JP4247005B2

JP4247005B2 - Moving system, guidance system, and structure construction method

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Publication number: JP4247005B2
Application number: JP2003018720A
Authority: JP
Inventors: 和雄町田; 修長谷川; 隆治広江; 秀一川崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004230932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体を目標到達位置に向かって移動させる移動システム／誘導システムと、これを用いた構造物構築方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、下記非特許文献１に記載されているように、太陽エネルギーを受けて発電し、これを電磁波により送電する太陽発電衛星の開発が検討されている。この種の宇宙大型構造物の構築を人手で行うとすると、数百人レベルの宇宙飛行士が必要であるため、専用機械とロボットで無人化する試みがなされている。
このロボットの中でも、フリーフライングロボットは、浮遊モジュール間の結合や、レール移動式ロボットがアクセスできない箇所への作業や、遠距離を往復して行う作業や、飛散した部材の回収などの高度な作業を可能としており、宇宙飛行士がＭＭＵを装着して行う作業を代行させることが可能となっている。
【０００３】
【非特許文献１】
町田和雄、“太陽発電衛星におけるロボティックス”、１９９２年６月７日、ロボティクスメカトロニクス講演会（ＲＯＢＯＭＥＣ９２）
【０００４】
しかしながら、フリーフライングロボットは、推進剤の消費量が多いため、モニタ、点検、測量、テザー操作などの軽作業用途に際しては、飛行エフェクタを用いるのが好ましい。従来より検討されている飛行エフェクタの一例を、図９に示す。この飛行エフェクタ１は、本体２の先端側にアンカー３を備え、また後端側にテザー４の一端が接続されている。テザー４の他端は、飛行エフェクタ１の出発点側に接続されているため、飛行エフェクタ１を出発点から目標到達位置まで飛ばしてアンカー３により固定することで、出発点位置から目標到達位置にかけてテザー４を架設することができる。架設されたテザー４は、部品搬送用の、より高い引っ張り強度を有するワイヤーの架設に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この飛行エフェクタの実用化に際しては、遠距離にある目標到達位置までいかに飛行エフェクタ１を高精度に制御して到達させるかが課題とされている。飛行制御方法としては、飛行エフェクタ１側にＣＣＤカメラを搭載して、目標到達位置を常時監視しながら自らの軌道を補正する方法が考えられる。しかしながら、この飛行制御方法では、画像中における目標到達位置の割り出しを行う必要があるため、複雑な画像処理が必須となり、時間がかかって応答性が悪くなる。このような応答性の悪化は、例えば目標到達位置が移動しているような場合に、追従できずに役目を果たせなくなってしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、遠く離れた目標到達位置への移動体の移動を、確実かつ高速に行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、宇宙構造物または海中構造物の構築のための移動システムであって、軌道を形成する第１の軌道形成手段と、前記軌道に沿って移動する移動体と、前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置とにより構成され、前記移動体が、前記軌道を検出する第１の軌道検出手段と、前記軌道に対する自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、前記ずれ量を補正する第１の補正手段と、を備え前記第１の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、前記移動体の前記第１のずれ量検出手段が、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求めることを特徴とする移動システムである。
この記載の移動システムによれば、第１の軌道形成手段により形成された軌道を第１の軌道検出手段が検出し、この軌道を頼りにして移動体が移動する。移動中の移動体が何らかの理由によって軌道から外れそうになると、そのずれ量を第１のずれ量検出手段が検知し、第１の補正手段がずれ量を補正する。
【０００８】
また本発明は、上述の移動システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記軌道の向きを逐次更新する第１の軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
この移動システムによれば、移動体の移動中に目標到達位置が移動しても、第１の軌道更新手段が、軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【０００９】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記第１の軌道形成手段が、前記軌道をレーザ光で形成し、前記第１の軌道検出手段が、前記レーザ光を受光する受光面を有し、前記第１のずれ量検出手段が、前記受光面内における前記レーザ光の照射位置を検出することを特徴とする。
この移動システムによれば、軌道に沿って狂いなく移動体が移動している場合には、受光面内におけるレーザ光の照射位置が所定の位置に固定される。一方、移動体が軌道からずれようとすると、受光面内におけるレーザ光の照射位置が前記所定の位置から移動し、これが、第１のずれ量検出手段によって検出される。この検出結果に基づいて、第１の補正手段が軌道に対する移動体のずれ量を補正する。
【００１０】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置をさらに備え、この第１の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、前記移動体が、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第２ずれ量検出手段をさらに備えることを特徴とする。
この移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道から外れてしまった場合には、第２のずれ量検出手段が、現在位置における光軌道の周波数を検知することで、回転体形状の誘導軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１２】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなすことを特徴とする。
この移動システムによれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲を、移動体が遠ざかるにつれて広くなるようにすることができる。
【００１３】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなすことを特徴とする。
この移動システムによれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できる。
【００１４】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第１の誘導軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
この移動システムによれば、移動体の移動中に目標到達位置が移動しても、第１の誘導軌道更新手段が、誘導軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【００１７】
また本発明は、宇宙構造物または海中構造物の構築のための移動システムであって、軌道を形成する第１の軌道形成手段と、前記軌道に沿って移動する移動体とにより構成され、前記移動体が、前記軌道を検出する第１の軌道検出手段と、前記軌道に対する自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、前記ずれ量を補正する第１の補正手段とを備え、前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この第１の軌道形成手段と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、前記第１の軌道検出手段が、前記周波数分布を参照して前記軌道の中心線を求めることを特徴とする移動システムである。
この移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道からずれようとすると、第１の軌道検出手段が、現在位置における光軌道の周波数を検知することで、回転体形状の軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１９】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなすことを特徴とする。
この移動システムによれば、軌道が移動体をカバーする範囲を、移動体が遠ざかるにつれて広くなるようにすることができる。
【００２０】
また本発明は、上述の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなすことを特徴とする。
この移動システムによれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できる。
【００２９】
また本発明は、宇宙構造物または海中構造物の構築のための移動システムを用いて、構造物を構築する方法であり、前記移動体を送り出す始点側と前記移動体との間を紐状体で連結し、この移動体を前記移動体の目標到達位置である終点と前記始点との間に前記軌道を形成し、この軌道に沿って前記移動体を前記終点まで移動させることで、前記始点から前記終点にかけて前記紐状体を架設し、この架設された紐状体を搬送経路として用いることを特徴とする構造物構築方法である。
この構造物構築方法によれば、遠く離れた目標到達位置との間に搬送経路を形成することができる。そして、この搬送経路を足がかりとして、より引っ張り強度を有するワイヤーを架設したり、または、この搬送経路に沿って構造物の部品などの搬送物を直接的に搬送することもできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の移動システム、誘導システム、及びこれらを用いた構造物構築方法の一実施形態及び変形例を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、本実施形態の説明においては、本発明を、宇宙空間におけるテザー架設システム及びこれを用いて宇宙構造物を構築する場合を例に説明するが、これに限らず、海中における移動システム、誘導システム、及びこれを用いた海中構造物の構築にも適用可能である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のテザー架設システム１０（移動システム）は、宇宙空間に浮かぶ一方の宇宙ステーションユニット１１側から、他方の宇宙ステーションユニット１２側に飛行エフェクタ１３（移動体）を移動させて両者間にテザー１４を架設するものであり、一方の宇宙ステーションユニット１１側に据え付けられた飛行エフェクタ射出装置１５及びレーザ発信器１６（第１の軌道形成手段）と、これらによって他方の宇宙ステーションユニット１２側に移動する前記飛行エフェクタ１３と、この飛行エフェクタ１３側に搭載された軌道追尾装置１７と、飛行エフェクタ１３が軌道から大きく外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する誘導装置１８（第１の誘導装置）とを備えて概略構成されている。
【００３２】
飛行エフェクタ射出装置１５は、バネの付勢力、ガス圧力、油圧力、リニアモータ推進力、モータ駆動力などを駆動源として、飛行エフェクタ１３に対して推進力を与える装置である。この推進力により射出された飛行エフェクタ１３は、目標到達位置である他方の宇宙ステーションユニット１２まで慣性飛行する。
この飛行エフェクタ射出装置１５には、テザー１４が巻かれたリール（図示せず）が一体に装備されており、慣性飛行する飛行エフェクタ１３に対してテザー１３が外力を与えることのないように、前記リールが回転してテザー１４を繰り出せるようになっている。
【００３３】
レーザ発信器１６は、飛行エフェクタ射出装置１５に対して一体に設けられており、このレーザ発信器１６を中心とする一回転方向（図１のθ１方向）と、この一回転方向に垂直な他回転方向（図１のθ２方向）との双方に首振り動作することで、レーザ光（すなわち軌道Ｌ）の向きを目標到達位置に正確に向けることが可能となっている。
すなわち、レーザ発信器１６は、一方の宇宙ステーションユニット１１に対する他方の宇宙ステーションユニット１２（目標到達位置）の相対動作に応じて、軌道Ｌの向きを逐次更新する軌道更新装置（第１の軌道更新手段。図示せず。）を備えている。この軌道更新装置は、他方の宇宙ステーションユニット１２から送られてくる電波等の位置情報を受信する受信部と、この受信部で受けた位置情報に基づいて修正すべき軌道Ｌの新たな方向及び角度を算出する算出部と、この算出部で求められた新たな方向及び角度に軌道Ｌが向くようにレーザ光の向きを変える軌道角度変更部とを備えている。
【００３４】
このレーザ発信器１６と、飛行エフェクタ射出装置１５と、前記誘導装置１８とは、一つのユニットを構成しており、一体となって移動、据え付けが可能となっている。なお、誘導装置１８の詳細については、図６の説明において後述する。
【００３５】
飛行エフェクタ１３は、図２に示すように、テザー１４が後端側に接続されたエフェクタ本体１３ａと、このエフェクタ本体１３ａの先端側に配置された一対の多関節フィンガー１３ｂと、前記レーザ発信器１６で形成される軌道Ｌに対する自らのずれ量を補正する複数のスラスタ１３ｃ（第１の補正手段）と、これらスラスタ１３ｃや各多関節フィンガー１３ｂを制御する制御装置（図示せず）とを備えて構成されている。
【００３６】
各多関節フィンガー１３ｂは、それぞれの指部１３ｂ１が各関節１３ｂ２において折曲することで、これら多関節フィンガー１３ｂ間を閉じて把持対象物を掴むことが可能となっている。本実施形態の飛行エフェクタ１３は、テザー１４の架設に用いられるものであるため、その各多関節フィンガー１３ｂが、テザー１４を架設先につなぎ止めるためのアンカーとして用いられる。しかしながら、これに限らず、宇宙空間を浮遊する浮遊物を、各多関節フィンガー１３ｂによって把持して回収する用途（浮遊物回収装置）にも、もちろん採用可能である。
