JP6307723B2 - Shock mitigation and bounce reduction system and method - Google Patents

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本発明は、物体衝突時の衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるためのシステム、及び方法に関する。   The present invention relates to a system and method for mitigating impact during an object collision and reducing rebound after the collision.

物体衝突時の衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるために、従来、様々な方法が提案されている。   Conventionally, various methods have been proposed in order to mitigate the impact at the time of an object collision and reduce the bounce after the collision.

(ハニカムクラッシュ)
非特許文献1には、衝撃吸収部材の塑性変形により、衝突時の衝撃を吸収する方法が記載されている(図16)。しかしながら、この方法においては塑性変形を利用して衝撃を吸収するため、一度使用した衝撃吸収部材を再利用できない。したがって、実際に使用する前に動作確認等の試験を行うことができないため、必要な時に正常に機能するかどうか保証できないという点で信頼性に不安が残る。
(Honeycomb crash)
Non-Patent Document 1 describes a method of absorbing an impact at the time of collision by plastic deformation of an impact absorbing member (FIG. 16). However, in this method, since the impact is absorbed using plastic deformation, the shock absorbing member once used cannot be reused. Therefore, since tests such as operation confirmation cannot be performed before actual use, reliability remains uneasy in that it cannot be guaranteed whether it will function normally when necessary.

(逆噴射方式)
特許文献1には、衝突前に流体を噴射し、物体同士の相対速度を低減させることで、衝突時の衝撃を低減する構成を備えた惑星探査機が記載されている(図17)。しかしながら、このような構成においては、速度調整を行うために噴射する流体を細かく制御する必要があり、開閉弁や処理系等、大規模な装置が必要となる。また、被衝突物体表面に衝突した流体が、被衝突物体表面に損傷やコンタミネーションを与えるという問題や、被衝突物体表面に粉末が付着している場合には、噴射流により、その粉末が巻き上げられてしまうという問題が生じる。
(Reverse injection method)
Patent Document 1 describes a planetary probe having a configuration that reduces the impact at the time of collision by ejecting fluid before the collision and reducing the relative speed between the objects (FIG. 17). However, in such a configuration, it is necessary to finely control the fluid to be injected in order to adjust the speed, and a large-scale device such as an on-off valve or a processing system is required. In addition, if the fluid colliding with the surface of the impacted object damages or contaminates the surface of the impacted object, or if the powder adheres to the surface of the impacted object, the powder is rolled up by the jet flow. The problem that it will be caused.

(エアバッグ)
特許文献2には、衝突前にエアバッグに気体を充填し、衝突物体間にそのエアバッグを設置することで衝撃を低減する衝撃緩和装置が記載されている(図18)。このような装置においては、衝突後に衝突物体が大きく跳ね返ることが典型的に問題となるが、衝突時の空気圧を制御することにより、跳ね返りを抑制することは可能である。ただし、エアバッグに気体を充填するために圧縮された気体を用いるため、その再充填/装填や膨らんだエアバッグの折り畳み、損傷確認等が必要であり、ハニカムクラッシュ同様に再利用は難しい。また、空気圧を調整する弁等の機構は、衝撃の条件に応じてその調整が必要となり、環境条件変動に対するロバスト性に欠ける。
(Airbag)
Patent Document 2 describes an impact mitigation device that reduces an impact by filling an airbag with a gas before a collision and installing the airbag between collision objects (FIG. 18). In such an apparatus, it is typically a problem that the collision object greatly bounces after the collision, but it is possible to suppress the bounce by controlling the air pressure at the time of the collision. However, since compressed gas is used to fill the airbag with gas, refilling / loading of the airbag, folding of the inflated airbag, damage confirmation, and the like are necessary, and reuse is difficult as with the honeycomb crash. Further, a mechanism such as a valve for adjusting the air pressure needs to be adjusted according to the impact condition, and lacks robustness against fluctuations in environmental conditions.

(運動量交換による方法)
非特許文献2には、衝突の前後で上下方向に質量を射出することで、運動量交換を行い、衝突速度を制御する方法が記載されている(図19)。しかしながら、このような方法においては、装置上の制約として射出速度の上限があるため、運動量交換の理論上、射出物体の質量を大きくする必要がある。
(Method by exchanging momentum)
Non-Patent Document 2 describes a method of controlling the collision speed by exchanging momentum by injecting mass in the vertical direction before and after the collision (FIG. 19). However, in such a method, since there is an upper limit of the injection speed as a restriction on the apparatus, it is necessary to increase the mass of the injection object in theory of momentum exchange.

