JP4197810B2

JP4197810B2 - Space exploration equipment

Info

Publication number: JP4197810B2
Application number: JP28690099A
Authority: JP
Inventors: 立忠司足
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: JP2001106198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、月や惑星の探査活動に用いられる宇宙探査用走行車等の宇宙探査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の宇宙探査装置としては、例えば、平成４年９月３０日に丸善が発行した『第２版・航空宇宙工学便覧』の第８３０頁および第８３１頁に、宇宙探査用走行車についての若干の記載がある。また、近年では、無人の走行車を用いて長期にわたる探査を行うことが計画されている。
【０００３】
【発明が解決使用とする課題】
ところで、上記したような宇宙探査装置は、例えば長期にわたって月を探査する場合、太陽電池を使用して昼間に探査活動を行い、太陽電池が使用できない夜間は探査活動を休止することとなるが、この際、月面上は昼夜の周期（約２８日間）において表面温度が約−１９０℃〜＋１３０℃の範囲で変動する環境であることから、熱から搭載機器を保護する対策が不可欠であり、とくに、搭載機器を制御するための電子回路装置や主電源であるバッテリを極低温から保護することが重要である。このため、熱保護対策として従来から様々な形式のものが提案されていたが、なおも改善の余地を残しているのが現状であり、熱保護機能のさらなる向上が要望されていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、とくに、探査用の搭載機器を制御するための電子回路装置や主電源であるバッテリを極低温から保護することができる宇宙探査装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる宇宙探査装置は、請求項１として、装置本体の内部に、断熱層を介して、探査用の搭載機器を制御するための電子回路装置と主電源であるバッテリを収納した筐体を備え、筐体と装置本体の間に、電子回路装置およびバッテリと搭載機器の間の通電を断続する断熱スイッチ手段を備え、断熱スイッチ手段が、筐体側に、両端に軸受部を設けた筐体側接触子ホルダを備えると共に、本体側に、両端に軸部を設けた本体側接触子ホルダと、軸部を中心にして本体側接触子ホルダを往復回動させるホルダ駆動部を備え、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダに、本体側接触子ホルダの往復回動に伴って互いに接触離間する通電用接触子を備えると共に、筐体側接触子ホルダの軸受部および本体側接触子ホルダの軸部に、同極による反発作用で軸受部の中心に軸部を非接触状態に保持する磁石を備えている構成とし、請求項２として、装置本体の内部に断熱材製の保持索を介して筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間に空間による断熱層が形成してある構成とし、請求項３として、筐体の上側に、装置本体の上面を形成する放熱体を備えると共に、筐体の内部における放熱体の下面に電子回路装置が取付けてある構成とし、請求項４として、放熱体の上側に重合状態にして装置本体の上側を閉塞する太陽電池パネルを備えると共に、太陽電池パネルが、装置本体の外周部分に回動可能に連結されて装置本体の外側に展開可能に設けてある構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置では、探査活動を休止する夜間の極低温環境において、装置本体と筐体の間に設けた断熱層により、筐体側の熱が装置本体側に伝わるのを防止し、さらに、断熱スイッチ手段において、ホルダ駆動部により筐体側および本体側の一方の接触子ホルダを駆動して、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダの互いの接触子を離間させることにより、電子回路装置およびバッテリと搭載機器の間の通電を遮断する。このとき、断熱スイッチ手段では、筐体側接触子ホルダと本体側接触子ホルダとが互いに非接触状態に保持してあるので、電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電経路が完全に非接触状態に遮断されることになり、電子回路装置およびバッテリの熱が通電経路を介して搭載機器に伝わるのが完全に阻止される。つまり、月面上のように約−１９０℃にも至る極低温環境では、電子回路装置およびバッテリの熱がケーブル等の通電経路を介して搭載機器側つまり装置本体側に著しく奪われて、放熱されてしまうので、通電経路を完全に非接触状態とすることで、筐体内の電子回路装置およびバッテリを保温する。
さらに、本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置では、筐体内の電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電を断続する断熱スイッチ手段において、ホルダ駆動部で本体側接触子ホルダを往復回動させることにより、筐体側および本体側の接触子ホルダに各々設けた通電用接触子を接触離間させる。また、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダが、各々の両端に軸受部および軸部を備えると共に、軸受部および軸部に、同極による反発作用で軸受部の中心に軸部を非接触状態に保持する磁石を設けているので、筐体側接触子ホルダと本体側接触子ホルダとの非接触状態がより一層安定して保たれると共に、ホルダ駆動部においては小さい駆動力で本体側接触子ホルダを駆動し得ることとなる。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる宇宙探査装置では、装置本体の内部に断熱材製の保持索を介して筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間に空間による断熱層を形成しているので、月面上のように大気の無い環境において、電子回路装置およびバッテリを収納した筐体側の熱が装置本体側に伝わるのがほぼ完全に阻止されることになり、請求項１に記載した断熱スイッチ手段の作用と相俟って、筐体内の電子回路装置およびバッテリの保温がより確実に行われる。
【００１０】
本発明の請求項３に係わる宇宙探査装置では、筐体の上側に、装置本体の上面を形成する放熱体を備え、筐体の内部における放熱体の下面に電子回路装置を取付けてあるので、探査活動を行う昼間において、筐体内で発生した熱を外部に発散させ、とくに放熱体に直接取り付けた電子回路装置の熱を効率良く外部に発散させる。
【００１１】
本発明の請求項４に係わる宇宙探査装置では、放熱体の上側に重合状態にして装置本体の上側を閉塞する太陽電池パネルを備えると共に、太陽電池パネルが装置本体の外側に展開可能に設けてあるので、昼間においては、太陽電池パネルを装置本体の外側に展開することにより、放熱体および太陽電池パネルの各々の全面が有効に使用されることとなり、夜間においては、太陽電池パネルで装置本体の上側を閉塞することにより、装置本体の内部を夜間の低温から保護する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置によれば、夜間の月面上のような極低温環境で探査活動を休止する際に、断熱層によって筐体側から装置本体側への熱伝達を防止することができると共に、電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電経路を断熱スイッチ手段で非接触状態に遮断することから、電子回路装置およびバッテリの熱が通電経路を介して搭載機器側つまり装置本体側に伝達されるのを完全に阻止することができ、筐体内を保温して電子回路装置やバッテリを極低温から確実に保護することができる。
さらに、本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置によれば、断熱スイッチ手段における筐体側および本体側の接触子ホルダが、その両端の軸受部および軸部において磁石により非接触状態に保持されていることから、双方の非接触状態をより一層安定して保つことができ、また、各接触子ホルダに複数の接触子を備えていることから、電子回路装置およびバッテリと搭載機器に各々接続した複数のケーブルを断熱スイッチ手段に集中的に接続することができ、これらの通電経路の断続をホルダ駆動部の作動で一斉に行うことができる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、装置本体の内部で筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間の空間を断熱層としたことから、月面上のように大気の無い環境において、筐体側の本体側への熱伝達をほぼ完全に阻止することができ、断熱スイッチ手段による通電経路の熱伝達阻止機能と相俟って、筐体内の電子回路装置およびバッテリの保温をより確実に行うことができる。
【００１６】
本発明の請求項３に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１及び２と同様の効果を得ることができるうえに、筐体の上側に、電子回路装置を取付ける放熱体を設けたことから、探査活動を行う昼間において、とくに、電子回路装置の熱を効率良く外部に発散させることができ、電子回路装置やバッテリを昼間の高温から保護することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるうえに、放熱体に重合状態で装置本体の上側を閉塞し且つ装置本体の外側に展開可能な太陽電池パネルを設けたことから、昼間においては、放熱体および太陽電池パネルの各々の全面を有効に使用することができ、夜間においては、装置本体の内部を夜間の低温から保護することができ、極低温に対する電子回路装置およびバッテリの保護機能をより一層高めることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明に係わる宇宙探査装置の一実施例を説明する。