【００３７】
各スラスタ１３ｃは、エフェクタ本体１３ａの周囲に複数が配置されており、これらのうち、前記制御装置による指示を受けたものだけが、指定された流量のガス噴射を行い、軌道Ｌに対するエフェクタ本体１３ａの相対位置及び姿勢角度の双方を調整することが可能となっている。
【００３８】
軌道追尾装置１７は、図３に示すように、前記レーザ発信器１６から発せられたレーザ光（軌道Ｌ）を検出する一対のセンサ１７ａ（第１の軌道検出手段）と、これらセンサ１７ａに向かうようにレーザ光を折曲する一対のハーフミラー１７ｂと、各センサ１７ａの出力結果に基づいて、軌道Ｌに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を検出する軌道ずれ量検出部（第１のずれ量検出手段。図示せず。）とを備えて構成されている。
【００３９】
各センサ１７ａとしては、図４に示すように、４分割フォトディテクタが採用されており、４つの分割面に等分割された受光面１７ａ１をそれぞれが備えている。この受光面１７ａ１に、軌道Ｌをなすレーザ光から分岐された分岐光Ｌ１が照射されると、その照射位置に対応した分割面が、光電効果による電圧を発生させる。そして、これら分割面におけるそれぞれの電圧値を前記軌道ずれ量検出手段が検知することで、各受光面１７ａ１内における分岐光Ｌ１の照射点Ｐ１が正確に求められる。各受光面１７ａ１は、その中心点（図４の十字線の交差点）に分岐光Ｌ１が照射されているときに軌道Ｌに正確に沿っているものとして、各センサ１７ａ及び各ハーフミラー１７ｂの配置・傾きが設定されている。
【００４０】
この軌道追尾装置１７による、軌道Ｌからのずれ量検出方法のさらなる詳細について、図３を用いて説明する。
同図に示すように、一方向から平面視した場合に、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿っている状態（このとき、軌道Ｌをなすレーザ光は、各ハーフミラー１７ｂの中心点に当たって一部が反射し、分岐光Ｌ１となって同図紙面上方向の各センサ１７ａに照射される。
このとき、同図に示すように、レーザ光（軌道Ｌ）の進行方向をＺ方向、このＺ方向に対して各ハーフミラー１７ｂに向かう垂直方向をＹ方向、そして同図の紙面上方向をＸ方向とした場合、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌからずれようとしたために、軌道追尾装置１７内におけるレーザ光の軌跡が、実線から破線に示すように、ピッチング方向及びヨーイング方向にずれた場合には、下記（３）、（４）、（７）、（８）式が成立する。そして、これらによって、ピッチング方向とヨーイング方向の相対位置ずれ量及びずれ角度を求める。
【００４１】
Ａ．ピッチング方向（図３の紙面水平方向）において
△Ｚ1≒ｄ2・θp＋△Ｙ・・・（１）
△Ｚ2≒（ｄ1＋ｄ2）・θp＋△Ｙ・・・（２）
これら（１）式及び（２）式より、
θp＝（△Ｚ2―△Ｚ1）／ｄ1 ・・・（３）
△Ｙ＝△Ｚ1―ｄ2・θp＝△Ｚ1−（△Ｚ2−△Ｚ1）・ｄ2／ｄ1 ・・・（４）
ここで、
△Ｙ；軌道Ｌに対する、飛行エフェクタ１３のＹ方向の相対位置ずれ量。
同図では、△Ｙ＝０の場合を示している。
△θp；軌道Ｌに対する飛行エフェクタ１３のピッチずれ角度。
△Ｚ１；レーザ光の入射側に近い側のセンサ１７ａにおける、各センサ１７ａ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
△Ｚ2；レーザ光の入射側に遠い側のセンサ１７ａにおける、各センサ１７ａ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
ｄ1；各ハーフミラー１７ｂ間の最短間隔寸法。固定値。
ｄ2；飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿っているときの各ハーフミラー１７ｂに対する軌道Ｌの照点と、各受光面１７ａ１との最短寸法。固定値。
【００４２】
Ｂ．ヨーイング方向において（図３の紙面垂直方向）において
△Ｘ1≒ｄ2・θＹ＋△Ｘ・・・（５）
△Ｘ2≒（ｄ1＋ｄ2）・θＹ＋△Ｘ・・・（６）
これら（５）式及び（６）式より、
θＹ＝（△Ｘ2―△Ｘ1）／ｄ1 ・・・（７）
△Ｘ＝△Ｘ1―ｄ2・θＹ＝△Ｘ1−（△Ｘ2−△Ｘ1）・ｄ2／ｄ1 ・・・（８）
ここで、
△Ｘ；軌道Ｌに対する、飛行エフェクタ１３のＸ方向の相対位置ずれ量。
同図では、△Ｘ＝０の場合を示している。
△θＹ；軌道Ｌに対する飛行エフェクタ１３のヨーイングずれ角度。
△Ｘ１；レーザ光の入射側に近い側のセンサ１７ａにおける、センサ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
△Ｘ2；レーザ光の入射側に遠い側のセンサ１７ａにおける、センサ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
ｄ1，ｄ2；ピッチング方向の式と同じ。
【００４３】
なお、軌道追尾装置１７の構成としては、上記説明の４分割フォトディテクタを用いる構成以外に、例えばＣＣＤまたはＰＳＤ（Position Sensing Device）を用いる方法も採用可能である。これについて、図５を用いて説明する。
まず、前記レーザ発信器１６が、軌道Ｌを、この軌道Ｌの延在方向に垂直な断面で見た場合に、例えば図５の左図に示すような十字形の特定画像Ｔをなす光線として形成する。この特定画像Ｔの形成方法としては、十字スリットが形成されたマスキングをレーザ光の照射経路上に配置することで簡単に形成できる。また、十字形以外にも、マスキングに形成する穴形状を変えるだけで、複数のドットを等間隔配置した形状など、その他の形状を採用可能である。
【００４４】
そして、軌道追尾装置１７側では、十字形の特定画像ＴをＣＣＤまたはＰＳＤで受像し、この特定画像Ｔの変形量をチェックする。特定画像Ｔが、図５の左図に示すように変形していない場合には、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿って正確に飛行していると判断する。逆に、例えば図５の右図に示すように変形した場合には、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに対して位置ずれや傾きを生じたために特定画像Ｔが変形したと判断し、この特定画像Ｔを再び図５の左図に示す形状に戻すまで、前記各スラスタ１３ｃによる飛行エフェクタ１３の位置及び傾きの補正を行う。
【００４５】
前記誘導装置１８は、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合に、再び軌道Ｌに復帰させるための装置（第１の誘導装置）である。この誘導装置１８について、図６を参照して説明する。
同図に示すように、誘導装置１８は、この誘導装置１８と飛行エフェクタ１３の目標到達位置（すなわち、前記他の宇宙ステーションユニット１２）との間を結ぶ直線を中心線１８ａとして、その半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道を、レーザ光により、誘導軌道１８ｂとして発信する。なお、この回転体形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆うように広がる円錐形状をなし、またその中心線１８ａは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｂは、その中心線１８ａに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ａで最も周波数が高く、かつ半径方向外側に向かって徐々に周波数が低くなる年輪をなす、ピーク形状の周波数分布をなしている。
【００４６】
一方、飛行エフェクタ１３側には、図示されない誘導光検出装置（第２のずれ量検出手段）が装備されており、前記周波数分布を参照して誘導軌道１８ｂの中心線１８ａに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を求める。
より詳しくいうと、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌ（中心線１８ａ）から位置Ｐにずれた場合、前記誘導光検出装置は、誘導軌道１８ｂの周波数低下を感知する。そこで、まず、ピッチ方向またはヨーイング方向の何れか一方に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、この方向において周波数分布が最も高くなる位置を求めて停止する（図６のａ方向の移動）。次に、他方向に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、この方向において周波数分布が最も高くなる位置を求めて停止する（図６のｂ方向の移動）。この微調整を数回繰り返すことで、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに復帰する。
【００４７】
さらに、この誘導装置１８は、図示されない誘導軌道更新装置（第１の誘導軌道更新手段）を備えており、目標到達位置が移動しても、その位置変化に応じて誘導軌道１８ｂの向きを逐次更新することが可能となっている。
【００４８】
なお、図６に示した例では、誘導軌道１８ｂの形状を円錐形状としたが、これに限らず、図７に示すように、目標到達位置に向かって延びる円柱形状など、その他の形状も採用可能である。すなわち、同図に示す例では、誘導装置１８Ａが、この誘導装置１８Ａと飛行エフェクタ１３の目標到達位置（すなわち、前記他の宇宙ステーションユニット１２）との間を結ぶ直線を中心線１８ｃとして、その半径方向に周波数分布を有する円柱形状の光軌道を、レーザ光により、誘導軌道１８ｄとして発信する。そして、この円柱形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆っており、またその中心線１８ｃは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｄは、その中心線１８ｃに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ｃで最も周波数が高く、かつ半径方向外側に向かって徐々に周波数が低くなる年輪をなす、ピーク形状の周波数分布をなしている。このような円柱形状の誘導軌道１８ｄは、多数のレーザ光発信装置１８ｘを円柱状に束ねて構成することで、形成可能である。
この円柱形状の誘導軌道１８ｄの場合においても、飛行エフェクタ１３の誘導方法は、上述した円錐形状の誘導軌道１８ｂの場合と同様である。
【００４９】
さらに、周波数分布によって飛行エフェクタ１３を誘導する前記誘導装置１８の代わりに、例えば図８に示す誘導装置１８Ｂも採用可能である。この誘導装置１８Ｂ（第２の誘導装置）は、この誘導装置１８Ｂと目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線１８ｅとして同心円状に発せられる複数の筒状光１８ｆからなる回転体形状の光軌道を誘導軌道１８ｇとして発信する。なお、この回転体形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆うように広がる円錐形状をなし、またその中心線１８ｅは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｇは、その中心線１８ｅに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ｅから半径方向外側に向かって徐々に曲率ｒが大きくなる年輪形状をなしている。そして、各筒状光１８ｆの周波数は、全て同一となっている。
【００５０】
一方、飛行エフェクタ１３側には、図示されない誘導光検出装置（第３のずれ量検出手段）が装備されており、各筒状光１８ｆの曲率ｒを参照して誘導軌道１８ｇの中心線１８ｅに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を求める。
より詳しくいうと、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌ（中心線１８ｅ）から位置Ｐにずれた場合、前記誘導光検出装置は、検知している筒状光１８ｆの曲率が大きくなることを感知する。そして、この筒状光１８ｆにより、その曲がり具合によって指し示される中心線１８ｅの方向と、曲率で示されるずれ量との双方が求められるので、これらに基づいて、各スラスタ１３ｃを吹かしながら、飛行エフェクタ１３を軌道Ｌに復帰させる。
【００５１】
このとき、前記誘導装置１８の場合の調整方法と同様に、まず、ピッチ方向またはヨーイング方向の何れか一方に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、次に、他方向に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かす微調整動作を数回繰り返すことで、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに復帰させるものとしても良い。
【００５２】
また、この誘導装置１８Ｂにおいても、前記誘導装置１８と同様に、前記誘導軌道更新装置（第１の誘導軌道更新手段）を備えて、目標到達位置の位置変化に応じて誘導軌道１８ｇの向きを逐次更新するようにしても良い。
また、図８に示した例では、誘導軌道１８ｇの形状を円錐形状としたが、これに限らず、目標到達位置に向かって延びる円柱形状など、その他の形状も採用可能である。
【００５３】
さらには、上記誘導装置１８，１８Ａ，１８Ｂは、飛行エフェクタ１３を内包するような誘導軌道１８ｂ，１８ｄ，１８ｇを形成するものとしたが、線状のレーザ光で誘導軌道を構成することも可能である。すなわち、図示を省略するが、飛行エフェクタ１３の後端側に凹面鏡を設けるとともに、前記飛行エフェクタ射出装置１５側に誘導装置と受光部とフィードバック装置とを設ける。
この誘導装置は、線状のレーザ光を前記凹面鏡に向けて照射するものであり、また前記受光部は、前記凹面鏡で反射されて戻ってきたレーザ光を受光して光の強度を検出するものである。
一方、前記凹面鏡は、軌道Ｌに沿って飛行エフェクタ１３が飛行している状態では、前記誘導装置からのレーザ光を前記受光部に向かって真っ直ぐに反射するように配置されている。このときに前記受光部が受ける反射光強度は、最大となるが、前記凹面鏡の向きが傾いた場合には低下する（反射光が暗くなる）。
【００５４】
したがって、前記フィードバック装置は、前記受光部で受光されたレーザ光の強度が低くなった場合には、再び最大に復帰するように、飛行エフェクタ１３に電波などの通信手段を用いて位置ずれ補正の指示を与える。飛行エフェクタ１３側では、この指示に基づき、前記受光部の受光量が満足されるまで、各スラスタ１３ｃによる位置調整及び傾き調整を行う。このようにして、軌道Ｌから外れた飛行エフェクタ１３が、再び軌道Ｌに復帰する。
なお、この誘導装置においても、前記誘導装置１８，１８Ａ，１８Ｂと同様に、誘導軌道更新装置（第２の誘導軌道更新手段）を備えて、目標到達位置の位置変化に応じて誘導軌道の向きを逐次更新するようにしても良い。