(垂直離着陸機の着陸機構)
特許文献3には、衝突時の力学的エネルギをばねのポテンシャルエネルギに変換・保持する構成を備えた垂直離着陸機の着陸機構が記載されている。この着陸機構においては、衝突物と被衝突物の間にばねが設置されており、ばねが縮む方向への運動のみが許され、ばねが伸びようとする方向への運動は固定装置により阻止される(特許文献3中、図1、図3等を参照)。しかしながら、被衝突物体がやわらかい弾性体である場合には、この着陸機構における衝撃低減の性能が劣化する。また、縮んだばねを保持するためには、衝撃に応じて高強度かつ高速で作動可能な固定装置が必要となる。
(Landing mechanism of vertical take-off and landing aircraft)
Patent Document 3 describes a landing mechanism of a vertical take-off and landing aircraft having a configuration that converts and holds mechanical energy at the time of collision into potential energy of a spring. In this landing mechanism, a spring is installed between the colliding object and the colliding object, and only the movement in the direction in which the spring contracts is allowed, and the movement in the direction in which the spring tries to extend is blocked by the fixing device. (Refer to FIG. 1, FIG. 3, etc. in Patent Document 3). However, when the impacted object is a soft elastic body, the impact reduction performance of this landing mechanism deteriorates. Further, in order to hold the contracted spring, a fixing device that can operate at a high strength and at a high speed in response to an impact is required.

(アクティブ脚)
非特許文献3には、セミアクティブダンパやモータを用いて、衝撃を熱に変換する構成が記載されている(図20)。しかしながら、このような構成においては、衝突直前、直後のわずかな時間で被衝突物体との剛性や減衰を調節するため、高速な処理系が必要となる。また、衝撃低減性能を高めるために、ダンパでは十分に長いストロークが必要になり、更に電気的に大容量なモータが必要となる。
(Active legs)
Non-Patent Document 3 describes a configuration in which an impact is converted into heat using a semi-active damper or a motor (FIG. 20). However, such a configuration requires a high-speed processing system in order to adjust the rigidity and attenuation with the object to be collided in a short time immediately before and after the collision. In addition, in order to improve the impact reduction performance, the damper requires a sufficiently long stroke, and further requires an electrically large capacity motor.

特開2001−322600号公報JP 2001-322600 A 特開2001−63499号公報JP 2001-63499 A 特開2007−245925号公報JP 2007-245925 A

Rogers, W. F., Apollo Experience Report Lunar Module Landing Gear Subsystem, NASA TN D-6850, NASA, (1972), pp.6-21.Rogers, W. F., Apollo Experience Report Lunar Module Landing Gear Subsystem, NASA TN D-6850, NASA, (1972), pp. 6-21. 原進,渡辺翼,櫛田陽平,大槻真嗣,山田陽滋,松久寛,山田啓介,橋本樹明,久保田孝, “運動量交換原理に基づいた惑星探査機の着陸応答制御の研究”, 日本機械学会論文集C編, Vol.78(2012), No.792 pp.2781-2796Susumu Hara, Tsubasa Watanabe, Yohei Kushida, Shingo Otsuki, Hiroshi Yamada, Hiroshi Matsuhisa, Keisuke Yamada, Kiaki Hashimoto, Takashi Kubota, “Study on Landing Response Control of Planetary Explorer Based on Momentum Exchange Principle”, Japan Society of Mechanical Engineers Journal C, Vol.78 (2012), No.792 pp.2781-2796 田口勝也,橋本樹明,大槻真嗣,“アクティブ着陸脚を用いた高精度・高安全な着陸のための動的タッチダウン制御”, 宇宙科学技術連合講演会講演会講演集, (2009), JSASS-2009-4250Katsuya Taguchi, Jukiaki Hashimoto, Shingo Otsuki, “Dynamic touchdown control for high-precision and high-safety landing using active landing legs”, Proceedings of the Lecture Meeting of the Space Science and Technology Union, (2009), JSASS -2009-4250

(課題1)
以上の先行技術が有する問題に鑑み、本発明は、以下のような特徴を持つ衝撃及び跳ね返り低減システム、及び方法を提供することを課題とする。
・消耗品を用いず、部材が塑性変形することもなく、再利用可能である。
・被衝突物体に与える損傷およびコンタミネーションが少ない。
・制御が容易で高速な処理系を必要としない。
・装置全体が小型で軽量であっても衝撃および跳ね返りの抑制性能を持つ。
・射出物体等による周囲への危険が少ない。
・柔らかい被衝突物体に対しても跳ね返り低減可能である等、被衝突物体の特性に依存しないロバスト性を備えた方法である。
(Problem 1)
In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an impact and bounce reduction system and method having the following characteristics.
-It can be reused without using consumables and without plastic deformation of the members.
-Less damage and contamination to the impacted object.
-Easy to control and does not require a high-speed processing system.
-Even if the entire device is small and light, it has the ability to suppress impact and rebound.
・ There is little danger to the surroundings due to ejected objects.
-It is a method with robustness that does not depend on the characteristics of the impacted object, such as being able to reduce the bounce of soft impacted objects.