【００１９】
この実施例の宇宙探査装置は、図３〜図５に示すように、例えば月の探査に用いる宇宙探査用走行車Ｒであって、図３および図４の左側を前方側として、偏平円柱状の車体１と、前後左右の４個の走行用車輪２Ｆ，２Ｆ，２Ｒ，２Ｒと、車体１から前後左右の四方へ略水平に延出する左右のサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒと、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの各延出端部の下側に走行用車輪２Ｆ，２Ｒを吊下げ支持する４本の車輪支持アーム４を備えている。
【００２０】
各走行用車輪２Ｆ，２Ｒは、各々の車軸部分に走行用モータ５を備え、個別に回転駆動することができる。各車輪支持アーム４は、上端部とサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒとの間に、軸線を垂直方向とした旋回用モータ６が介装してあると共に、下端部が各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの車軸部分に連結してある。これにより、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒに対して、各車輪支持アーム４および走行用車輪２Ｆ，２Ｒが垂直軸回りに旋回可能になっている。
【００２１】
ここで、当該走行車Ｒは、図３に示す平面視において、車体１を中心とする車体外側の同心円上に各車輪支持アーム４の旋回中心（旋回用モータ６）が配置してあると共に、各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが車体１から完全に離間した位置に配置してある。とくに、この実施例の場合は、車体１の左右の接線よりも外側に走行用車輪２Ｆ，２Ｒが配置してある。
【００２２】
また、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの４つの延出部分の中間には、走行用車輪２Ｆ，２Ｒの車軸と略平行な軸回りにサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を回動させる関節部７が設けてある。各関節部７は、車体１の左右方向を軸線方向とする回動軸を有すると共に、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの端部から走行用車輪２Ｆ，２Ｒの半径よりも短い距離に設けてあって、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を略水平状態から下向きの略垂直状態に至る約９０度の範囲で往復回動可能にしている。
【００２３】
なお、各関節部７は、図示を省略したが、往復の両回動端で動きを拘束するロック機構を備えている。このロック機構には、例えば、ラチェット機構や通電により拘束を解除するブレーキ機構などを用いることができる。
【００２４】
宇宙探査用走行車Ｒの車体１は、図６中に破線で示すように、左右のサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの中間に架設した車台８に、垂直軸回りの旋回機構９を介して中心部が取付けてあり、単独で旋回することが可能になっている。車体１は、その中央に、後記する電子回路装置およびバッテリを内蔵した筐体１０が収納してあって、筐体１０の外周側に、測定機器類を収納する環状の収納空間１１を形成している。
【００２５】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、筐体１０とともに後記する放熱体１２と、放熱体１２の上側に重合状態にして車体１に収納される通信用アンテナ１３と、収納した通信用アンテナ１３の上側に重合状態にして車体１の上側を閉塞する太陽電池パネル１４と、上端部に環境認識用の視覚センサ１５を設け且つ折り畳み状態にして放熱体１２と太陽電池パネル１４の間に視覚センサ１５とともに収納されるセンサポール１６を備えている。
【００２６】
通信用アンテナ１３は、多数のアンテナ素子１７を平面状に配列させたアレイ型のアンテナであって、指向性が高く、地球と月との間で直接通信が可能な大型のものである。この通信用アンテナ１３は、概略円形であると共に、放熱体１２と太陽電池パネル１４の間に収納される視覚センサ１５の分だけ切欠いた形状を成しており、送受信面を下向きにして車体１に収納されると共に、車体１の後部において、水平な２軸回りに回転動作するアンテナ用アクチュエータ１８を介して連結してあり、車体１の後側に展開可能である。また、通信用アンテナは、例えば中心部分にカメラを備えており、車体１の後側に展開させた状態にして、カメラの画像中心に地球をとらえるようにアンテナ用アクチュエータ１８を駆動することにより、常に地球の方向に向くように制御される。
【００２７】
太陽電池パネル１４は、車体１の上面全体を覆う大きさの円形を成すと共に、左右の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒに２分してある。各分割パネル１４Ｌ，１４Ｒは、車体１の上側を閉塞した状態で下側となる面に、多数の太陽電池１９を配列したものであって、車体１の左右の端部に、少なくとも車体前後方向の軸回りに回転動作するパネル用アクチュエータ２０，２０を介して連結してあり、車体１の左右両側に展開可能であると共に、最適な発電効率が得られるように展開角度を調整することができる。また、太陽電池パネル１４は、車体１の上側を閉塞した状態で上側となる面に、断熱材あるいは放熱板を設けることができる。
【００２８】
ここで、上記の通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４の各分割パネル１４Ｌ，１４Ｒは、車体１の後側および左右両側に展開した際に、各々の全面を有効に使用するために、図３に示す如く互いに上下に重合しない配置となる。
【００２９】
センサポール１６は、車体１の前部に立てた状態で視覚センサ１５を支持するものであって、アッパリンク１６Ｕとロアリンク１６Ｌを備えており、視覚センサ１５とアッパリンク１６Ｕの上端部との間、アッパリンク１６Ｕの下端部とロアリンク１６Ｌの上端部との間、およびロアリンク１６Ｌの下端部と車体１との間には、それぞれの連結部分を回動させるチルトアクチュエータ２１Ａ〜２１Ｃが設けてある。視覚センサ１５には、可視カメラやレーザレンジファインダが用いられる。そして、センサポール１６は、ロアリンク１６Ｌを車体１の後方に倒すと共に、アッパリンク１６Ｌを車体１の前方に倒した状態に折り畳まれて車体１に収納される。このとき、視覚センサ１５は、通信用アンテナ１３の切欠部分に収納される。
【００３０】
なお、視覚センサ１５の視野をより広範囲に得るために、センサポール１６の適当な部分に垂直軸回りの旋回機能を設けることも可能であるが、この実施例の宇宙探査用走行車Ｒは、先に述べたように車台８に対して車体１を旋回させることができるので、センサポール１６に旋回機能が無くても、車体１を旋回させることで視覚センサ１５の視野をより広範囲に得ることが可能である。
【００３１】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、車体下部の略中央に、穴掘り用のシャベル２２を少なくとも上下動可能に保持した穴掘り装置２３を備えていると共に、車体１の外側に、マニピュレータ２４を備えている。
【００３２】
穴掘り装置２３は、車体１に対して左右方向の軸回りに回動自在に連結したアッパアーム２３Ｕと、アッパアーム２３Ｕに対して車体左右方向の軸回りに回動自在に連結したロアアーム２３Ｌと、車体１とロアアーム２３Ｌとの間で伸縮動作をするアーム用アクチュエータ２３Ａと、車体１に対して左右方向の軸回りにアーム用アクチュエータ２３Ａを回動させるチルトアクチュエータ２３Ｂを備えると共に、ロアアーム２３Ｌの下端部に、車体左右方向の軸回りに回動するシャベル用アクチュエータ２２Ａを介して、シャベル２２を車体前方に向けて備えている。この穴掘り装置２３は、アーム用アクチュエータ２３Ａとチルトアクチュエータ２３Ｂの働きにより、図７に示すように、車体１の後方に屈曲して同車体１の下側に折り畳まれ、この折り畳み位置から走行用車輪２Ｆ，２Ｒよりも下側に至る範囲でシャベル２２を上下動させることができる。
【００３３】
なお、アーム用アクチュエータ２３Ａおよびチルトアクチュエータ２３Ｂに代えて、車体１とアッパアーム２３Ｕの間、および両アーム２３Ｕ，２３Ｌの間にチルトアクチュエータを設けた構成としても良い。また、シャベル２２には、その一部にふるいの役目をする網あるいはスリットを設け、さらに、余計な砂等をふるい落とすための振動発生手段などを設けても良い。
【００３４】
マニピュレータ２４は、車体１の前面中心からやや片側にずれた位置にブラケット２４Ａを設け、このブラケット２４Ａに、互いに回動可能に連結した２本のリンク２４Ｂ，２４Ｃの一方のリンク２４Ｂを連結すると共に、他方のリンク２４Ｃに、自在継手２４Ｄを介してハンド２４Ｅを設け、同じく他方のリンク２４Ｃに、ステレオカメラ２４Ｆを設けた構成になっている。このマニピュレータ２４は、図３に示すように車体１の側面に沿わせて格納状態とし、また、図４中に仮想線で示す展開時には、ハンド２４Ｅを車体１の下側に延出させてシャベル２２ですくった岩石等を取上げることができる。
【００３５】
宇宙探査装置の装置本体すなわち宇宙探査用走行車Ｒの車体１において、その内部に設けた筐体１０には、図１に示すように、電子回路装置３１およびバッテリ３２が収納してある。電子回路装置３１は、当該走行車Ｒにおける探査用の各種搭載機器、すなわち各走行用車輪２Ｆ，２Ｒ、車輪支持アーム４、間接部７、旋回機構９、通信用アンテナ１３、太陽電池パネル１４、センサポール１６、穴掘り装置２３およびマニピュレータ２４等の各々の駆動源、視覚センサ１５、図示しない通信機器類および測定機器類などを制御するものである。また、バッテリ３２は、電子回路装置３１および各搭載機器の主電源であって、例えばリチウムイオン電池が用いられる。
【００３６】
上記筐体１０は、側面および下面が断熱材３３で覆われていると共に、断熱材製の複数の保持索３４を介して車体１の内部中央に浮揚状態に保持してある。これにより、筐体１０の周囲には、先述した環状の収納空間１１が形成されていると共に、下側にも空間３５が形成されており、これらの空間１１，３５を車体１と筐体１０の間の断熱層としている。なお、保持索３４は、筐体１０が直方体である場合には例えば８本用いられ、軽量で且つ充分な強度を備えているものとして、ケブラー（デュポン社）などが用いられる。