【００５５】
ところで、以上の説明においては、一方の宇宙ステーションユニット１１から他方の宇宙ステーションユニット１２に向かう軌道Ｌを形成するのに、前記レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせを用い、また、飛行エフェクタ１３が軌道から大きく外れた場合の誘導軌道を付与するのに誘導装置１８を用いるものとした。しかしながら、これらのいずれも飛行エフェクタ１３を正確に飛行させるという同一機能を有するものであるから、それぞれを単独または逆の用途に用いても良い。
【００５６】
すなわち、上記説明以外に、（ａ）レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせのみを用いて誘導装置１８を用いない構成や、（ｂ）誘導装置１８を軌道Ｌの形成に用いて、レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７を用いない構成や、（ｃ）誘導装置１８を軌道Ｌの形成に用いるとともに、レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせを、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合の誘導システムとして用いる構成も、採用可能である。
これら（ａ）〜（ｃ）の各構成については、上述したレーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７及び誘導装置１８の組み合わせ（役目）を変更するだけであり、それらの詳細構成及び機能については、上述と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５７】
続いて、以上説明の構成を有する本実施形態のテザー架設システム１０（移動システム）を用いた構造物構築方法について、以下に説明を行う。
まず、飛行エフェクタ１３と、これを送り出す前記一方の宇宙ステーションユニット１１との間を予めテザー１４（紐状体）で連結する。そして、レーザ発信器１６により軌道Ｌを前記他方の宇宙ステーションユニット１２に向けて形成するとともに、この軌道Ｌと同軸に前記誘導軌道１８ｂを形成する。
そして、この軌道Ｌに沿うように、前記飛行エフェクタ射出装置１５で飛行エフェクタ１３を射出する。射出された飛行エフェクタ１３は、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かって慣性飛行する。この時のテザー１４は、飛行エフェクタ１３に対して引っ張り力を与えないように繰り出されるので、飛行エフェクタ１３は何らの外力を受けることなく、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かって慣性飛行する。
【００５８】
この慣性飛行中の飛行エフェクタ１３は、軌道追尾装置１７が軌道Ｌを常時監視しており、必要に応じて軌道Ｌに対する自らの位置と傾きを補正する。また、飛行エフェクタ１３の飛行中に前記他の宇宙ステーションユニット１２が移動しても、前記軌道更新装置が、軌道Ｌの向きを、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かうように逐次追尾させるので、軌道Ｌ／飛行エフェクタ１３が目標到達位置を逃すことがない。しかも、この時に何らかの外力が飛行エフェクタ１３に加わって軌道Ｌから離脱したとしても、誘導軌道１８ｂを頼りにして、すぐさま軌道Ｌに復帰することが可能である。
【００５９】
前記他の宇宙ステーションユニット１２に到達した飛行エフェクタ１３は、その各多関節フィンガー１３ｂがアンカー２０（図１参照）を把持することにより、他の宇宙ステーションユニット１２に対して接続される。後は、両宇宙ステーションユニット１１，１２間に架設されたテザー１４を足がかりとして、より高い引っ張り強度を有するワイヤー（図示せず）を架設することで、大型部品や重量部品の搬送が可能となる。また、テザー１４そのものがある程度の引っ張り強度を有するものであれば、このテザー１４そのものを部品の搬送経路として直接利用することも可能である。
【００６０】
以上説明の、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌを検出する軌道追尾装置１７と、自らのずれ量を補正する各スラスタ１３ｃとを備える構成を採用した。この構成によれば、軌道Ｌに対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としていない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動を、確実かつ高速に行うことが可能となっている。
【００６１】
また、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３の目標到達位置に応じて、軌道Ｌの向きを逐次更新する軌道更新装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、軌道Ｌ／飛行エフェクタ１３が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、確実に到達することが可能となっている。
【００６２】
また、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合に、再び軌道Ｌに復帰させるための誘導軌道１８ｂを形成する誘導装置１８をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れたとしても、前記誘導光検出装置が、回転体形状の光軌道の中心線１８ａに対する自ら（飛行エフェクタ１３）の相対位置を把握することができるので、各スラスタ１３ｃを用いてすぐさま軌道Ｌに復帰することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の構造物構築方法は、テザー架設システム１０を用いて搬送経路を架設する方法を採用した。この方法によれば、遠く離れた目標到達位置へのワイヤーの掛け渡しや、部品の搬送を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の移動システムは、移動体が、軌道を検出する第１の軌道検出手段と、自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、ずれ量を補正する第１の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の移動を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００６５】
また、請求項２に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、軌道の向きを逐次更新する第１の軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００６６】
また、請求項３に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が軌道をレーザ光で形成し、前記第１の軌道検出手段が受光面を有し、前記第１のずれ量検出手段が受光面内における照射位置を検出する構成を採用した。この構成によれば、受光面内におけるレーザ光の照射位置を常時監視することで、移動体の軌道ずれを高い応答性をもって補正することが可能となる。しかも、複雑な画像処理を不要としている。
【００６７】
また、請求項４に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第２のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００６８】
また、請求項５に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第２の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第３のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００６９】
また、請求項６に記載の移動システムは、誘導軌道の形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて捕捉困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００７０】
また、請求項７に記載の移動システムは、誘導軌道の形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を誘導軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００７１】
また、請求項８に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第１の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００７２】
また、請求項９に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第３の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、受光部によって移動体の位置および姿勢を捉えることができ、なおかつ、フィードバック装置を介して移動体に位置調整の指示を与えることができるため、移動体をすぐさま軌道に復帰させることが可能となる。
【００７３】
また、請求項１０に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第２の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００７４】
また、請求項１１に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、回転体形状の光軌道として形成し、前記第１の軌道検出手段が、周波数分布を参照して軌道の中心線を求める構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第１の軌道検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００７５】
また、請求項１２に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、移動体が、これら筒状光の曲率を参照して中心線からのずれ量を求める第４のずれ量検出手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第４のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００７６】
また、請求項１３に記載の移動システムは、軌道の形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて捕捉困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００７７】
また、請求項１４に記載の移動システムは、軌道の形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００７８】
また、請求項１５に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、特定画像をなす光線で形成し、前記第１のずれ量検出手段が、この特定画像を受像し、その変形量に基づいて軌道に対する自らのずれ量を検出する構成を採用した。この構成によれば、第１のずれ量検出手段が特定画像の形状を常時監視することで、移動体の軌道ずれを高い応答性をもって補正することが可能となる。しかも、複雑な画像処理を不要としている。
【００７９】
また、請求項１６に記載の誘導システムは、誘導軌道を、半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成する第１の誘導軌道形成手段と、周波数分布を参照して自らのずれ量を求める第５のずれ量検出手段、および、ずれ量を補正する第２の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８０】
また、請求項１７に記載の誘導システムは、誘導軌道を、同心円状に発せられる複数の筒状光からなる光軌道として形成する第２の誘導軌道形成手段と、筒状光の曲率を参照して中心線からのずれ量を求める第６のずれ量検出手段、および、ずれ量を補正する第３の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８１】
また、請求項１８に記載の誘導システムは、前記回転体形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて誘導困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００８２】
また、請求項１９に記載の誘導システムは、前記回転体形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を誘導軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００８３】
また、請求項２０に記載の誘導システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第３の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００８４】
また、請求項２１に記載の誘導システムは、移動体側に設けられた凹面鏡と、定位置側に設けられた誘導光発信装置と、凹面鏡で反射された反射光の強度を検出する受光装置と、受光されたレーザ光の強度が最大となるようにずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道であるレーザ光に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８５】
また、請求項２２に記載の誘導システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第４の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００８６】
また、請求項２３に記載の構造物構築方法は、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の移動システム、または、請求項１６から請求項２２の何れか１項に記載の誘導システムを用いて、紐状体からなる搬送経路を架設する方法を採用した。この方法によれば、遠く離れた目標到達位置へのワイヤーの掛け渡しや、部品の搬送を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動システム／誘導システムの一実施形態を説明するための図であって、テザー架設システムの斜視図である。