(課題2)
また課題1の解決に関して、本発明は、決まった高さからの自由落下を想定した場合に、良好な性能を発揮するための衝撃吸収ばねのパラメータ設計手順を提供することを課題とする。
(Problem 2)
Moreover, regarding the solution of the problem 1, it is an object of the present invention to provide a parameter design procedure for a shock absorbing spring for exhibiting a good performance when a free fall from a predetermined height is assumed.

(課題3)
さらに、課題1の解決に加え、本発明は、以下のような能力を追加するための工夫を提供することを課題とする。
・衝突面に凹凸のある被衝突物体に対しても衝撃、跳ね返りおよび回転運動を抑制する。
・衝突面に傾斜のある被衝突物体に対しても衝撃、跳ね返りおよび回転運動を抑制する。
・衝突面に凹凸のある被衝突物体に対する衝突の際に衝突物体の姿勢を安定化させる。
・衝突面に傾斜のある被衝突物体に対する衝突の際に衝突物体の姿勢を安定化させる。
・衝突物体の構成要素の設計パラメータ変動に対してロバストな性能を発揮する。
(Problem 3)
Furthermore, in addition to solving the problem 1, the present invention has an object to provide a device for adding the following capabilities.
-Suppresses impact, rebound, and rotational movement even on a collision target with a bumpy surface.
-Suppresses impact, rebound, and rotational movement even on an impacted object with an inclined collision surface.
-Stabilize the posture of a colliding object when colliding with a collided object with a bumpy surface.
-Stabilize the posture of the collision object in the event of a collision with a collided object whose collision surface is inclined.
・ Exhibits robust performance against changes in design parameters of components of collision objects.

(本発明の基本概念)
本発明は、典型的一態様において、衝突時に親機(衝突体)が持つ力学的エネルギを、衝撃吸収ばね(弾性体)のポテンシャルエネルギに変換し、そのエネルギを再び子機(飛翔体)の力学的エネルギに変換して、親機に加わる衝撃の低減および、衝突時の跳ね返りの同時低減を実現する。つまり、衝撃応答の運動エネルギをポテンシャルエネルギへ変換し、また、それを運動エネルギに置き換える、計2回のエネルギ変換が本発明の典型的一態様において行われることになる。ただし、本発明において子機を用いることは必須ではなく、親機と衝撃吸収ばねとの間でのエネルギ変換のみによっても、衝突時の衝撃及び跳ね返りをある程度低減させることは可能である。
(Basic concept of the present invention)
In a typical aspect of the present invention, in a typical embodiment, the mechanical energy of the parent machine (collision body) at the time of collision is converted into the potential energy of the shock absorbing spring (elastic body), and the energy is again transmitted to the child machine (flying body). By converting to mechanical energy, the impact applied to the main unit is reduced and the rebound at the time of collision is simultaneously reduced. That is, a total of two energy conversions are performed in one exemplary embodiment of the present invention, in which the kinetic energy of the impact response is converted into potential energy and replaced with kinetic energy. However, it is not essential to use the slave unit in the present invention, and it is possible to reduce the impact and rebound at the time of collision to some extent only by energy conversion between the master unit and the shock absorbing spring.

以下、上述の(課題1)〜(課題3)の各々について、それぞれの課題を解決するための手段を概説し、次に本発明が提供する具体的解決手段を説明する。ただし、解決手段として以下に概説、説明される全ての構成を本発明が備えることは必須ではなく、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載により規定されることに留意する。   Hereinafter, for each of the above (Problem 1) to (Problem 3), the means for solving the respective problems will be outlined, and then the specific solving means provided by the present invention will be described. However, it should be noted that it is not essential for the present invention to have all the configurations outlined and explained below as a solution, and the technical scope of the present invention is defined by the description of the claims.