【００３７】
また、車体１の内部には、側面から中央に延出するブラケット３６が固定してあり、筐体１０とブラケット３６との間には、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器の間の通電を断続する断熱スイッチ手段３７が設けてある。この断熱スイッチ手段３７は、図２（ａ）に示すように、筐体１０に取付けた筐体側接触子ホルダ３８と、ブラケット３６にホルダ駆動部３９を介して取付けた本体側接触子ホルダである車体側接触子ホルダ４０とを互いに非接触状態に備えている。
【００３８】
筐体側接触子ホルダ３８は、略円筒状を成し、両端に小径の軸受部３８Ａ，３８Ｂを有すると共に、軸線方向にわたって開口部３８Ｃを有しており、この開口部３８Ｃの開口端面に、複数の接触子４１Ａ〜４１Ｉが軸線方向に所定間隔で取付けてある。この筐体側接触子ホルダ３８は、筐体１０に一端部を固定すると共に、各接触子４１Ａ〜４１Ｉに、電子回路装置３１およびバッテリ３２から導かれた通電用のケーブル４２（４２Ａ〜４２Ｉ）が接続してある。
【００３９】
他方、車体側接触子ホルダ４０は、筐体側接触子ホルダ３８の内径よりも明らかに小径の円柱状を成すと共に、両端には、筐体側接触子ホルダ３８の軸受部３８Ａ，３８Ｂの内径よりも明らかに小径の軸部４０Ａ，４０Ｂを有しており、その軸線方向にわたって筐体側接触子ホルダ３８の各接触子４１Ａ〜４１Ｉに各々対応する接触子４３Ａ〜４３Ｉが設けてある。この車体側接触子ホルダ４０は、筐体側接触子ホルダ３８の内部に同軸状に挿設されると共に、その一端部が、当該車体側接触子ホルダ４０を軸線回りに往復回動させるホルダ駆動部３９の出力軸３９Ａに連結してあり、各接触子４３Ａ〜４３Ｉに、搭載機器から導かれた通電用のケーブル４４（４４Ａ〜４４Ｉ）が接続してある。
【００４０】
また、筐体側接触子ホルダ３８の軸受部３８Ａ，３８Ｂと、車体側接触子ホルダ４０の軸部４０Ａ，４０Ｂには、同極を対向させた状態にして磁石４５，４６が設けてあり、両磁石４５，４６の反発作用によって軸受部３８Ａ，３８Ｂの中心に軸部４０Ａ，４０Ｂを非接触状態に保持している。
【００４１】
さらに、筐体側接触子ホルダ３８の接触子４１Ａ〜４１Ｉは、図２（ｂ）に示すように、開口部３８Ｃの開口端面に一端を固定し且つ他端を自由端４１Ｐとしたばね片から成るものであって、その中間に、ホルダ中心側を凹面とする屈曲部４１Ｑを有している。これに対して、車体側接触子ホルダ４０の接触子４３Ａ〜４３Ｉは、ホルダ半径方向に突出する可撓性部材から成るものであって、球状頭部４３Ｑを有している。
【００４２】
そして、断熱スイッチ手段３７は、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を図２（ａ）中に示す矢印方向に回動させると、車体側の接触子４３Ａ〜４３Ｉの球状頭部４３Ｑが筐体側の接触子４１Ａ〜４１Ｉの自由端４１Ｐに接触し、その後、双方の弾性変形を伴って、図２（ｂ）中に仮想線で示す如く車体側の接触子４３Ａ〜４３Ｉの球状頭部４３Ｑが筐体側の接触子４１Ａ〜４１Ｉの屈曲部４１Ｑに係合する。これにより、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間が電気的に接続される。また、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を逆回転させれば、双方の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ〜４３Ｉが離間して通電が遮断される。
【００４３】
このように、断熱スイッチ手段３７は、筐体側および車体側の接触子ホルダ３８，４０を互いに非接触状態に保持すると共に、ホルダ駆動部３９で車体側接触子ホルダ４０を往復回動させることにより、双方の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ〜４３Ｉを互いに接触離間させて通電を断続させるものとなっている。なお、ホルダ駆動部３９は、例えば非通電状態で作動するブレーキを内蔵し、往復の回動端において回動を拘束するようにしたものを用いるのがより良い。
【００４４】
放熱体１２は、筐体１０の上側を閉塞するアルミニウム等の金属板４７と、金属板４７の上面に重合した鏡４８と、鏡４８の上側に重合したサーマルルーバ４９を備えており、金属板４７の下面に電子回路装置３１を直接取付けることによって同電子回路装置３１の放熱がより効果的に行われるようにしてある。鏡４８は、例えばハーフミラーのようなものであっても良い。サーマルルーバ４９は、いわゆる能動型熱制御素子であって、例えば、センサとアクチュエータの役割をするバイメタルと光学表面を有する多数のブレード５０を備えており、電子回路装置３１の温度変化に応じて伝熱および輻射によるバイメタルの伸縮がブレード５０の軸に回転力を生じさせ、各ブレード５０を自動的に開閉する。そして、放熱体１２は、全体として、太陽光反射と赤外線放熱により、電子回路装置３１およびバッテリ３２を熱から保護するようになっている。
【００４５】
次に、上記構成を備えた宇宙探査用走行車Ｒの作用を説明する。
【００４６】
宇宙探査用走行車Ｒは、図６および図７に示すように、車体１に、通信用アンテナ１３、視覚センサ１５およびセンサポール１６を収納すると共に、車体１の上側を太陽電池パネル１４で閉塞し、さらに、図８に示すように、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を各関節部７から下側に折曲げて、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを互いに接近させた状態にする。
【００４７】
つまり、宇宙探査用走行車Ｒは、大型の通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４を備えたものであるにもかかわらず、これらが車体１にコンパクトに収納されることとなり、また、車体１から各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが完全に離間した配置としてあるので、互いに接近させた前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒと車体１とが干渉することがなく、当該走行車Ｒの長さおよび車高を大幅に小さくし得ることとなる。これにより、打上げロケットへの収納性がきわめて良好なものとなっている。
【００４８】
次に、宇宙探査用走行車Ｒは、例えば月への投入後において、各関節部７を回動自在な状態にして、前の走行用車輪２Ｆを前方へ回転駆動し、後の走行用車輪２Ｒを後方へ回転駆動することにより、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を略水平状態に至るまで上側に回動させて各走行用車輪２Ｆ，２Ｒを走行時の位置まで展開させ、各関節部７をロックする。このように、関節部７と走行用車輪２Ｆ，２Ｒの自らの回転により、特別な駆動手段を用いることなく各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの展開が行われる。なお、展開作業をより安全且つ確実に行うためには、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを同時に展開するのではなく、片側ずつ行うのがより良い。
【００４９】
その後、宇宙探査用走行車Ｒは、太陽電池パネル１４の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒを左右両側に展開し、次いで、センサポール１６を上方に展開させ、視覚センサ１５を高い位置に保持して広範囲にわたる環境認識を可能にし、さらに、通信用アンテナ１３を後側に展開する。このとき、当該走行車Ｒでは、太陽電池パネル１４および通信用アンテナ１３が互いに上下に重合しないように展開し、また、通信用アンテナ１３の展開に伴って放熱体１２の全面が外側にさらされる状態となるので、通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４ならびに放熱体１２の各々の全面が有効に使用され、通信および発電がきわめて良好に行われると共に、放熱体１２によって太陽光を反射あるいは遮断し且つ筐体１０内の充分な放熱が行われる。これにより、筐体１０内の電子回路装置３１およびバッテリ３２が昼間の高温（約＋１３０℃）から保護される。
【００５０】
そして、宇宙探査用走行車Ｒは、視覚センサ１５を入力源とする環境認識を行いながら、各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの走行用モータ５を同じ方向に回転駆動することで前進あるいは後退を行うと共に、選択された位置の旋回用モータ６により車輪支持アーム４および走行用車輪２Ｆ，２Ｒを所望の方向に旋回させて、スムーズな方向転換を行う。このとき、当該走行車Ｒは、通信用アンテナ１３を後側に展開し、太陽電池パネル１４の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒを左右両側に展開しているので、左右のバランスが良好であって、走行に何ら影響は無い。また、図３中に仮想線で示すように、各車輪支持アーム４を約４５度旋回させて、車体１を中心とした同心円上に各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが沿うようにすることで、その場で車体１を旋回させることも可能である。なお、当然のことながら、断熱スイッチ手段３７は、探査活動中においては電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間を電気的に接続している。