【図２】同テザー架設システムに備えられている飛行エフェクタを示す平面図である。
【図３】同テザー架設システムに備えられている軌道追尾装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】同テザー架設システムに備えられている同軌道追尾装置の光センサを示す斜視図である。
【図５】同テザー架設システムに備えられている同軌道追尾装置の光センサの変形例を示す正面図である。
【図６】同テザー架設システムに備えられている誘導装置を説明するための平面図である。
【図７】同テザー架設システムに備えられている誘導装置の変形例を説明するための平面図である。
【図８】同テザー架設システムに備えられている誘導装置の他の変形例を説明するための平面図である。
【図９】従来の飛行エフェクタの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・テザー架設システム（移動システム）
１２・・・他の宇宙ステーションユニット（目標到達位置）
１３・・・飛行エフェクタ（移動体）
１３ｃ・・・スラスタ（第１の補正手段、第２の補正手段、第３の補正手段）
１４・・・テザー（紐状体）
１６・・・レーザ発信器（第１の軌道形成手段）
１７ａ・・・センサ（第１の軌道検出手段）
１７ａ１・・・受光面
１８・・・誘導装置（第１の誘導装置、第１の誘導軌道形成手段、第２の誘導軌道形成手段）
１８ｂ・・・誘導軌道
１８Ｂ・・・誘導装置（第２の誘導装置）
１８ｆ・・・筒状光
Ｌ・・・軌道
Ｔ・・・特定画像[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving system / guidance system for moving a moving body toward a target arrival position, and a structure construction method using the moving system / guidance system.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Non-Patent Document 1 below, development of a solar power generation satellite that receives solar energy to generate electric power and transmits the electric power using electromagnetic waves has been studied. If this type of large space structure is to be constructed manually, astronauts of several hundreds of levels are required, so attempts have been made to unmanned with dedicated machines and robots.
Among these robots, free-flying robots are advanced tasks such as coupling between floating modules, working to locations that cannot be accessed by rail-moving robots, working back and forth over long distances, and collecting scattered parts. It is possible to perform the work performed by the astronaut wearing the MMU.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Kazuo Machida, “Robotics in Solar Power Satellite”, June 7, 1992, Robotics Mechatronics Lecture (ROBOMEC92)
[0004]
However, since a free flying robot consumes a large amount of propellant, it is preferable to use a flight effector for light work applications such as monitoring, inspection, surveying, and tether operation. An example of a flight effector that has been studied conventionally is shown in FIG. The flight effector 1 includes an anchor 3 on the front end side of a main body 2 and one end of a tether 4 connected to a rear end side. Since the other end of the tether 4 is connected to the departure point side of the flight effector 1, the flight effector 1 is moved from the departure point to the target arrival position and fixed by the anchor 3, so that the distance from the departure point position to the target arrival position is increased. A tether 4 can be installed. The installed tether 4 is used for installing a wire having a higher tensile strength for conveying parts.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when this flight effector is put into practical use, it is a problem how to reach and reach the target arrival position at a long distance with high accuracy. As a flight control method, a method in which a CCD camera is mounted on the flight effector 1 side and its own trajectory is corrected while constantly monitoring the target arrival position can be considered. However, in this flight control method, since it is necessary to determine the target arrival position in the image, complicated image processing becomes indispensable, and it takes time and the responsiveness deteriorates. Such a deterioration in responsiveness may result in failure to follow the role, for example, when the target arrival position is moving.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reliably and rapidly move a moving body to a farther target position.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention A mobile system for the construction of space structures or underwater structures, First trajectory forming means for forming a trajectory, and a moving body that moves along the trajectory; A first guiding device for providing a guiding track for returning the moving body to the track again when the moving body deviates from the track, The moving body detects first trajectory detection means for detecting the trajectory, first deviation amount detection means for detecting an amount of deviation from the trajectory, and first correction means for correcting the deviation amount. And the first guiding device has a rotating body shape having a frequency distribution in the radial direction about a straight line connecting the guiding trajectory between the guiding device and the target reaching position of the moving body as a center line. The first shift amount detection means of the moving body obtains the shift amount from the center line of the guide track with reference to the frequency distribution. This is a mobile system.
According to the described moving system, the first trajectory detecting means detects the trajectory formed by the first trajectory forming means, and the moving body moves depending on the trajectory. If the moving moving body is likely to deviate from the orbit for some reason, the amount of deviation is detected by the first deviation amount detection means, and the first correction means corrects the deviation amount.
[0008]
The present invention also provides the above-mentioned The moving system may further include first trajectory updating means for sequentially updating the direction of the trajectory according to the target arrival position of the moving body.
this According to the movement system, even if the target arrival position moves during the movement of the moving body, the first trajectory update means sequentially tracks the direction of the trajectory toward the target arrival position. Never miss the target position.
[0009]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The first trajectory forming means forms the trajectory with laser light, the first trajectory detecting means has a light receiving surface for receiving the laser light, and the first deviation amount detecting means includes the The irradiation position of the laser beam in the light receiving surface is detected.
this According to the moving system, when the moving body moves without any deviation along the trajectory, the irradiation position of the laser light in the light receiving surface is fixed at a predetermined position. On the other hand, when the moving body tries to deviate from the trajectory, the irradiation position of the laser light in the light receiving surface moves from the predetermined position, and this is detected by the first deviation amount detecting means. Based on this detection result, the first correction means corrects the amount of displacement of the moving body with respect to the trajectory.