課題1に対する解決手段の概説(以降、便宜上、当該手段を「親機子機分離機構」と呼ぶことがある。)
親機子機分離機構は衝突体(親機)、飛翔体(子機)、衝撃(エネルギ)吸収ばね、先行衝突部(脚部)、固定装置、レール、アクチュエータ(駆動装置)を備える。
Outline of solution means for Problem 1 (hereinafter, for convenience, the means may be referred to as “master-slave device separation mechanism”)
The base-slave unit separation mechanism includes a collision body (base unit), a flying body (slave unit), an impact (energy) absorption spring, a preceding collision unit (leg unit), a fixing device, a rail, and an actuator (drive device).

親機子機分離機構は衝突時に親機が持つ力学的エネルギを、衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換し、そのエネルギを再び子機の運動エネルギに変換して、親機に加わる衝撃の低減および、衝突時の跳ね返りの同時低減を実現する。つまり、衝撃応答の運動エネルギをポテンシャルエネルギへ変換し、また、それを運動エネルギに置き換える、計2回のエネルギ変換が本発明では行われることになる。   The base unit separation mechanism converts the mechanical energy of the base unit at the time of a collision into the potential energy of the shock absorbing spring, converts that energy into the kinetic energy of the base unit again, and reduces the impact applied to the base unit. Realizes simultaneous reduction of rebound at the time of collision. In other words, a total of two energy conversions are performed in the present invention, in which the kinetic energy of the impact response is converted into potential energy and replaced with kinetic energy.

親機と脚部は、親機が上下に自由に動ける程度に制約されている。親機と子機は固定装置により結合されており、任意の時間で固定装置を解除することで、親機と子機を分離することができる。   The base unit and the leg are limited to such an extent that the base unit can freely move up and down. The parent device and the child device are coupled by a fixing device, and the parent device and the child device can be separated by releasing the fixing device at an arbitrary time.

方法の流れは以下のとおりである。
A.衝突体に対し、脚部が初めに接触する。
B.脚部が被衝突体に接触すると、脚部は元々の進行方向と逆向きに反力を受ける。一方で、親機は慣性により、元々の進行方向への運動を続けようとするので、衝撃吸収ばねが伸長する。衝撃吸収ばねが伸長するに従って、衝突時に親機が持つ力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換される。
C.衝撃吸収ばねが十分に伸長した状態では、親機の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換されているため、親機の速度は十分に小さくなっている。このように衝撃吸収ばねが十分に伸びているタイミングで、親機と子機を分離する。
D.親機と子機の分離以降、親機はばねから力を受けることがないので、親機は十分に減速された状態で開放され、衝突時の衝撃および跳ね返りが低減される。一方で、子機は、ばねからの力を受け、元々の進行方向と逆向きに速度を得る。
E.伸びたばねが自然長まで縮むと、子機はばねから離れ、元々の進行方向と逆向きに射出される。
F.ここで、子機の落下位置を制御するために、レールをアクチュエータの駆動で曲げることで、レールの先端の向きを変更する。子機はレールに沿って運動し、レールの先端の向きへ射出される。子機がレールの端を超えた場合、それ以降子機はレールからの拘束を受けることがなくなり、放物線運動する。
The method flow is as follows.
A. A leg part contacts a colliding body first.
B. When the leg comes into contact with the collision object, the leg receives a reaction force in the direction opposite to the original traveling direction. On the other hand, since the base unit tries to continue the movement in the original traveling direction due to inertia, the shock absorbing spring extends. As the shock absorbing spring extends, the mechanical energy of the base unit at the time of collision is gradually converted to the potential energy of the shock absorbing spring.
C. In a state where the shock absorbing spring is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent machine is converted into the potential energy of the shock absorbing spring, so that the speed of the parent machine is sufficiently low. Thus, the master unit and the slave unit are separated at the timing when the shock absorbing spring is sufficiently extended.
D. Since the master unit does not receive any force from the spring after the separation of the master unit and the slave unit, the master unit is released in a sufficiently decelerated state, and impact and rebound at the time of collision are reduced. On the other hand, the slave unit receives a force from the spring and obtains a speed in the direction opposite to the original traveling direction.
E. When the extended spring contracts to the natural length, the slave unit is separated from the spring and injected in the direction opposite to the original traveling direction.
F. Here, in order to control the fall position of the slave unit, the direction of the tip of the rail is changed by bending the rail by driving the actuator. The child machine moves along the rail and is ejected toward the end of the rail. If the handset exceeds the end of the rail, the handset will no longer be restrained by the rail and will move parabolically.