【００５１】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、地中の岩石や砂等のサンプルを採取する場合には、当該走行車Ｒの前進後退の繰り返し動作と穴掘り装置２３によってサンプル採取用の穴を掘る。すなわち、最初は、図４中に仮想線で示すように、シャベル２２を地表面付近に保持し、走行車Ｒを前進させながらシャベル２２を地表面よりもやや下側まで下降させることにより、シャベル２２で地表面を削る。こののち、走行車Ｒを初期の位置まで後退させ、再び前進させながらシャベル２２を下降させることによって地表面をさらに削り、以下、同様の動作を繰り返し行うことによって地表面を次第に深く掘り下げ、図４および図５に示す如く穴Ｈを形成する。このとき、宇宙探査用走行車Ｒは、マニピュレータ２４に設けたステレオカメラ２４Ｆで穴掘り作業を確認することが可能であり、また、図４中に仮想線で示すようにセンサポール１６を車体１の前側に折曲げた状態にし、視覚センサ１５における可視カメラで穴掘り作業を確認することが可能である。
【００５２】
このように、宇宙探査用走行車Ｒの穴掘り装置２３は、ドリル等の掘削手段に比べて、小型で且つきわめて簡単な構造であると共に、小出力の駆動源（アーム用アクチュエータ２３Ａおよびチルトアクチュエータ２３Ｂ）で作動するものとなっており、しかも、地表面を削るようにして次第に掘り下げていくので、上層から順にサンプルを採取することができ、所定の深さ毎にサンプルを採取するような場合にきわめて好適である。
【００５３】
そしてさらに、宇宙探査用走行車Ｒは、太陽電池を使用することができない夜間において、その探査活動を休止する。この際、当該走行車Ｒは、展開時とは逆の順で通信用パネル１３、視覚センサ１５およびセンサポール１６を車体１に収納して、最後に車体１の上面を太陽電池パネル１４で閉塞すると共に、断熱スイッチ手段３７において、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を回転駆動し、筐体側接触子ホルダ３８および車体側接触子ホルダ４０における複数の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ，４３Ｉを一斉に離間させ、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間の通電を遮断する。
【００５４】
このとき、宇宙探査用走行車Ｒでは、車体１の内部に断熱材製の保持索３４を介して筐体１０を浮揚状態に保持し、車体１と筐体１０の間に空間１１，３５による断熱層を形成しているので、月面上のように大気の無い環境において、筐体１０側の熱が車体１側に伝わるのがほぼ完全に阻止されることになる。また、断熱スイッチ手段３７において、筐体側接触子ホルダ３８と車体側接触子ホルダ４０とが互いに非接触状態に保持してあるので、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間の通電経路が完全に非接触状態に遮断されることになり、電子回路装置３１およびバッテリ３２の熱が通電経路を介して搭載機器に伝わるのが完全に阻止される。
【００５５】
つまり、月面上のように約−１９０℃にも至る極低温環境では、電子回路装置３１およびバッテリ３２の熱がケーブル４２，４４を介して搭載機器側つまり車体１側に著しく奪われて、放熱されてしまうので、上記の如く通電経路を完全に非接触状態とすることで、筐体１０内の電子回路装置３１およびバッテリ３２を保温（例えば−２０℃程度）する。また、当該走行車Ｒでは、車体１の上側を太陽電池パネル１４で閉塞することにより、筐体１０の保温性能をより高めると共に、搭載機器も夜間の極低温から保護する。
【００５６】
さらに、探査活動を休止する際には、図５中に仮想線で示すように、走行用車輪２Ｆ，２Ｒの上側から地表面に向けて展開する保温用のスカート２５を採用することがある。このような場合には、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの各関節部７を回動自在な状態にして、前の走行用車輪２Ｆを後退方向に回転駆動し、後の走行用車輪２Ｒを前進方向に回転駆動することにより、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを互いに接近させて車高を低くすれば、小型のスカート２５で走行用車輪２Ｆ，２Ｒを確実に覆うことができる。
【００５７】
このように、宇宙探査用走行車Ｒは、とくに、筐体１０内の電子回路装置３１やバッテリ３２を夜間の極低温から確実に保護し得るものとなっており、断熱スイッチ手段３７においては、筐体側接触子ホルダ３８および車体側接触子ホルダ４０が、各々の両端の軸受部３８Ａ，３８Ｂおよび軸部４０Ａ，４０Ｂに、同極による反発作用で軸受部３８Ａ，３８Ｂの中心に軸部４０Ａ，４０Ｂを非接触状態に保持する磁石４５，４６を設けているので、筐体側接触子ホルダ３８と車体側接触子ホルダ４０との非接触状態がより一層安定して保たれる。なお、筐体側および車体側の両接触子ホルダ３８，４０は、いずれも片持ち状態であるが、月面上の重力は地球の約６分の１であるから、双方は両端の磁石４５，４６によって確実に非接触状態に保持される。
【００５８】
また、断熱スイッチ手段３７は、車体側接触子ホルダ４０を駆動した際に、両接触子ホルダ３８，４０の間で摩擦が生じないので、ホルダ駆動部３９には小さい駆動力で小型のものを用いることができ、これにより断熱スイッチ手段３７ひいては宇宙探査用走行車Ｒ全体の小型軽量化にも貢献し得る。
【００５９】
なお、上記実施例では、宇宙探査装置として宇宙探査用走行車Ｒを例に挙げて説明したが、詳細な構造が上記実施例のみに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、円筒形の筐体側接触子ホルダ３８と円柱形の車体側接触子ホルダ４０を例示したが、回動式のホルダ駆動部３９を用いる場合には、いずれか一方側の接触子ホルダを所定の角度範囲において往復回動させれば良いので、円弧の一部から成る各接触子ホルダとしたり、それ以外の構造にしたりすることが可能であり、さらには、回動式以外に直動式のホルダ駆動部および各接触子ホルダを用いることも可能である。また、本発明に係わる宇宙探査装置は、上記した宇宙探査用走行車Ｒ以外に、定点観測用の探査装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる宇宙探査装置の一実施例を示す図であって、宇宙探査用走行車の車体と筐体付近の要部を概略的に説明する側部断面図である。
【図２】断熱スイッチ手段を説明する水平断面図（ａ）、および側部断面図（ｂ）である。
【図３】図１に示す宇宙探査用走行車の全体をより具体的に説明する図であって、太陽電池パネルを展開した状態を示す平面図である。
【図４】探査活動中の宇宙探査用走行車を説明する側部断面図である。
【図５】探査活動中の宇宙探査用走行車を説明する正面断面図である。
【図６】図３の状態から太陽電池パネルを閉じた状態を示す平面図である。
【図７】図４の状態から太陽電池パネルを閉じた状態を示す側部断面である。
【図８】打上げロケットへの収納時の状態を説明する側面図である。
【符号の説明】
Ｒ宇宙探査用走行車（宇宙探査装置）
１車体（装置本体）
１０筐体
１１収納空間（断熱層）
１２放熱体
１４太陽電池パネル
３１電子回路装置
３２バッテリ
３４保持索
３５空間（断熱層）
３７断熱スイッチ手段
３８筐体側接触子ホルダ
３８Ａ３８Ｂ軸受部
３９ホルダ駆動部
４０車体側接触子ホルダ（本体側接触子ホルダ）
４０Ａ４０Ｂ軸部
４１Ａ〜４１Ｉ接触子
４３Ａ〜４３Ｉ接触子
４５４６磁石[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a space exploration device such as a space exploration vehicle used for lunar and planetary exploration activities.
[0002]
[Prior art]
As this type of space exploration device, for example, on pages 830 and 831 of “Second Edition Aerospace Engineering Handbook” issued by Maruzen on September 30, 1992, a space exploration vehicle is described. There are some descriptions. In recent years, it has been planned to conduct long-term exploration using unmanned vehicles.
[0003]
[Problems to be Solved by the Invention]
By the way, the space exploration apparatus as described above, for example, when exploring the moon over a long period of time, conducts exploration activities in the daytime using solar cells, and pauses exploration activities at night when solar cells cannot be used, At this time, since the surface temperature of the moon fluctuates in the range of about -190 ° C to + 130 ° C in a day / night cycle (about 28 days), measures to protect the mounted equipment from heat are indispensable. In particular, it is important to protect the electronic circuit device for controlling the mounted equipment and the battery as the main power source from extremely low temperatures. For this reason, various types of heat protection measures have been proposed in the past, but there is still room for improvement, and further improvement of the heat protection function has been demanded.