[0010]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In When the moving body deviates from the trajectory, the mobile device further includes a first guide device that provides a guide track for returning to the track again, and the first guide device includes the guide track. And a straight line connecting the target position of the moving body as a center line and a rotating body-shaped optical trajectory having a frequency distribution in the radial direction, and the moving body refers to the frequency distribution A second deviation amount detecting means for obtaining an deviation amount from the center line of the guide track is further provided.
this According to the moving system, when the moving body has deviated from the orbit for any reason, the second shift amount detecting means detects the frequency of the optical orbit at the current position, so that the guided orbit having the rotating body shape is detected. The relative position of itself (moving body) with respect to the center line can be grasped.
[0012]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The rotating body has a conical shape that expands toward the target reaching position.
this According to the moving system, the range in which the guide track covers the moving body can be increased as the moving body moves away.
[0013]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The shape of the rotating body is a columnar shape extending toward the target reaching position.
this According to the moving system, the frequency distribution density of the guide track or the spacing density between the cylindrical lights can be maintained high along the moving direction of the moving body.
[0014]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The apparatus further comprises first guiding track updating means for sequentially updating the direction of the guiding track according to the target arrival position of the moving body.
this According to the movement system, even if the target arrival position moves during the movement of the moving body, the first guidance trajectory update means sequentially tracks the direction of the guidance trajectory toward the target arrival position. / The moving body does not miss the target arrival position.
[0017]
Further, the present invention is a moving system for constructing a space structure or an underwater structure, and includes a first orbit forming unit that forms an orbit, and a moving body that moves along the orbit, The moving body includes first trajectory detection means for detecting the trajectory, first deviation amount detection means for detecting an amount of deviation from the trajectory, and first correction means for correcting the deviation amount. , The first trajectory forming means has a shape of a rotating body having a frequency distribution in the radial direction about a straight line connecting the trajectory between the first trajectory forming means and the target arrival position of the movable body. And the first trajectory detection means obtains a centerline of the trajectory with reference to the frequency distribution.
this According to the moving system, when the moving body tries to deviate from the orbit for any reason, the first orbit detection means detects the frequency of the optical orbit at the current position, thereby detecting the center line of the orbit of the rotating body. The relative position of the (moving body) can be grasped.
[0019]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The rotating body has a conical shape that expands toward the target reaching position.
this According to the moving system, the range in which the track covers the moving body can be increased as the moving body moves away.
[0020]
The present invention also provides the above-mentioned Moving system In The shape of the rotating body is a columnar shape extending toward the target reaching position.
this According to the moving system, the frequency distribution density of the guide track or the spacing density between the cylindrical lights can be maintained high along the moving direction of the moving body.
[0029]
The present invention also provides a construction for space structures or underwater structures. Moving system Using, This is a method of constructing a structure, wherein a starting point side for sending out the moving body and the moving body are connected by a string-like body, and the moving body is connected to an end point that is a target arrival position of the moving body and the start point. The track is formed in the middle, and the movable body is moved along the track to the end point, so that the string-like body is constructed from the start point to the end point, and the installed string-like body is used as a transport path. It is a structure construction method characterized by using.
this According to the structure construction method, it is possible to form a transport path between the target arrival positions far away. Then, using the transport path as a foothold, a wire having a higher tensile strength can be installed, or a transported object such as a structural component can be directly transported along the transport path.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
One embodiment and a modification of a moving system, a guidance system, and a structure construction method using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. Of course. In the description of the present embodiment, the present invention will be described using an example of a tether erection system in outer space and a case where a space structure is constructed using the system. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the construction of a system and an underwater structure using the system.
[0031]
As shown in FIG. 1, the tether erection system 10 (moving system) of this embodiment has a flight effector 13 (moving body) from one space station unit 11 side floating in outer space to the other space station unit 12 side. The tether 14 is erected between the two, and the flight effector injection device 15 and the laser transmitter 16 (first trajectory forming means) installed on the one space station unit 11 side, and thereby the other The flight effector 13 that moves to the space station unit 12 side, the orbit tracking device 17 mounted on the flight effector 13 side, and the guided orbit for returning to the orbit again when the flight effector 13 deviates greatly from the orbit. And a guiding device 18 (first guiding device) for providing the above.
[0032]
The flight effector injection device 15 is a device that applies a propulsive force to the flight effector 13 using a spring biasing force, a gas pressure, an oil pressure, a linear motor propulsive force, a motor driving force, or the like as a driving source. The flight effector 13 ejected by this propulsive force flies inertially to the other space station unit 12 that is the target arrival position.
The flight effector injection device 15 is integrally equipped with a reel (not shown) around which a tether 14 is wound, so that the tether 13 does not apply an external force to the flight effector 13 that flies inertially. The reel rotates so that the tether 14 can be fed out.
[0033]
The laser transmitter 16 is provided integrally with the flight effector injection device 15, and includes one rotation direction (the direction θ1 in FIG. 1) around the laser transmitter 16 and the other perpendicular to the one rotation direction. By swinging in both the rotation direction (θ2 direction in FIG. 1), the direction of the laser beam (that is, the trajectory L) can be accurately directed to the target arrival position.
That is, the laser transmitter 16 sequentially updates the direction of the orbit L according to the relative movement of the other space station unit 12 (target arrival position) with respect to the one space station unit 11 (first orbit update). Means (not shown). The orbit update device includes a receiving unit that receives position information such as radio waves transmitted from the other space station unit 12, a new direction of the orbit L to be corrected based on the position information received by the receiving unit, and A calculation unit that calculates an angle, and a trajectory angle changing unit that changes the direction of the laser beam so that the trajectory L faces the new direction and angle obtained by the calculation unit.
[0034]
The laser transmitter 16, the flight effector injection device 15, and the guidance device 18 constitute a single unit that can be moved and installed as a unit. The details of the guidance device 18 will be described later in the description of FIG.
[0035]
As shown in FIG. 2, the flight effector 13 includes an effector body 13a having a tether 14 connected to the rear end side, a pair of articulated fingers 13b disposed on the front end side of the effector body 13a, and the laser transmitter. 16 includes a plurality of thrusters 13c (first correction means) that correct their own shift amounts with respect to the trajectory L formed by 16, and a control device (not shown) that controls the thrusters 13c and the articulated fingers 13b. Configured.
[0036]
Each of the multi-joint fingers 13b can grip the object to be grasped by closing the multi-joint fingers 13b by bending the respective finger portions 13b1 at the respective joints 13b2. Since the flight effector 13 of this embodiment is used for erection of the tether 14, each multi-joint finger 13b is used as an anchor for securing the tether 14 to the erection destination. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can of course be used for applications (floating matter collection device) in which suspended matter floating in outer space is grasped and collected by each articulated finger 13b.
[0037]
A plurality of thrusters 13c are arranged around the effector main body 13a. Of these, only those instructed by the control device perform gas injection at a specified flow rate, and the effector main body 13a with respect to the track L. It is possible to adjust both the relative position and the posture angle.
[0038]
As shown in FIG. 3, the trajectory tracking device 17 is directed to a pair of sensors 17a (first trajectory detecting means) for detecting the laser light (orbit L) emitted from the laser transmitter 16, and to these sensors 17a. In this way, a pair of half mirrors 17b that bend the laser light and a trajectory deviation amount detection unit that detects its own deviation amount with respect to the trajectory L (that is, deviation amount of the flight effector 13) based on the output result of each sensor 17a. (First deviation amount detection means, not shown).
[0039]
As each sensor 17a, as shown in FIG. 4, a four-divided photodetector is employed, and each sensor 17a is provided with a light receiving surface 17a1 that is equally divided into four divided surfaces. When the light receiving surface 17a1 is irradiated with the branched light L1 branched from the laser light having the orbit L, the divided surface corresponding to the irradiation position generates a voltage due to the photoelectric effect. The trajectory deviation amount detecting means detects each voltage value on these divided surfaces, whereby the irradiation point P1 of the branched light L1 in each light receiving surface 17a1 is accurately obtained. Each light receiving surface 17a1 is assumed to be accurately along the trajectory L when the branched light L1 is irradiated to the center point (intersection of the cross line in FIG. 4), and the arrangement of each sensor 17a and each half mirror 17b. -Tilt is set.
[0040]
Further details of a method of detecting a deviation amount from the track L by the track tracking device 17 will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, when viewed from above in one direction, the flight effector 13 is along the trajectory L (at this time, the laser light that forms the trajectory L hits the center point of each half mirror 17b and a part thereof. The light is reflected, becomes branched light L1, and is irradiated to each sensor 17a in the upward direction in the drawing.
At this time, as shown in the figure, the traveling direction of the laser beam (orbit L) is the Z direction, the vertical direction toward each half mirror 17b with respect to the Z direction is the Y direction, and the upward direction in the drawing is X. If the flight effector 13 is about to deviate from the trajectory L, the trajectory of the laser light in the trajectory tracking device 17 is deviated in the pitching direction and yawing direction as shown by the broken line from the solid line. The following formulas (3), (4), (7), and (8) are established. Then, the relative positional deviation amount and deviation angle between the pitching direction and the yawing direction are obtained from these.