課題2に対する解決手段の概説(以降、本設計手順を便宜上、「最適設計」と呼ぶことがある。)
決まった高さからの自由落下を想定した場合に、親機子機分離機構(図25左の概念図参照)の性能を高めるために重要となる衝撃吸収ばねの設計手順について下記に述べる(ただし、後述の伸縮脚機構を用いない場合に限る)。
A.衝撃吸収ばねが伸長できる長さを可能な限り大きくする。
B.衝撃吸収ばね定数を次式に従い決定する。

Figure 0006307723
Outline of Solution to Problem 2 (hereinafter, this design procedure may be referred to as “optimal design” for convenience)
The design procedure of the shock absorbing spring, which is important for improving the performance of the base unit separation mechanism (see the conceptual diagram on the left in FIG. 25) when assuming free fall from a fixed height, is described below (however, , Only when the below-mentioned telescopic leg mechanism is not used).
A. The length that the shock absorbing spring can extend is made as large as possible.
B. The shock absorbing spring constant is determined according to the following equation.
Figure 0006307723

衝撃吸収ばねをあらかじめ伸ばした状態(図25右の概念図参照)で保持できる場合、性能がさらに高まる。衝撃吸収ばねをあらかじめ伸ばした状態で保持できる場合に関して、本発明の性能をさらに高めるための衝撃吸収ばねの設計上の工夫について下記に述べる。
A.衝撃吸収ばねを可能な限りあらかじめ伸長させた状態で保持する。
B.衝撃吸収ばねが伸長できる長さを可能な限り大きくする。
C.衝撃吸収ばね定数を次式に従い決定する。

Figure 0006307723
なお、上記各式中の各変数の定義については、以下の表1、及び図25を参照。
Figure 0006307723
When the shock absorbing spring can be held in a previously extended state (see the conceptual diagram on the right side of FIG. 25), the performance is further enhanced. Regarding the case where the shock absorbing spring can be held in a stretched state in advance, the design of the shock absorbing spring for further improving the performance of the present invention will be described below.
A. Hold the shock absorbing spring in an extended state as much as possible.
B. The length that the shock absorbing spring can extend is made as large as possible.
C. The shock absorbing spring constant is determined according to the following equation.
Figure 0006307723
For the definition of each variable in the above formulas, see the following Table 1 and FIG.
Figure 0006307723

課題3に対する解決手段の概説
親機子機分離機構に対し、下記に概説するように、幾らかの工夫を加えることにより、課題3を解決することができる。(以降、本工夫を便宜上、「伸縮脚機構」と呼ぶことがある。)
Outline of Solution to Problem 3 As described in the following, the device 3 can be solved by adding some ingenuity to the master-slave unit separation mechanism. (Hereinafter, this device may be referred to as an “extensible leg mechanism” for convenience.)

伸縮脚機構を有する親機子機分離機構を衝突体(親機)、飛翔体(子機)、衝撃(エネルギ)吸収ばね、衝撃吸収ばね保持部、固定装置、レール、レール制御用アクチュエータ(駆動装置)、レール制御用ワイヤ、可動脚部、咬合部材と拘束ばね、拘束アクチュエータ(駆動装置)を用いて構成する。   The main unit and slave unit separation mechanism with telescopic leg mechanism is the collision body (main unit), flying body (sub unit), shock (energy) absorption spring, shock absorption spring holding part, fixing device, rail, rail control actuator (drive) Device), a rail control wire, a movable leg, an occlusal member, a restraint spring, and a restraint actuator (drive device).

伸縮脚機構を有する親機子機分離機構は可動脚部を先行して衝突させることにより、衝突時に親機が持つ力学的エネルギを、衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換し、そのエネルギを再び子機の運動エネルギに変換して、親機に加わる衝撃の低減および、衝突時の跳ね返りの同時低減を実現する。つまり、衝撃応答の運動エネルギをポテンシャルエネルギへ変換し、また、それを運動エネルギに置き換える、計2回のエネルギ変換が本発明では行われることになる。   The base-slave unit separation mechanism having the telescopic leg mechanism converts the mechanical energy of the base unit into the potential energy of the shock absorbing spring at the time of the collision by causing the movable legs to collide first, and that energy is again transmitted to the sub-unit. It is converted into the kinetic energy of the machine, and the impact applied to the master machine is reduced and the rebound at the time of collision is simultaneously reduced. In other words, a total of two energy conversions are performed in the present invention, in which the kinetic energy of the impact response is converted into potential energy and replaced with kinetic energy.

