変形を
行う曲げ変形モジュールトラスとを組合せ、かつ重心に
対して対称的に変形可能に構成されており、 前記トラス構造体の端部には、該トラス構造体をレーザ
光反射器の設置されているドッキング対象物に連結させ
るドッキング機構と、前記レーザ光反射器と組み合わせ
て前記ドッキング対象物の方向を検出する系および前記
ドッキング対象物との相対的な傾きを検出する系からな
るセンサシステムとが搭載されている ことを特徴とする形状可変トラス構造体。
A truss component is constructed by combining a plurality of truss components and a module truss comprising joints for interconnecting the truss components, and the length of some truss components is changed to change the shape of the entire truss. In a truss structure that can be bent, the truss structure is bent by changing the length of some truss components and changing the length of some truss components to perform shear deformation. Combined with a bending deformation module truss that performs deformation, and is configured to be symmetrically deformable with respect to the center of gravity.At the end of the truss structure, the truss structure is provided with a laser light reflector. A docking mechanism for connecting to a docking target, a system for detecting the direction of the docking target in combination with the laser light reflector, and the docking target Variable shape truss structure, characterized in that the relative tilt consists system for detecting the sensor system and is mounted.
【請求項2】前記センサシステムは、前記ドッキング対
象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光出射装置と上
記ドッキング対象物に搭載されている前記レーザ光反射
器としてのコーナキューブリフレクタからの反射光を受
光して上記ドッキング対象物の位置を検出するレーザ位
置検出器とを備えた第1のセンサシステムと、前記ドッ
キング対象物との相対的な傾きを検出する複数の変位セ
ンサを備えた第2のセンサシステムとから構成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の形状可変トラス構
造体。
2. The sensor system according to claim 1, further comprising: a laser beam emitting device for emitting a laser beam toward the docking target; and a reflected light from a corner cube reflector as the laser beam reflector mounted on the docking target. And a second position sensor having a plurality of displacement sensors for detecting a relative inclination with respect to the docking object. The variable shape truss structure according to claim 1, comprising a sensor system of (1).
JP1179744A 1989-07-12 1989-07-12 Variable shape truss structure Expired - Lifetime JP2888544B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179744A JP2888544B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable shape truss structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179744A JP2888544B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable shape truss structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0345499A JPH0345499A (en) 1991-02-27
JP2888544B2 true JP2888544B2 (en) 1999-05-10

Family

ID=16071107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1179744A Expired - Lifetime JP2888544B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable shape truss structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2888544B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8834004B2 (en) 2012-08-13 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Lighting devices with patterned printing of diffractive extraction features
US8807817B2 (en) 2012-08-13 2014-08-19 3M Innovative Properties Company Colorful diffractive luminaires providing white light illumination

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6124741A (en) * 1984-07-12 1986-02-03 名取 通弘 Joint type extensible truss beam
JPS61200100A (en) * 1985-03-01 1986-09-04 三菱電機株式会社 Laser radar for controlling attitude

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0345499A (en) 1991-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5966991A (en) Two degree-of-freedom spherical orienting device
US5673595A (en) Four degree-of-freedom manipulator
US5847528A (en) Mechanism for control of position and orientation in three dimensions
CN111788514B (en) Light turning mirror assembly
US20090015914A1 (en) Scanning wide field telescope and method
Suthakorn et al. A robotic library system for an off-site shelving facility
JP2888544B2 (en) Variable shape truss structure
JP2000296485A (en) Micromanipulator
US5108047A (en) Deployable device, in particular intended for the deceleration of planetary reentry bodies
US4738531A (en) Distributed antenna array location apparatus
JP2019514035A (en) Reaction-compensated steerable platform
CA2235759C (en) Two degree-of-freedom spherical orienting device
JP2004538439A (en) Momentum position control device
US10374526B2 (en) Obstruction detection device and monitor device
JPH0811080A (en) Drive device having 3 degrees of freedom in space
US4854687A (en) Beam steering mirror construction
Das et al. Astrex-a unique test bed for CSI research
JP2987211B2 (en) Articulated reflector device
AU2003300871A1 (en) Optical system
JP3748062B2 (en) Guiding device and guiding method
JP5853730B2 (en) Visual axis control device
CN112373736A (en) Satellite device for omnidirectional observation
JP3809497B2 (en) Spacecraft payload payload / attitude control device
JPH0714276B2 (en) Actuator
Palmieri et al. Inflatable robotic manipulator for space debris mitigation by visual servoing

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080219

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090219

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100219

Year of fee payment: 11