[0041]
A. In the pitching direction (horizontal direction in FIG. 3)
△ Z1 ≒ d2 ・ θp ＋ △ Y (1)
△ Z2 ≒ (d1 + d2) ・ θp + △ Y (2)
From these formulas (1) and (2),
θp = (ΔZ2−ΔZ1) / d1 (3)
.DELTA.Y = .DELTA.Z1-d2..theta.p = .DELTA.Z1-(. DELTA.Z2-.DELTA.Z1) .d2 / d1 (4)
here,
ΔY: A relative positional deviation amount of the flight effector 13 with respect to the trajectory L in the Y direction.
In the figure, the case where ΔY = 0 is shown.
Δθp: Pitch deviation angle of the flight effector 13 with respect to the trajectory L.
ΔZ1: The amount of deviation of the irradiation position from the center of each sensor 17a in the sensor 17a on the side close to the incident side of the laser beam. Fluctuation value that changes when deviating from orbit L.
ΔZ2: The amount of deviation of the irradiation position from the center of each sensor 17a in the sensor 17a far from the laser beam incident side. Fluctuation value that changes when deviating from orbit L.
d1: The shortest distance between the half mirrors 17b. Fixed value.
d2: The shortest dimension between the reference point of the trajectory L with respect to each half mirror 17b and the respective light receiving surfaces 17a1 when the flight effector 13 is along the trajectory L. Fixed value.
[0042]
B. In the yawing direction (perpendicular to the paper in FIG. 3)
△ X1 ≒ d2 ・ θY + △ X (5)
ΔX2 ≒ (d1 + d2) ・ θY + ΔX (6)
From these equations (5) and (6),
θY = (ΔX2−ΔX1) / d1 (7)
.DELTA.X = .DELTA.X1-d2..theta.Y = .DELTA.X1-(. DELTA.X2-.DELTA.X1) .d2 / d1 (8)
here,
ΔX: relative displacement amount of the flight effector 13 with respect to the trajectory L in the X direction.
In the figure, a case where ΔX = 0 is shown.
ΔθY: yawing deviation angle of the flight effector 13 with respect to the trajectory L.
ΔX1: A deviation amount of the irradiation position from the sensor center in the sensor 17a on the side close to the incident side of the laser beam. Fluctuation value that changes when deviating from orbit L.
ΔX2: The amount of deviation of the irradiation position from the sensor center in the sensor 17a far from the laser beam incident side. Fluctuation value that changes when deviating from orbit L.
d1, d2: Same as the formula in the pitching direction.
[0043]
As the configuration of the trajectory tracking device 17, for example, a method using a CCD or PSD (Position Sensing Device) can be employed in addition to the configuration using the quadrant photodetector described above. This will be described with reference to FIG.
First, when the laser transmitter 16 views the trajectory L in a cross section perpendicular to the extending direction of the trajectory L, for example, as a light beam forming a cross-shaped specific image T as shown in the left diagram of FIG. Form. As a method for forming the specific image T, the mask can be easily formed by arranging a mask having a cross slit on the laser beam irradiation path. In addition to the cross shape, other shapes such as a shape in which a plurality of dots are arranged at equal intervals can be adopted only by changing the shape of the hole formed for masking.
[0044]
On the side of the track tracking device 17, the cross-shaped specific image T is received by the CCD or PSD, and the deformation amount of the specific image T is checked. When the specific image T is not deformed as shown in the left diagram of FIG. 5, it is determined that the flight effector 13 is accurately flying along the trajectory L. On the other hand, for example, when it is deformed as shown in the right diagram of FIG. 5, it is determined that the specific image T is deformed because the flight effector 13 is displaced or inclined with respect to the trajectory L, and the specific image T The position and inclination of the flight effector 13 are corrected by the thrusters 13c until the shape is returned to the shape shown in the left diagram of FIG.
[0045]
The guidance device 18 is a device (first guidance device) for returning the flight effector 13 back to the trajectory L when the flight effector 13 deviates from the trajectory L. The guidance device 18 will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the guidance device 18 has a straight line connecting the guidance device 18 and the target arrival position of the flight effector 13 (that is, the other space station unit 12) as a center line 18a in the radial direction. A rotating body-shaped optical trajectory having a frequency distribution is transmitted as a guide trajectory 18b by laser light. The rotating body has a conical shape extending so as to cover the periphery of the flight effector 13 toward the target arrival position, and the center line 18a is coaxial with the track L. The guide track 18b has a peak shape that forms an annual ring having a highest frequency at the center line 18a and a gradually decreasing frequency toward the outside in the radial direction when viewed in a cross section perpendicular to the center line 18a. Frequency distribution.
[0046]
On the other hand, the flight effector 13 side is equipped with a guide light detection device (second shift amount detection means) (not shown), and refers to the frequency distribution to determine its own shift amount with respect to the center line 18a of the guide track 18b ( That is, the deviation amount of the flight effector 13) is obtained.
More specifically, when the flight effector 13 is shifted from the trajectory L (center line 18a) to the position P, the guided light detection device senses a decrease in the frequency of the guide trajectory 18b. Therefore, first, each thruster 13c is blown so as to move in either the pitch direction or the yawing direction, and the position where the frequency distribution is highest in this direction is obtained and stopped (movement in the a direction in FIG. 6). . Next, each thruster 13c is blown so as to move in the other direction, and the position where the frequency distribution becomes the highest in this direction is obtained and stopped (movement in the direction b in FIG. 6). The flight effector 13 returns to the trajectory L by repeating this fine adjustment several times.
[0047]
Further, the guidance device 18 includes a guidance trajectory update device (first guidance trajectory update means) (not shown), and even if the target arrival position moves, the direction of the guidance trajectory 18b is sequentially changed according to the change in the position. It is possible to update.
[0048]
In the example shown in FIG. 6, the shape of the guide track 18 b is a conical shape. However, the shape is not limited to this, and other shapes such as a cylindrical shape extending toward the target reaching position are also adopted as shown in FIG. 7. Is possible. That is, in the example shown in the figure, the guidance device 18A has a straight line connecting the guidance device 18A and the target arrival position of the flight effector 13 (that is, the other space station unit 12) as a center line 18c. A cylindrical optical orbit having a frequency distribution in the radial direction is transmitted as a guide orbit 18d by laser light. The cylindrical shape covers the periphery of the flight effector 13 toward the target arrival position, and the center line 18 c is coaxial with the trajectory L. Further, the guide track 18d has a peak shape that forms an annual ring having a highest frequency at the center line 18c and a gradually decreasing frequency outward in the radial direction when viewed in a cross section perpendicular to the center line 18c. Frequency distribution. Such a cylindrical guide track 18d can be formed by bundling a large number of laser beam transmitters 18x into a cylindrical shape.
In the case of this cylindrical guide track 18d, the flight effector 13 is guided in the same manner as in the above-described conical guide track 18b.
[0049]
Further, for example, a guidance device 18B shown in FIG. 8 can be employed instead of the guidance device 18 that guides the flight effector 13 by frequency distribution. This guidance device 18B (second guidance device) is a rotating body-shaped light composed of a plurality of cylindrical lights 18f emitted concentrically with a straight line connecting the guidance device 18B and the target arrival position as a center line 18e. The trajectory is transmitted as a guide trajectory 18g. The rotating body has a conical shape extending so as to cover the periphery of the flight effector 13 toward the target arrival position, and the center line 18e is coaxial with the track L. Further, the guide track 18g has an annual ring shape in which the curvature r gradually increases from the center line 18e toward the outside in the radial direction when viewed in a cross section perpendicular to the center line 18e. The frequencies of the cylindrical lights 18f are all the same.
[0050]
On the other hand, on the flight effector 13 side, a guide light detection device (third deviation amount detection means) (not shown) is provided, and the curvature r of each cylindrical light 18f is referred to the center line 18e of the guide track 18g. The amount of displacement (that is, the amount of displacement of the flight effector 13) is obtained.
More specifically, when the flight effector 13 is displaced from the trajectory L (center line 18e) to the position P, the guidance light detection device senses that the curvature of the detected cylindrical light 18f is increased. The cylindrical light 18f obtains both the direction of the center line 18e indicated by the degree of bending and the amount of deviation indicated by the curvature, so that the flight is performed while blowing each thruster 13c based on these directions. The effector 13 is returned to the track L.
[0051]
At this time, similarly to the adjustment method in the case of the guidance device 18, first, each thruster 13c is blown so as to move in either the pitch direction or the yawing direction, and then moves in the other direction. Thus, the flight effector 13 may be returned to the trajectory L by repeating the fine adjustment operation for blowing each thruster 13c several times.
[0052]
The guidance device 18B also includes the guidance trajectory update device (first guidance trajectory update means) as in the guidance device 18, and changes the direction of the guidance trajectory 18g according to the position change of the target arrival position. You may make it update sequentially.
In the example shown in FIG. 8, the shape of the guide track 18g is a conical shape. However, the shape is not limited to this, and other shapes such as a columnar shape extending toward the target reaching position can also be adopted.
[0053]
Further, the guide devices 18, 18A, and 18B form the guide tracks 18b, 18d, and 18g that include the flight effector 13. However, it is also possible to configure the guide track with a linear laser beam. It is. That is, although not shown, a concave mirror is provided on the rear end side of the flight effector 13, and a guidance device, a light receiving unit, and a feedback device are provided on the flight effector emission device 15 side.