親機と衝撃吸収ばね保持部は、親機が上下に自由に動ける程度に制約されている。親機と子機は固定装置により結合されており、任意の時間で固定装置を解除することで、親機と子機を分離することができる。   The base unit and the shock absorbing spring holding part are restricted to such an extent that the base unit can freely move up and down. The parent device and the child device are coupled by a fixing device, and the parent device and the child device can be separated by releasing the fixing device at an arbitrary time.

可動脚部の運動は咬合部材と拘束ばねを用いて固定あるいは解除が可能である。また、拘束アクチュエータにより可動脚部に上向きあるいは下向きの力を加えることもできる。ゆえに可動脚部の長さを被衝突体の衝突表面に沿った長さに固定すれば、衝撃吸収ばね保持部はすべての可動脚部から均等な加重を受けることができるため、衝突時に回転モーメントが生じない。また、衝撃吸収ばねのパラメータに変動が生じた際にも可動脚部がばねの伸長量の誤差を補償するため、性能に影響が少ない。   The movement of the movable leg can be fixed or released using an occlusal member and a restraining spring. Further, an upward or downward force can be applied to the movable leg portion by the restraining actuator. Therefore, if the length of the movable leg is fixed to the length along the collision surface of the collision object, the shock absorbing spring holding part can receive an equal load from all the movable legs, so that the rotational moment during the collision Does not occur. Further, even when fluctuation occurs in the parameters of the shock absorbing spring, the movable leg compensates for an error in the extension amount of the spring, so that the performance is hardly affected.

方法の流れとしては次のA〜Jのようになる。
A.被衝突体に対し、いずれかの第1可動脚部が初めに接触する。接触後、第1可動脚部は摺動運動する。
B.全ての第1可動脚部が接触したタイミングで第1咬合部材と第1拘束ばねにより第1可動脚部の運動を固定する。この時、すべて第1可動脚部が地面と接触した状態を維持するために、第1拘束アクチュエータを補助的に使うこともできる。
C.第1咬合部材と第1拘束ばねによる拘束以降、衝撃吸収ばね保持部は元々の進行方向と逆向きに反力を受ける。一方で、親機、子機、子機設置部は慣性により、元々の進行方向への運動を続けようとするので、衝撃吸収ばねが伸長する。衝撃吸収ばねが伸長するに従って、衝突時に親機が持つ力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換される。
D.親機下部の第2可動脚部が被衝突物体と接触すると、Aと同様に第2可動脚部は摺動運動する。この時、すべて第2可動脚部が地面と接触した状態を維持するために、第2拘束アクチュエータを補助的に使うこともできる。
E.衝撃吸収ばねが十分に伸長した状態では、親機の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばねのポテンシャルエネルギに変換されているため、親機の速度は十分に小さくなっている。このように衝撃吸収ばねが十分に伸びているタイミングで、親機と子機を分離する。
F.親機と子機の分離と同時に親機下部の第2可動脚部を第2咬合部材と第2拘束ばねで固定する。
G.親機は速度が十分に小さくなった状態で被衝突体表面と接した状態で解放されるため、衝突時の衝撃および跳ね返りが大きく低減される。加えて姿勢も安定化される。
H.親機と子機の分離以降、子機は、衝撃吸収ばねからの力を受け、元々の進行方向と逆向きに速度を得る。
I.伸びたばねが自然長まで縮むと、子機は衝撃吸収ばねから離れ、元々の進行方向と逆向きに射出される。
J.ここで、子機の落下位置を制御するために、レールをレール制御用アクチュエータの駆動で曲げることで、レールの先端の向きを変更する。子機はレールに沿って運動し、レールの先端の向きへ射出される。子機がレールの端を超えた場合、それ以降子機はレールからの拘束を受けることがなくなり、放物線運動する。
The method flow is as follows.
A. One of the first movable legs comes into contact with the collision object first. After the contact, the first movable leg portion slides.
B. The movement of the first movable leg is fixed by the first occlusion member and the first restraining spring at the timing when all the first movable legs are in contact. At this time, in order to maintain the state in which the first movable legs are in contact with the ground, the first restraining actuator can be used as an auxiliary.
C. After restraint by the first occlusal member and the first restraining spring, the shock absorbing spring holding portion receives a reaction force in the direction opposite to the original traveling direction. On the other hand, since the base unit, the slave unit, and the slave unit installation part try to continue the movement in the original traveling direction due to inertia, the shock absorbing spring extends. As the shock absorbing spring extends, the mechanical energy of the base unit at the time of collision is gradually converted to the potential energy of the shock absorbing spring.
D. When the second movable leg portion at the lower part of the base unit comes into contact with the collided object, the second movable leg portion slides in the same manner as A. At this time, in order to maintain the state in which all the second movable legs are in contact with the ground, the second restraining actuator can be used supplementarily.
E. In a state where the shock absorbing spring is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent machine is converted into the potential energy of the shock absorbing spring, so that the speed of the parent machine is sufficiently low. Thus, the master unit and the slave unit are separated at the timing when the shock absorbing spring is sufficiently extended.
F. Simultaneously with the separation of the parent machine and the child machine, the second movable leg portion at the lower part of the parent machine is fixed by the second occlusion member and the second restraining spring.
G. Since the base unit is released in a state where the speed is sufficiently low and in contact with the surface of the collision target, impact and rebound at the time of collision are greatly reduced. In addition, the posture is stabilized.
H. After the separation of the parent device and the child device, the child device receives a force from the shock absorbing spring and obtains a speed in the direction opposite to the original traveling direction.
I. When the extended spring contracts to the natural length, the slave unit is released from the shock absorbing spring and is ejected in the direction opposite to the original traveling direction.
J. et al. Here, in order to control the fall position of the slave unit, the direction of the end of the rail is changed by bending the rail by driving the rail control actuator. The child machine moves along the rail and is ejected toward the end of the rail. If the handset exceeds the end of the rail, the handset will no longer be restrained by the rail and will move parabolically.