[0004]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and in particular, a space exploration device capable of protecting an electronic circuit device for controlling a mounted device for exploration and a battery as a main power source from extremely low temperatures. The purpose is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  A space exploration apparatus according to the present invention includes, as claimed in claim 1, a case in which an electronic circuit device for controlling exploration mounted equipment and a battery as a main power source are housed inside the apparatus main body via a heat insulating layer. A heat insulation switch means for intermittently energizing the electronic circuit device and the battery and the mounted device between the housing and the apparatus main body, the heat insulation switch means,The housing side is provided with a housing side contact holder provided with bearings at both ends, and a main body side contact holder provided with shafts at both ends on the main body side, and a main body side contact holder around the shaft. A holder driving unit for reciprocating rotation is provided, and the casing side contact holder holder and the main body side contact holder are provided with energizing contacts that are brought into contact with and separated from each other as the main body side contact holder is reciprocally rotated. The bearing part of the child holder and the shaft part of the main body side contactor holder are equipped with a magnet that keeps the shaft part in a non-contact state at the center of the bearing part due to repulsion by the same polarityAccording to a second aspect of the present invention, the housing is held in a floating state via a holding cable made of a heat insulating material inside the device main body, and a heat insulating layer is formed between the device main body and the housing by a space. As claimed in claim 3, HousingA heat dissipator that forms an upper surface of the apparatus main body is provided on the upper side of the body, and an electronic circuit device is attached to the lower surface of the heat dissipator inside the housing.4As well as being equipped with a solar cell panel that is superposed on the upper side of the device body and closed on the upper side of the device body, the solar cell panel is rotatably connected to the outer periphery of the device body and can be deployed outside the device body The above configuration is used as means for solving the conventional problems.
[0006]
[Effects of the Invention]
  In the space exploration device according to claim 1 of the present invention, heat in the housing side is transmitted to the device main body side by the heat insulating layer provided between the device main body and the housing in a cryogenic environment at night when exploration activities are suspended. Furthermore, in the heat insulation switch means, one of the contact holders on the housing side and the main body side is driven by the holder driving unit, and the contactors of the housing side contact holder holder and the main body side contact holder areTheBy separating them, the power supply between the electronic circuit device and the battery and the mounted device is cut off. At this time, in the heat insulation switch means, the housing side contact holder and the main body side contact holder are held in a non-contact state with each other, so that the energization path between the electronic circuit device and the battery and the mounted device is completely non-conductive. As a result, the heat of the electronic circuit device and the battery is completely prevented from being transmitted to the on-board equipment via the energization path. That is, in a cryogenic environment as high as about -190 ° C. as on the moon surface, the heat of the electronic circuit device and the battery is remarkably taken away by the mounted device side, that is, the device main body side through the energization path such as the cable. Therefore, the electronic circuit device and the battery in the housing are kept warm by completely setting the energization path in a non-contact state.
  Furthermore, in the space exploration device according to claim 1 of the present invention, in the heat insulation switch means for intermittently energizing the electronic circuit device and the battery and the mounted equipment in the housing, the holder drive unit reciprocates the main body side contact holder. By rotating, the energizing contacts provided in the contact holders on the housing side and the main body side are contacted and separated. Further, the housing side contact holder and the body side contact holder are provided with a bearing portion and a shaft portion at both ends, respectively, and the shaft portion is not centered on the bearing portion and the shaft portion by the repulsive action by the same polarity. Since the magnet to be kept in contact is provided, the non-contact state between the case side contact holder holder and the main body side contact holder holder can be maintained more stably, and the holder drive unit can be operated on the main body side with a small driving force. The contact holder can be driven.
[0007]
In the space exploration apparatus according to claim 2 of the present invention, the casing is held in a floating state inside the apparatus main body via a holding cable made of heat insulating material, and a heat insulating layer is formed between the apparatus main body and the casing by a space. Therefore, in an environment where there is no atmosphere such as on the moon surface, the heat on the housing side housing the electronic circuit device and the battery is almost completely prevented from being transmitted to the device main body side. In combination with the action of the heat insulation switch means described in 1), the heat retention of the electronic circuit device and the battery in the housing is more reliably performed.
[0010]
  Claims of the invention3In the space exploration device related to the above, the heat sink that forms the upper surface of the device main body is provided on the upper side of the housing, and the electronic circuit device is attached to the lower surface of the heat sink inside the housing. The heat generated in the housing is dissipated to the outside, and in particular, the heat of the electronic circuit device attached directly to the radiator is efficiently dissipated to the outside.
[0011]
  Claims of the invention4In the space exploration device according to the above, the solar cell panel is provided on the upper side of the heat dissipating body in a polymerized state and closes the upper side of the device main body, and the solar cell panel is provided so as to be deployable outside the device main body. By deploying the solar cell panel to the outside of the device body, the entire surfaces of the radiator and the solar cell panel are effectively used, and at night, the upper side of the device body is blocked by the solar cell panel. By this, the inside of the apparatus main body is protected from the low temperature at night.
[0012]
【The invention's effect】
  According to the space exploration apparatus according to claim 1 of the present invention, when the exploration activity is suspended in a cryogenic environment such as on the moon at night, the heat insulation layer prevents heat transfer from the housing side to the apparatus body side. In addition, the heat conduction path between the electronic circuit device and the battery and the mounted device is cut off in a non-contact state by the heat insulation switch means, so that the heat of the electronic circuit device and the battery is mounted on the side of the mounted device via the current passage. In other words, transmission to the apparatus main body side can be completely prevented, and the inside of the housing can be kept warm to reliably protect the electronic circuit device and the battery from extremely low temperatures.
  Furthermore, according to the space exploration device according to claim 1 of the present invention, the contact holders on the housing side and the main body side of the heat insulation switch means are held in a non-contact state by the magnets at the bearings and shafts at both ends. Therefore, the non-contact state of both can be kept more stable, and since each contact holder is provided with a plurality of contacts, it is connected to the electronic circuit device, the battery and the mounted device, respectively. A plurality of cables can be intensively connected to the adiabatic switch means, and these energization paths can be intermittently connected by the operation of the holder driving unit.
[0013]
According to the space exploration device according to claim 2 of the present invention, the same effect as that of claim 1 can be obtained, and the housing is held in a floating state inside the device body. Since the space between them is a heat insulating layer, heat transfer to the main body side of the housing side can be almost completely prevented in an environment where there is no atmosphere such as on the moon, and the heat of the current path by the heat insulating switch means Combined with the transmission preventing function, the electronic circuit device and the battery in the housing can be more reliably kept warm.
[0016]
  Claims of the invention3According to the space exploration device related to1 and 2In addition to providing a heat sink that attaches the electronic circuit device on the upper side of the housing, the heat of the electronic circuit device can be efficiently transferred to the outside, especially during the daytime during exploration activities. The electronic circuit device and the battery can be protected from high temperature in the daytime.
[0017]
  Claims of the invention4According to the space exploration device related to1-3In addition, in the daytime, the heat dissipator and the heat dissipator and The entire surface of each solar panel can be used effectively, and at night, the inside of the device body can be protected from the low temperature during the night, further enhancing the protection function of the electronic circuit device and the battery against extremely low temperatures. be able to.
[0018]
【Example】
An embodiment of a space exploration apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
As shown in FIGS. 3 to 5, the space exploration device of this embodiment is a space exploration vehicle R used for lunar exploration, for example, and has a flat cylindrical shape with the left side of FIGS. 3 and 4 as the front side. Vehicle body 1, four front and rear wheels 2F, 2F, 2R, 2R, left and right suspension arms 3L, 3R extending substantially horizontally from the vehicle body 1 to the front, rear, left and right, and suspension arms 3L, Four wheel support arms 4 that suspend and support the traveling wheels 2F and 2R are provided below the respective extending end portions of 3R.
[0020]
Each traveling wheel 2F, 2R includes a traveling motor 5 in each axle portion, and can be individually rotated. Each wheel support arm 4 is provided with a turning motor 6 having an axis line in the vertical direction between the upper end portion and the suspension arms 3L and 3R, and the lower end portion is the axle of each traveling wheel 2F and 2R. It is connected to the part. As a result, the wheel support arms 4 and the traveling wheels 2F and 2R can turn about the vertical axis with respect to the suspension arms 3L and 3R.