This guiding device irradiates a linear laser beam toward the concave mirror, and the light receiving unit receives the laser beam reflected and returned by the concave mirror and detects the intensity of the light. It is.
On the other hand, the concave mirror is arranged so as to reflect the laser beam from the guidance device straight toward the light receiving unit when the flight effector 13 is flying along the trajectory L. At this time, the intensity of reflected light received by the light receiving unit is maximized, but decreases when the direction of the concave mirror is inclined (the reflected light becomes dark).
[0054]
Therefore, when the intensity of the laser beam received by the light receiving unit becomes low, the feedback device corrects misalignment by using communication means such as radio waves for the flight effector 13 so as to return to the maximum again. Give instructions. Based on this instruction, the flight effector 13 side performs position adjustment and inclination adjustment by each thruster 13c until the amount of light received by the light receiving unit is satisfied. In this way, the flight effector 13 deviating from the track L returns to the track L again.
This guidance device also includes a guidance trajectory update device (second guidance trajectory update means), similar to the guidance devices 18, 18A, 18B, and the direction of the guidance trajectory according to the position change of the target arrival position. May be updated sequentially.
[0055]
By the way, in the above description, the combination of the laser transmitter 16 and the orbit tracking device 17 is used to form the trajectory L from one space station unit 11 to the other space station unit 12, and the flight effector. The guidance device 18 is used to provide a guidance trajectory when 13 deviates greatly from the trajectory. However, since both of these have the same function of causing the flight effector 13 to fly accurately, each may be used alone or in reverse.
[0056]
That is, in addition to the above description, (a) a configuration in which only the combination of the laser transmitter 16 and the trajectory tracking device 17 is used and the guidance device 18 is not used, and (b) the guidance device 18 is used for forming the trajectory L, and the laser A configuration in which the transmitter 16 and the track tracking device 17 are not used, and (c) the guidance device 18 is used for forming the track L, and the combination of the laser transmitter 16 and the track tracking device 17 is set so that the flight effector 13 deviates from the track L. A configuration used as a guidance system in the case of an accident can also be adopted.
About each structure of these (a)-(c), only the combination (role) of the laser transmitter 16, the track tracking device 17, and the guidance device 18 described above is changed. Since it is the same as the above-mentioned, the description is abbreviate | omitted here.
[0057]
Subsequently, a structure construction method using the tether erection system 10 (moving system) of the present embodiment having the above-described configuration will be described below.
First, the flight effector 13 and the one space station unit 11 that sends it out are connected in advance by a tether 14 (string-like body). Then, the laser transmitter 16 forms the trajectory L toward the other space station unit 12, and the guide trajectory 18b is formed coaxially with the trajectory L.
Then, along the trajectory L, the flight effector 13 is injected by the flight effector injection device 15. The ejected flight effector 13 makes an inertial flight toward the other space station unit 12. Since the tether 14 at this time is drawn out so as not to give a pulling force to the flight effector 13, the flight effector 13 performs inertial flight toward the other space station unit 12 without receiving any external force.
[0058]
In the flight effector 13 during the inertial flight, the track tracking device 17 constantly monitors the track L and corrects its position and inclination with respect to the track L as necessary. Further, even if the other space station unit 12 moves during the flight of the flight effector 13, the orbit update device sequentially tracks the direction of the orbit L so as to face the other space station unit 12. The trajectory L / flight effector 13 does not miss the target arrival position. Moreover, even if some external force is applied to the flight effector 13 and departs from the track L at this time, it is possible to return to the track L immediately by relying on the guide track 18b.
[0059]
The flight effector 13 that has reached the other space station unit 12 is connected to the other space station unit 12 by each articulated finger 13b gripping the anchor 20 (see FIG. 1). After that, by using a tether 14 installed between the space station units 11 and 12 as a foothold, a wire (not shown) having a higher tensile strength can be installed, so that large parts and heavy parts can be conveyed. . In addition, if the tether 14 itself has a certain degree of tensile strength, the tether 14 itself can be directly used as a part conveyance path.
[0060]
The tether erection system 10 of the present embodiment described above employs a configuration in which the flight effector 13 includes the trajectory tracking device 17 that detects the trajectory L and each thruster 13c that corrects its own shift amount. According to this configuration, since it is toward the target arrival position while correcting its own deviation amount with respect to the trajectory L, complicated image processing is not required. Therefore, it is possible to reliably and rapidly move to a farther target arrival position.
[0061]
Further, the tether erection system 10 of the present embodiment employs a configuration further including a trajectory update device that sequentially updates the direction of the trajectory L according to the target arrival position of the flight effector 13. According to this configuration, the trajectory L / flight effector 13 can track the target arrival position without missing the target arrival position, so that the target arrival position can be reliably reached even when the target arrival position is relatively moving. .
[0062]
Further, the tether erection system 10 of the present embodiment employs a configuration further including a guide device 18 that forms a guide track 18b for returning to the track L again when the flight effector 13 deviates from the track L. According to this configuration, even if the flight effector 13 deviates from the trajectory L, the guided light detection device can grasp the relative position of itself (the flight effector 13) with respect to the center line 18a of the optical trajectory of the rotating body. Therefore, it is possible to immediately return to the trajectory L using each thruster 13c.
[0063]
Moreover, the structure construction method of the present embodiment employs a method of constructing a conveyance path using the tether erection system 10. According to this method, it is possible to reliably wire the wire to the target arrival position far away and to transport the parts at high speed.
[0064]
【The invention's effect】
In the moving system according to the first aspect of the present invention, the moving body corrects the deviation amount, the first trajectory detecting means for detecting the trajectory, the first deviation amount detecting means for detecting the deviation amount of itself. A configuration including a first correction unit is employed. According to this configuration, since it is toward the target arrival position while correcting its own deviation amount with respect to the trajectory, no complicated image processing is required. Therefore, it is possible to reliably and rapidly move the moving body to the farthest target arrival position.
[0065]
Further, the moving system according to claim 2 employs a configuration further including first trajectory updating means for sequentially updating the direction of the trajectory in accordance with the target arrival position of the moving body. According to this configuration, since the track / moving body can track without missing the target arrival position, the moving body can be reliably reached even when the target arrival position is relatively moving.
[0066]
The moving system according to claim 3, wherein the first trajectory forming unit forms a trajectory with a laser beam, the first trajectory detecting unit has a light receiving surface, and the first deviation amount detecting unit. Adopted a configuration for detecting the irradiation position in the light receiving surface. According to this configuration, by constantly monitoring the irradiation position of the laser beam in the light receiving surface, it is possible to correct the orbit shift of the moving body with high responsiveness. In addition, complicated image processing is unnecessary.
[0067]
In addition, the moving system according to the fourth aspect employs a configuration further including a first guiding device that provides a guiding track for returning the moving body to the track again when the moving body deviates from the track. According to this configuration, even if the moving body deviates from the trajectory, the second deviation amount detection means can grasp the relative position of itself (moving body) with respect to the center line of the optical trajectory of the rotating body. It is possible to immediately return to the orbit using the first correction means.
[0068]
In addition, the moving system according to claim 5 employs a configuration further including a second guiding device that provides a guiding track for returning the moving body to the track again when the moving body deviates from the track. According to this configuration, even if the moving body deviates from the trajectory, the third deviation amount detection unit can grasp the relative position of itself (moving body) with respect to the center line of the optical trajectory of the rotating body shape. It is possible to immediately return to the orbit using the first correction means.
[0069]
In addition, the movement system according to claim 6 employs a configuration in which the shape of the guide track has a conical shape that expands toward the target arrival position. According to this configuration, since the range in which the guide track covers the moving body becomes wider as the moving body moves away, it becomes possible to prevent difficulty in capturing as the moving body moves away.
[0070]
Further, the movement system according to claim 7 employs a configuration in which the shape of the guide track is a columnar shape extending toward the target arrival position. According to this configuration, since the frequency distribution density of the guide track or the spacing density between the cylindrical lights can be maintained high along the moving direction of the mobile body, the mobile body is moved to the center of the guide track. It is possible to maintain the accuracy at the time.
[0071]
Further, the moving system according to claim 8 employs a configuration that further includes first guiding track updating means for sequentially updating the direction of the guiding track in accordance with the target arrival position of the moving body. According to this configuration, since the guide track / moving body can track without missing the target arrival position, it is possible to reliably reach the moving body even when the target arrival position is relatively moving. .
[0072]
In addition, the moving system according to claim 9 employs a configuration further including a third guiding device that provides a guiding track for returning the moving body to the track again when the moving body deviates from the track. According to this configuration, even if the moving body deviates from the orbit, the position and orientation of the moving body can be captured by the light receiving unit, and a position adjustment instruction can be given to the moving body via the feedback device. Therefore, the moving body can be immediately returned to the orbit.
[0073]
Further, the moving system according to claim 10 employs a configuration further including second guiding track updating means for sequentially updating the direction of the guiding track in accordance with the target arrival position of the moving body. According to this configuration, since the guide track / moving body can track without missing the target arrival position, it is possible to reliably reach the moving body even when the target arrival position is relatively moving. .
[0074]
The moving system according to claim 11, wherein the first trajectory forming unit forms a trajectory as an optical trajectory having a rotating body, and the first trajectory detecting unit refers to a frequency distribution. The configuration to find the center line of was adopted. According to this configuration, even if the moving body deviates from the trajectory, the first trajectory detecting means can grasp the relative position of itself (moving body) with respect to the center line of the optical trajectory of the rotating body. It becomes possible to return to the orbit immediately using the first correction means.