以下、本発明が提案する具体的解決手段を説明する。   Hereinafter, specific means proposed by the present invention will be described.

本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるためのシステムであって、衝突体と、弾性体と、衝突体と弾性体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する、衝突体接続部と、弾性体を保持し、衝突体接続部によって弾性体に接続された衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限するよう構成された弾性体保持部、及び先行衝突部を備えた、先行衝突体とを備え、先行衝突部が被衝突体に衝突した後、衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部が弾性体のポテンシャルエネルギへと変換された時点で、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続を解除することにより、力学的エネルギの少なくとも一部を失った衝突体を被衝突体と衝突させるよう構成されたことを特徴とするシステムを提供する(本件第一発明のシステム。)。   The present invention is a system for alleviating an impact when a collision object collides with a collision object and reducing the bounce after the collision, and includes a collision object, an elastic body, a collision body, and an elastic body. The collision body connecting portion, which is connected so that mechanical energy can be transmitted, and the elastic body are held, and the collision body connected to the elastic body by the collision body connection portion is elastically moved toward the collision target body. An elastic body holding part configured to restrict the body, and a preceding collision body provided with a preceding collision part, and after the preceding collision part collides with the collision object, the collision body becomes an elastic body holding part. By moving toward the impacted body while being restricted by the elastic body due to the impact body, at least a part of the mechanical energy of the impacting body is converted into the potential energy of the elastic body, Disconnect the collision body and elastic body It allows to provide a system which is characterized in that the collision object that has lost at least part of the mechanical energy which is configured to collide with the collision object (system present first invention.).

上記本件第一発明のシステムに、弾性体と飛翔体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する飛翔体接続部を更に備え、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続が解除された後、飛翔体接続部を介して弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を飛翔体の力学的エネルギへと変換し、飛翔体を射出するよう構成することが好ましい。   The system according to the first aspect of the present invention further includes a flying body connecting portion that connects the elastic body and the flying body so that mechanical energy can be transmitted, and the connection between the collision body and the elastic body is released by the collision body connecting portion. After that, it is preferable that at least a part of the potential energy of the elastic body is converted into the mechanical energy of the flying body via the flying body connecting portion, and the flying body is ejected.

上記飛翔体接続部を備えた本件第一発明のシステムに、飛翔体を誘導する誘導レールを更に備え、誘導レールにより誘導される方向へと飛翔体を射出することにより飛翔体の射出方向を制御するよう構成することが可能である。   The system according to the first aspect of the present invention including the flying object connecting portion further includes a guide rail for guiding the flying object, and controls the emitting direction of the flying object by injecting the flying object in a direction guided by the guiding rail. It can be configured to do so.

上記誘導レールを備えた本件第一発明のシステムに、誘導レールを駆動するアクチュエータを更に備え、アクチュエータにより誘導レールを駆動することで、誘導レールによって誘導される飛翔体の射出方向を選択するよう構成することが可能である。   The system according to the first aspect of the present invention including the guide rail further includes an actuator that drives the guide rail, and the actuator is driven by the actuator so as to select an injection direction of the flying object guided by the guide rail. Is possible.