[0021]
Here, in the plan view shown in FIG. 3, the traveling vehicle R has a turning center (turning motor 6) of each wheel support arm 4 arranged on a concentric circle outside the vehicle body centered on the vehicle body 1. The traveling wheels 2F and 2R are arranged at positions completely separated from the vehicle body 1. In particular, in the case of this embodiment, traveling wheels 2F and 2R are arranged outside the left and right tangent lines of the vehicle body 1.
[0022]
Further, in the middle of the four extending portions of the suspension arms 3L, 3R, a joint portion 7 for rotating the extending tip portions of the suspension arms 3L, 3R about an axis substantially parallel to the axle of the traveling wheels 2F, 2R. Is provided. Each joint portion 7 has a rotation axis whose axial direction is the left-right direction of the vehicle body 1 and is provided at a distance shorter than the radius of the traveling wheels 2F, 2R from the end portions of the suspension arms 3L, 3R. The extended tip portions of the suspension arms 3L and 3R are reciprocally rotatable in a range of about 90 degrees from a substantially horizontal state to a substantially vertical state downward.
[0023]
Although not shown, each joint portion 7 includes a lock mechanism that restrains movement at both reciprocating rotation ends. As the lock mechanism, for example, a ratchet mechanism or a brake mechanism that releases the restraint by energization can be used.
[0024]
As shown by a broken line in FIG. 6, the vehicle body 1 of the space exploration traveling vehicle R has a central portion on a chassis 8 installed between the left and right suspension arms 3L and 3R via a turning mechanism 9 around a vertical axis. It is attached and can be turned independently. The vehicle body 1 houses a casing 10 containing an electronic circuit device and a battery, which will be described later, in the center thereof, and forms an annular storage space 11 for storing measuring devices on the outer periphery side of the casing 10. ing.
[0025]
Further, the space exploration vehicle R includes a radiator 12 which will be described later together with the casing 10, a communication antenna 13 which is superposed on the upper side of the radiator 12 and is accommodated in the vehicle body 1, and a communication antenna 13 which is accommodated. A solar cell panel 14 that is superposed on the upper side and closes the upper side of the vehicle body 1, and a visual sensor 15 for environment recognition is provided on the upper end and is folded and the visual sensor 15 is interposed between the radiator 12 and the solar cell panel 14. The sensor pole 16 accommodated together is provided.
[0026]
The communication antenna 13 is an array type antenna in which a large number of antenna elements 17 are arranged in a planar shape, has a high directivity, and is a large size capable of direct communication between the earth and the moon. The communication antenna 13 has a substantially circular shape and is cut out by the amount of the visual sensor 15 accommodated between the radiator 12 and the solar cell panel 14, and the vehicle body 1 with the transmission / reception surface facing downward. And is connected to the rear portion of the vehicle body 1 via an antenna actuator 18 that rotates about two horizontal axes, and can be deployed on the rear side of the vehicle body 1. In addition, the communication antenna has a camera at the center portion, for example, and is deployed on the rear side of the vehicle body 1, and by driving the antenna actuator 18 so as to capture the earth at the center of the camera image, It is controlled to always face the direction of the earth.
[0027]
The solar cell panel 14 has a circular shape that covers the entire top surface of the vehicle body 1 and is divided into two divided panels 14L and 14R. Each of the divided panels 14L and 14R has a large number of solar cells 19 arranged on a lower surface in a state in which the upper side of the vehicle body 1 is closed. Are connected to each other via panel actuators 20 and 20 that rotate around the axis of the vehicle body. The actuators can be deployed on both the left and right sides of the vehicle body 1 and the deployment angle can be adjusted to obtain optimum power generation efficiency. . Moreover, the solar cell panel 14 can provide a heat insulating material or a heat sink in the surface which becomes an upper side in the state which obstruct | occluded the upper side of the vehicle body 1. FIG.
[0028]
Here, when the communication antenna 13 and the divided panels 14L and 14R of the solar cell panel 14 are deployed on the rear side and the left and right sides of the vehicle body 1, respectively, in order to effectively use the entire surface, FIG. As shown in FIG.
[0029]
The sensor pole 16 supports the visual sensor 15 in a state in which the sensor pole 16 stands at the front of the vehicle body 1 and includes an upper link 16U and a lower link 16L. The sensor pole 16 is provided between the visual sensor 15 and the upper end of the upper link 16U. Between the lower end portion of the upper link 16U and the upper end portion of the lower link 16L, and between the lower end portion of the lower link 16L and the vehicle body 1, tilt actuators 21A to 21C that rotate the respective connecting portions are provided. It is. As the visual sensor 15, a visible camera or a laser range finder is used. The sensor pole 16 is folded in a state in which the lower link 16L is tilted rearward of the vehicle body 1 and the upper link 16L is tilted forward of the vehicle body 1 and stored in the vehicle body 1. At this time, the visual sensor 15 is housed in the cutout portion of the communication antenna 13.
[0030]
In order to obtain the visual field of the visual sensor 15 in a wider range, it is possible to provide a turning function around the vertical axis in an appropriate part of the sensor pole 16, but the traveling vehicle R for space exploration in this embodiment Since the vehicle body 1 can be turned with respect to the chassis 8 as described above, the visual field of the visual sensor 15 can be obtained in a wider range by turning the vehicle body 1 even if the sensor pole 16 does not have a turning function. Is possible.
[0031]
Further, the space exploration vehicle R includes a digging device 23 that holds a digging shovel 22 at least in a vertically movable manner, and a manipulator 24 on the outside of the vehicle body 1. I have.
[0032]
The digging device 23 includes an upper arm 23U that is connected to the vehicle body 1 so as to be rotatable about a left-right axis, a lower arm 23L that is connected to the upper arm 23U so as to be rotatable about an axis in the left-right direction of the vehicle body, 1 and a lower arm 23L, and an arm actuator 23A that expands and contracts between the lower arm 23L and a tilt actuator 23B that rotates the arm actuator 23A about a left-right axis with respect to the vehicle body 1, and at the lower end of the lower arm 23L A shovel 22 is provided facing the front of the vehicle body via a shovel actuator 22A that rotates about a left-right axis of the vehicle body. As shown in FIG. 7, the digging device 23 is bent rearward of the vehicle body 1 and folded to the lower side of the vehicle body 1 by the action of the arm actuator 23A and the tilt actuator 23B. The shovel 22 can be moved up and down in a range that extends below the wheels 2F and 2R.
[0033]
Instead of the arm actuator 23A and the tilt actuator 23B, a tilt actuator may be provided between the vehicle body 1 and the upper arm 23U and between the arms 23U and 23L. Further, the shovel 22 may be provided with a net or slit serving as a sieve in a part thereof, and further may be provided with a vibration generating means for removing extra sand or the like.
[0034]
The manipulator 24 is provided with a bracket 24A at a position slightly shifted to one side from the center of the front surface of the vehicle body 1, and one of the two links 24B and 24C that are rotatably connected to the bracket 24A. The other link 24C is provided with a hand 24E via a universal joint 24D, and the other link 24C is provided with a stereo camera 24F. The manipulator 24 is retracted along the side surface of the vehicle body 1 as shown in FIG. 3, and the hand 24E is extended to the lower side of the vehicle body 1 at the time of unfolding indicated by a virtual line in FIG. You can pick up rocks that were scooped by 22
[0035]
As shown in FIG. 1, an electronic circuit device 31 and a battery 32 are housed in a housing 10 provided in the main body of the space exploration device, that is, the vehicle body 1 of the traveling vehicle R for space exploration. The electronic circuit device 31 includes various equipment for exploration in the traveling vehicle R, that is, the traveling wheels 2F and 2R, the wheel support arm 4, the indirect portion 7, the turning mechanism 9, the communication antenna 13, the solar cell panel 14, It controls each drive source such as the sensor pole 16, the digging device 23 and the manipulator 24, the visual sensor 15, communication equipment and measurement equipment (not shown), and the like. The battery 32 is a main power source for the electronic circuit device 31 and each mounted device. For example, a lithium ion battery is used.
[0036]
The casing 10 is covered with a heat insulating material 33 on its side and lower surface, and is held in a floating state in the center of the vehicle body 1 via a plurality of heat insulating wires 34. As a result, the annular storage space 11 described above is formed around the casing 10, and a space 35 is also formed on the lower side, and these spaces 11 and 35 are connected to the vehicle body 1 and the casing 10. As a heat insulation layer between. In addition, when the housing 10 is a rectangular parallelepiped, for example, eight holding ropes 34 are used, and a Kevlar (DuPont) or the like is used as being lightweight and having sufficient strength.