[0075]
Further, in the moving system according to claim 12, the first trajectory forming unit forms the trajectory as a rotating body-shaped optical trajectory composed of a plurality of cylindrical lights, and the moving body The configuration further comprising a fourth deviation amount detecting means for obtaining the deviation amount from the center line with reference to the curvature is adopted. According to this configuration, even if the moving body deviates from the trajectory, the fourth deviation amount detecting means can grasp the relative position of itself (the moving body) with respect to the center line of the optical trajectory of the rotating body. It is possible to immediately return to the orbit using the first correction means.
[0076]
Further, the movement system according to claim 13 employs a configuration in which the shape of the trajectory has a conical shape that widens toward the target arrival position. According to this configuration, since the range in which the track covers the moving body becomes wider as the moving body moves away, it becomes possible to prevent the capture from becoming difficult as the moving body moves away.
[0077]
Further, the movement system according to the fourteenth aspect employs a configuration in which the shape of the track is a columnar shape extending toward the target arrival position. According to this configuration, the frequency distribution density of the orbit or the spacing density between the cylindrical lights can be kept high along the moving direction of the moving object, so that the moving object can be moved to the center of the orbit. The accuracy can be maintained.
[0078]
Further, in the moving system according to claim 15, the first trajectory forming unit forms a trajectory with light rays forming a specific image, and the first deviation amount detecting unit receives the specific image, Based on the amount of deformation, a configuration for detecting the amount of deviation from the track was adopted. According to this configuration, the first deviation amount detection unit constantly monitors the shape of the specific image, so that the orbit deviation of the moving body can be corrected with high responsiveness. In addition, complicated image processing is unnecessary.
[0079]
The guiding system according to claim 16 is characterized in that the first guiding orbit forming means for forming the guiding orbit as a rotating body-shaped optical orbit having a frequency distribution in the radial direction and the deviation of the guiding system by referring to the frequency distribution. A configuration including a fifth shift amount detection unit for obtaining the amount and a second correction unit for correcting the shift amount is employed. According to this configuration, since it is toward the target arrival position while correcting its own shift amount with respect to the guide trajectory, complicated image processing is not required. Therefore, it is possible to reliably and rapidly guide the moving body to the target arrival position far away.
[0080]
In addition, the guidance system according to claim 17 refers to a second guidance trajectory forming means for forming the guidance trajectory as an optical trajectory composed of a plurality of cylindrical lights emitted concentrically, and a curvature of the cylindrical light. Thus, a configuration including a sixth shift amount detection means for obtaining a shift amount from the center line and a third correction means for correcting the shift amount is employed. According to this configuration, since it is toward the target arrival position while correcting its own shift amount with respect to the guide trajectory, complicated image processing is not required. Therefore, it is possible to reliably and rapidly guide the moving body to the target arrival position far away.
[0081]
In addition, the guidance system according to claim 18 employs a configuration in which the shape of the rotating body has a conical shape that expands toward the target arrival position. According to this configuration, since the range in which the guide track covers the moving body becomes wider as the moving body moves away, it becomes possible to prevent the guidance from becoming difficult as the moving body moves away.
[0082]
In addition, the guidance system according to claim 19 employs a configuration in which the shape of the rotating body is a columnar shape extending toward the target reaching position. According to this configuration, since the frequency distribution density of the guide track or the spacing density between the cylindrical lights can be maintained high along the moving direction of the mobile body, the mobile body is moved to the center of the guide track. It is possible to maintain the accuracy at the time.
[0083]
In addition, the guidance system according to the twentieth aspect adopts a configuration further including third guidance trajectory update means for sequentially updating the direction of the guidance trajectory in accordance with the target arrival position of the moving body. According to this configuration, since the guide track / moving body can track without missing the target arrival position, it is possible to reliably reach the moving body even when the target arrival position is relatively moving. .
[0084]
The guiding system according to claim 21 is a concave mirror provided on the moving body side, a guide light transmitting device provided on the fixed position side, a light receiving device that detects the intensity of reflected light reflected by the concave mirror, A configuration is employed that includes a feedback device that gives an instruction for correction of deviation so that the intensity of the received laser beam is maximized. According to this configuration, since the distance toward the target arrival position is corrected while correcting its own deviation amount with respect to the laser beam that is the guide orbit, complicated image processing is not required. Therefore, it is possible to reliably and rapidly guide the moving body to the target arrival position far away.
[0085]
In addition, the guidance system according to the twenty-second aspect employs a configuration further including fourth guidance trajectory update means for sequentially updating the direction of the guidance trajectory in accordance with the target arrival position of the moving body. According to this configuration, since the guide track / moving body can track without missing the target arrival position, it is possible to reliably reach the moving body even when the target arrival position is relatively moving. .
[0086]
Furthermore, the structure construction method according to claim 23 is the moving system according to any one of claims 1 to 15 or the guidance according to any one of claims 16 to 22. The system was used to construct a transport path consisting of string-like bodies. According to this method, it is possible to reliably wire the wire to the target arrival position far away and to transport the parts at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a tether erection system for explaining an embodiment of a moving system / guidance system of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a flight effector provided in the tether erection system.
FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of a track tracking device provided in the tether erection system.
FIG. 4 is a perspective view showing an optical sensor of the track tracking device provided in the tether erection system.
FIG. 5 is a front view showing a modification of the optical sensor of the track tracking device provided in the tether erection system.
FIG. 6 is a plan view for explaining a guide device provided in the tether erection system.
FIG. 7 is a plan view for explaining a modification of the guiding device provided in the tether erection system.
FIG. 8 is a plan view for explaining another modified example of the guide device provided in the tether erection system.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional flight effector.
[Explanation of symbols]
10 ... Tether erection system (mobile system)
12 ... Other space station unit (target position)
13 ... Flight effector (moving body)
13c... Thruster (first correction means, second correction means, third correction means)
14 ... Tether
16 ... Laser transmitter (first trajectory forming means)
17a... Sensor (first trajectory detection means)
17a1 ... Light receiving surface
18 ... Guiding device (first guiding device, first guiding track forming means, second guiding track forming means)
18b ... guide orbit
18B ... guidance device (second guidance device)
18f ... cylindrical light
L ... Orbit
T ・・・ Specific image

Claims

A mobile system for the construction of space structures or underwater structures,
First trajectory forming means for forming a trajectory, a moving body that moves along the trajectory, and a first guide trajectory for returning to the trajectory again when the moving body deviates from the trajectory. Of the guidance device,
A first trajectory detecting means for detecting the trajectory; a first deviation detecting means for detecting an amount of deviation of the moving object relative to the trajectory; and a first correcting means for correcting the deviation . With
The first guiding device uses the guiding orbit as a rotating body-shaped optical orbit having a frequency distribution in a radial direction with a straight line connecting the guiding device and a target arrival position of the moving body as a center line. Forming,
The moving system characterized in that the first shift amount detection means of the moving body obtains a shift amount from a center line of the guide track with reference to the frequency distribution .

The mobile system according to claim 1,
The moving system further comprising: a first trajectory updating unit that sequentially updates the direction of the trajectory according to a target arrival position of the moving body.

The mobile system according to claim 1 or 2,
The first trajectory forming means forms the trajectory with a laser beam;
The first trajectory detecting means has a light receiving surface for receiving the laser light,
The moving system, wherein the first shift amount detection means detects an irradiation position of the laser beam in the light receiving surface.

The mobile system according to any one of claims 1 to 3 ,
The moving system is characterized in that the rotating body has a conical shape that expands toward the target reaching position.

The mobile system according to any one of claims 1 to 3 ,
The moving system is characterized in that the rotating body has a cylindrical shape extending toward the target reaching position.

In the mobile system according to any one of claims 1 to 5 ,
A moving system further comprising first guiding track updating means for sequentially updating the direction of the guiding track according to a target arrival position of the moving body.

A mobile system for the construction of space structures or underwater structures,
A first trajectory forming means for forming a trajectory, and a moving body that moves along the trajectory;
The moving body includes a first trajectory detection unit that detects the trajectory, a first deviation amount detection unit that detects an amount of deviation from the trajectory, and a first correction unit that corrects the deviation amount. Prepared,
The first trajectory forming means has a rotary body shape having a frequency distribution in the radial direction with a center line as a straight line connecting the trajectory between the first trajectory forming means and the target reaching position of the movable body. Formed as an optical orbit of
The moving system, wherein the first trajectory detecting means obtains a center line of the trajectory with reference to the frequency distribution.

The mobile system according to claim 7 ,
The moving system is characterized in that the rotating body has a conical shape that expands toward the target reaching position.

The mobile system according to claim 7 ,
The moving system is characterized in that the rotating body has a cylindrical shape extending toward the target reaching position.

A structure construction method for constructing a structure using the mobile system for constructing a space structure or an underwater structure according to any one of claims 1 to 9 ,
A string-like body connects the starting point side for sending out the moving body and the moving body,
The trajectory is formed between the end point that is the target position of the mobile unit and the start point of the mobile unit,
By moving the movable body along the trajectory to the end point, the string-like body is constructed from the start point to the end point,
A structure construction method characterized by using the erected string-like body as a conveyance path.