[0037]
In addition, a bracket 36 extending from the side surface to the center is fixed inside the vehicle body 1, and between the housing 10 and the bracket 36, current is passed between the electronic circuit device 31 and the battery 32 and the mounted device. The heat insulation switch means 37 which interrupts is provided. As shown in FIG. 2A, the heat insulation switch means 37 is a case side contact holder 38 attached to the case 10 and a body side contact holder attached to the bracket 36 via a holder driving unit 39. The vehicle body side contact holder 40 is provided in a non-contact state with each other.
[0038]
The casing-side contact holder 38 has a substantially cylindrical shape, has bearings 38A and 38B with small diameters at both ends, and has an opening 38C in the axial direction, and a plurality of openings are provided on the opening end face of the opening 38C. Contactors 41A to 41I are attached at predetermined intervals in the axial direction. The housing side contact holder 38 is fixed at one end to the housing 10, and energized cables 42 (42 </ b> A to 42 </ b> I) led from the electronic circuit device 31 and the battery 32 are connected to the contacts 41 </ b> A to 41 </ b> I. Connected.
[0039]
On the other hand, the vehicle body side contact holder 40 has a columnar shape that is clearly smaller in diameter than the inner diameter of the housing side contact holder 38, and has both ends at the inner diameters of the bearing portions 38A and 38B of the housing side contact holder holder 38. Obviously, the shaft portions 40A and 40B have small diameters, and contacts 43A to 43I corresponding to the contacts 41A to 41I of the housing side contact holder holder 38 are provided over the axial direction. The vehicle body side contactor holder 40 is coaxially inserted into the housing side contactor holder 38, and one end of the vehicle body side contactor holder 40 reciprocally rotates the vehicle body side contactor holder 40 about the axis. 39 is connected to an output shaft 39A, and a cable 44 (44A to 44I) for energization led from a mounted device is connected to each of the contacts 43A to 43I.
[0040]
The bearings 38A and 38B of the housing side contact holder 38 and the shafts 40A and 40B of the vehicle body side contact holder 40 are provided with magnets 45 and 46 with the same poles facing each other. The shaft portions 40A, 40B are held in a non-contact state at the centers of the bearing portions 38A, 38B by the repulsive action of the magnets 45, 46.
[0041]
Further, as shown in FIG. 2B, the contacts 41A to 41I of the housing side contact holder holder 38 are formed of spring pieces having one end fixed to the opening end face of the opening 38C and the other end being a free end 41P. A bent portion 41Q having a concave surface on the center side of the holder is provided in the middle. On the other hand, the contacts 43A to 43I of the vehicle body side contact holder 40 are made of a flexible member protruding in the holder radial direction, and have a spherical head 43Q.
[0042]
And when the heat insulation switch means 37 rotates the vehicle body side contactor holder 40 in the arrow direction shown in FIG. 2A by the holder drive part 39, the spherical heads 43Q of the contactors 43A to 43I on the vehicle body side are moved. The spherical heads of the contactors 43A to 43I on the vehicle body side are brought into contact with the free ends 41P of the contactors 41A to 41I on the housing side, and then accompanied by elastic deformation of both, as indicated by phantom lines in FIG. 43Q engages with the bent portion 41Q of the contacts 41A to 41I on the housing side. As a result, the electronic circuit device 31 and the battery 32 are electrically connected to the mounted device. Moreover, if the vehicle body side contactor holder 40 is reversely rotated by the holder driving unit 39, the contactors 41A to 41I and 43A to 43I are separated from each other and the energization is cut off.
[0043]
In this way, the heat insulation switch means 37 holds the contact holders 38 and 40 on the housing side and the vehicle body side in a non-contact state and reciprocally rotates the vehicle body side contact holder holder 40 by the holder driving unit 39. Both the contacts 41A to 41I and 43A to 43I are brought into contact with and separated from each other to interrupt the energization. For example, it is better to use a holder drive unit 39 that has a built-in brake that operates in a non-energized state and restricts rotation at the reciprocating rotation end.
[0044]
The radiator 12 includes a metal plate 47 such as aluminum that closes the upper side of the housing 10, a mirror 48 that is polymerized on the upper surface of the metal plate 47, and a thermal louver 49 that is polymerized on the upper side of the mirror 48. By directly attaching the electronic circuit device 31 to the lower surface of 47, the electronic circuit device 31 can be radiated more effectively. The mirror 48 may be a half mirror, for example. The thermal louver 49 is a so-called active thermal control element, and includes, for example, a plurality of blades 50 having a bimetal serving as a sensor and an actuator and an optical surface, and is transmitted according to a temperature change of the electronic circuit device 31. The expansion and contraction of the bimetal due to heat and radiation generates a rotational force on the shaft of the blade 50 and automatically opens and closes each blade 50. And as a whole, the heat radiator 12 protects the electronic circuit device 31 and the battery 32 from heat by sunlight reflection and infrared radiation.
[0045]
Next, the operation of the space exploration vehicle R having the above configuration will be described.
[0046]
As shown in FIGS. 6 and 7, the space exploration vehicle R houses the communication antenna 13, the visual sensor 15, and the sensor pole 16 in the vehicle body 1, and closes the upper side of the vehicle body 1 with the solar battery panel 14. Further, as shown in FIG. 8, the extended tip portions of the suspension arms 3L, 3R are bent downward from the joints 7 so that the front and rear traveling wheels 2F, 2R are brought close to each other. .
[0047]
That is, although the space exploration vehicle R includes the large communication antenna 13 and the solar battery panel 14, they are housed in the vehicle body 1 in a compact manner. Since the traveling wheels 2F and 2R are arranged completely apart from each other, the traveling wheels 2F and 2R and the vehicle body 1 before and after approaching each other do not interfere with each other, and the length and height of the traveling vehicle R can be reduced. Can be significantly reduced. Thereby, the storage property to the launch vehicle is very good.
[0048]
Next, the traveling vehicle R for space exploration, for example, after turning on the moon, turns each joint portion 7 in a rotatable state, and drives the front traveling wheel 2F to rotate forward, and the subsequent traveling wheel. By rotating and driving 2R rearward, the extended tip portions of the suspension arms 3L and 3R are rotated upward until they reach a substantially horizontal state, and the respective traveling wheels 2F and 2R are expanded to the traveling position. The joint part 7 is locked. In this way, the rotation of the joint wheels 7 and the traveling wheels 2F and 2R allows the traveling wheels 2F and 2R to be deployed without using any special drive means. In order to perform the unfolding operation more safely and reliably, it is better to perform the front and rear traveling wheels 2F and 2R one by one rather than simultaneously.
[0049]
Thereafter, the space exploration vehicle R deploys the split panels 14L and 14R of the solar cell panel 14 on the left and right sides, then deploys the sensor pole 16 upward, and holds the visual sensor 15 at a high position over a wide range. Environment recognition is enabled, and the communication antenna 13 is deployed on the rear side. At this time, in the traveling vehicle R, the solar cell panel 14 and the communication antenna 13 are deployed so as not to overlap each other, and the entire surface of the radiator 12 is exposed to the outside as the communication antenna 13 is deployed. Therefore, the entire surfaces of the communication antenna 13, the solar battery panel 14, and the radiator 12 are used effectively, communication and power generation are performed extremely well, and sunlight is reflected or blocked by the radiator 12. In addition, sufficient heat dissipation in the housing 10 is performed. Thereby, the electronic circuit device 31 and the battery 32 in the housing 10 are protected from a high temperature (about + 130 ° C.) in the daytime.
[0050]
The traveling vehicle R for space exploration moves forward or backward by rotating the traveling motors 5 of the traveling wheels 2F and 2R in the same direction while performing environment recognition using the visual sensor 15 as an input source. At the same time, the turning motor 6 at the selected position turns the wheel support arm 4 and the traveling wheels 2F and 2R in a desired direction to smoothly change the direction. At this time, the traveling vehicle R has the communication antenna 13 deployed on the rear side, and the split panels 14L and 14R of the solar cell panel 14 are deployed on both the left and right sides. There is no effect on Further, as indicated by phantom lines in FIG. 3, by turning each wheel support arm 4 by about 45 degrees so that each traveling wheel 2F, 2R is along a concentric circle centered on the vehicle body 1, It is also possible to turn the vehicle body 1 on the spot. As a matter of course, the heat insulation switch means 37 electrically connects the electronic circuit device 31 and the battery 32 to the mounted equipment during the exploration activity.
[0051]
Furthermore, when the traveling vehicle R for space exploration collects samples such as underground rocks and sand, the traveling vehicle R digs a sample collection hole by the reciprocating motion of the traveling vehicle R and the hole digging device 23. That is, initially, as shown by the phantom line in FIG. 4, the shovel 22 is held near the ground surface, and the shovel 22 is lowered slightly below the ground surface while moving the traveling vehicle R forward, thereby Scrap the ground surface with 22 After that, the traveling vehicle R is moved back to the initial position, the ground surface is further scraped by lowering the shovel 22 while moving forward again, and the ground surface is gradually dug deeper by repeating the same operation. And the hole H is formed as shown in FIG. At this time, the traveling vehicle R for space exploration can confirm the digging operation with the stereo camera 24F provided in the manipulator 24, and the sensor pole 16 is attached to the vehicle body 1 as indicated by a virtual line in FIG. It is possible to confirm the digging operation with a visible camera in the visual sensor 15.
[0052]
Thus, the drilling device 23 of the space exploration vehicle R has a small and extremely simple structure as compared with a drilling means such as a drill, and also has a small output drive source (arm actuator 23A and tilt actuator). 23B), and since the surface is gradually dug down as the ground surface is cut, samples can be taken sequentially from the upper layer, and samples are taken at predetermined depths. It is very suitable for.
[0053]
Further, the space exploration vehicle R stops its exploration activity at night when solar cells cannot be used. At this time, the traveling vehicle R stores the communication panel 13, the visual sensor 15 and the sensor pole 16 in the vehicle body 1 in the reverse order of the deployment, and finally closes the upper surface of the vehicle body 1 with the solar cell panel 14. At the same time, in the adiabatic switch means 37, the vehicle body side contact holder 40 is rotationally driven by the holder drive unit 39, and a plurality of contacts 41A to 41I, 43A, 43I in the housing side contact holder holder 38 and the vehicle body side contact holder 40 are obtained. Are separated from each other all at once, and the energization between the electronic circuit device 31 and the battery 32 and the mounted device is cut off.
[0054]
At this time, in the traveling vehicle R for space exploration, the housing 10 is held in a floating state inside the vehicle body 1 via a holding cable 34 made of a heat insulating material, and the spaces 11 and 35 are provided between the vehicle body 1 and the housing 10. Since the heat insulating layer is formed, heat on the housing 10 side is almost completely prevented from being transmitted to the vehicle body 1 side in an environment where there is no atmosphere such as on the moon. Moreover, in the heat insulation switch means 37, since the housing side contact holder 38 and the vehicle body side contact holder 40 are held in a non-contact state with each other, the energization path between the electronic circuit device 31 and the battery 32 and the mounted device. Is completely cut off in a non-contact state, and the heat of the electronic circuit device 31 and the battery 32 is completely prevented from being transmitted to the on-board equipment via the energization path.
[0055]
That is, in an extremely low temperature environment as high as about -190 ° C. as on the moon surface, the heat of the electronic circuit device 31 and the battery 32 is remarkably taken to the mounted equipment side, that is, the vehicle body 1 side via the cables 42 and 44. Since the heat is radiated, the electronic circuit device 31 and the battery 32 in the housing 10 are kept warm (for example, about −20 ° C.) by making the energization path completely non-contact as described above. Further, in the traveling vehicle R, the upper side of the vehicle body 1 is closed with the solar cell panel 14, thereby further improving the heat retaining performance of the housing 10 and protecting the mounted equipment from the cryogenic temperature at night.
[0056]
Further, when the exploration activity is paused, as shown by the phantom line in FIG. 5, a warming skirt 25 that extends from the upper side of the traveling wheels 2F, 2R toward the ground surface may be employed. In such a case, the joint portions 7 of the suspension arms 3L and 3R are made to be rotatable, the front traveling wheel 2F is rotationally driven in the backward direction, and the rear traveling wheel 2R is moved in the forward direction. When the front and rear traveling wheels 2F and 2R are brought close to each other by rotating the vehicle to reduce the vehicle height, the traveling wheels 2F and 2R can be reliably covered with the small skirt 25.
[0057]
In this way, the space exploration vehicle R can particularly reliably protect the electronic circuit device 31 and the battery 32 in the housing 10 from the cryogenic temperature at night. The housing side contact holder 38 and the vehicle body side contact holder 40 are respectively connected to the bearing portions 38A and 38B and the shaft portions 40A and 40B at both ends by the repulsive action by the same pole, and the shaft portions 40A and 40B are formed at the centers of the bearing portions 38A and 38B. Since the magnets 45 and 46 that hold 40B in a non-contact state are provided, the non-contact state between the housing side contact holder 38 and the vehicle body side contact holder 40 is more stably maintained. Both the contact holders 38 and 40 on the housing side and the vehicle body side are in a cantilever state, but the gravity on the lunar surface is about one-sixth of the earth. 46 is surely kept in a non-contact state.
[0058]
Further, since the adiabatic switch means 37 does not generate friction between the contactor holders 38 and 40 when the vehicle body side contactor holder 40 is driven, the holder drive unit 39 is a small one with a small driving force. This can contribute to the reduction in size and weight of the heat insulation switch means 37 and the entire traveling vehicle R for space exploration.
[0059]
In the above-described embodiment, the space exploration vehicle R has been described as an example of the space exploration device. However, the detailed structure is not limited to the above-described embodiment. The case housing contactor holder 38 and the columnar body contactor holder 40 are illustrated as examples. However, when the rotary holder driving unit 39 is used, the contactor holder on either side is set within a predetermined angular range. Therefore, it is possible to make each contact holder made of a part of a circular arc or to have other structures, and to drive a direct acting type holder in addition to the rotating type. It is also possible to use the part and each contact holder. The space exploration apparatus according to the present invention can be applied to a fixed point observation exploration apparatus in addition to the space exploration traveling vehicle R described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a space exploration apparatus according to the present invention, and is a side cross-sectional view schematically illustrating a main part of a vehicle for space exploration and the vicinity of a casing.
FIG. 2 is a horizontal sectional view (a) and a side sectional view (b) for explaining an adiabatic switch means.
3 is a diagram for more specifically explaining the entire space exploration vehicle shown in FIG. 1, and is a plan view showing a state in which a solar cell panel is unfolded. FIG.
FIG. 4 is a side sectional view for explaining a space exploration vehicle during exploration activities.
FIG. 5 is a front sectional view for explaining a space exploration vehicle during exploration activities.
6 is a plan view showing a state in which the solar cell panel is closed from the state shown in FIG. 3. FIG.
7 is a side cross-sectional view showing a state in which a solar cell panel is closed from the state of FIG. 4;
FIG. 8 is a side view for explaining a state when stored in a launch vehicle.
[Explanation of symbols]
R Space exploration vehicle (space exploration equipment)
1 Body (device body)
10 housing
11 Storage space (heat insulation layer)
12 Heat radiator
14 Solar panel
31 Electronic circuit device
32 battery
34 Retention cord
35 Space (insulation layer)
37 Insulation switch means
38 Case side contact holder
38A 38B Bearing
39 Holder drive
40 Body side contact holder (Main body side contact holder)
40A 40B Shaft
41A to 41I Contactor
43A-43I Contactor
45 46 Magnet

Claims

An electronic circuit device for controlling a mounted device for exploration and a battery as a main power source is provided inside the device main body through a heat insulating layer, and an electronic circuit is provided between the housing and the device main body. Insulation switch means for intermittently energizing the device and the battery and the mounted device, the insulation switch means is provided with a case side contact holder holder provided with bearing portions at both ends on the case side, and at the main body side at both ends. A main body side contact holder provided with a shaft portion and a holder driving section for reciprocatingly rotating the main body side contact holder centering on the shaft portion, the main body side contact with the housing side contact holder and the main body side contact holder holder The contact holder for energization that contacts and separates from each other with the reciprocating rotation of the child holder is provided, and the bearing portion of the housing side contact holder holder and the shaft portion of the main body side contact holder holder are centered on the bearing portion by the repulsive action of the same pole. The shaft is in a non-contact state Space Exploration apparatus characterized in that it comprises a magnet to hold.

The heat insulation layer by the space is formed between the apparatus main body and the housing | casing, and the housing | casing is hold | maintained in the inside of the apparatus main body through the holding rope made from a heat insulating material, The space is formed between the apparatus main body and the housing | casing. Space exploration equipment.

The upper side of the housing, provided with a heat radiating member for forming the upper surface of the apparatus main body, the universe of claim 1 or 2, characterized in that the lower surface of the heat radiating body inside the housing is mounted an electronic circuit device Exploration device.

A solar cell panel is provided on the upper side of the heat dissipating body so as to close the upper side of the device main body, and the solar cell panel is rotatably connected to the outer peripheral portion of the device main body so as to be deployable outside the device main body. space exploration apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the are.