また、上記本件第一発明のシステムを、弾性体の長さが所定値以上になったことに応答して、又は所定値を超えたことに応答して、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続を解除するよう構成することが可能である。   The system according to the first aspect of the present invention may be configured so that the collision body and the elastic body formed by the collision body connection portion respond to the length of the elastic body exceeding a predetermined value or in response to exceeding the predetermined value. It can be configured to release the connection with the body.

また、本件第一発明のシステムを、衝突体の、被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったことに応答して、又は所定値を下回ったことに応答して、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続を解除するよう構成することが可能である。   In addition, the system according to the first aspect of the present invention is connected to the collision object in response to the velocity of the collision object being less than or equal to a predetermined value or less than the predetermined value. It is possible to configure so as to release the connection between the collision body and the elastic body.

上記弾性体としては、以下の式

Figure 0006307723
(1)
(mは、衝突体の質量、及び、衝突体が弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動しているときに衝突体と一体となって移動する全ての要素の質量の合計を表わす。gは重力加速度を表す。h0は、衝突体が被衝突体に向かって移動を開始した時点での、被衝突体上の衝突面に対する衝突体の高さを表わす。lstは、弾性体が自然長であるときの、先行衝突体に対する衝突体の高さを表わす。)
に基づいて決定されたばね定数ksを有するばねを用いてよい。上記式(1)を満たすばね定数ksを有するばねを用いれば、後述のとおり、衝突体における衝突後の跳ね返りを最小化することが可能となる。ただし、ばね定数ksが上記式(1)を厳密に満たすことは必須ではない。個々の実施態様において許容可能な跳ね返りの程度、製造技術上実現可能な実際のばね定数値の精度等に応じて、弾性体の剛性は任意に選択可能である。 As the elastic body, the following formula
Figure 0006307723
(1)
(M is the mass of the collision body and all of the collision body moving together with the collision body when moving toward the collision body while being restricted by the elastic body holding part via the elastic body. G represents the acceleration of gravity, and h 0 is the height of the collision object relative to the collision surface on the collision object at the time when the collision object starts moving toward the collision object. L st represents the height of the collision body relative to the preceding collision body when the elastic body has a natural length.)
A spring having a spring constant k s determined based on can be used. If a spring having a spring constant k s satisfying the above formula (1) is used, it is possible to minimize the rebound after the collision in the collision body as will be described later. However, it is not essential that the spring constant k s strictly satisfies the above formula (1). The rigidity of the elastic body can be arbitrarily selected according to the degree of bounce allowable in each embodiment, the accuracy of the actual spring constant value that can be realized in the manufacturing technology, and the like.

上記弾性体が自然長である時の、先行衝突体に対する衝突体の高さ(以下、本件第一発明における、弾性体の「ストローク長」と呼ぶ。)を、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくすることが可能である。後述のとおり、本件第一発明のシステムにおいては、ストローク長を大きくすることにより衝突体の分離時の加速度を小さくすることができる。ただし、システムのサイズ制限等により、通常はストローク長を無制限に大きくはできないので、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超えるストローク長を確保することが好ましい。   When the elastic body has a natural length, the height of the collision body relative to the preceding collision body (hereinafter referred to as “stroke length” of the elastic body in the first invention of the present invention) is a predetermined value or more, or It is possible to make it larger than a predetermined value. As will be described later, in the system of the first aspect of the present invention, the acceleration during separation of the collision object can be reduced by increasing the stroke length. However, because the stroke length cannot normally be increased without limitation due to system size limitations, it is preferable to set a predetermined value that can be realized in each embodiment and to secure a stroke length that is greater than or equal to this value.

さらに本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるための方法であって、衝突体接続部が、衝突体と弾性体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続し、且つ、先行衝突体の弾性体保持部が弾性体を保持することにより、衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限しつつ、先行衝突体の先行衝突部を被衝突体に衝突させる段階と、先行衝突部が被衝突体に衝突した後、衝突体が、弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部が弾性体のポテンシャルエネルギへと変換された時点で、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続を解除して、力学的エネルギの少なくとも一部を失った衝突体を被衝突体に衝突させる段階とを備えたことを特徴とする方法を提供する(本件第一発明の方法)。   Furthermore, the present invention relates to a method for alleviating an impact when a collision object collides with a collided object and reducing rebound after the collision, wherein the collision object connecting portion mechanically combines the collision object and the elastic body. And the elastic body holding part of the preceding collision body holds the elastic body, so that the collision body moves toward the collision body through the elastic body. However, the stage where the preceding collision part of the preceding collision object collides with the object to be collided, and after the preceding collision part collides with the object to be collided, the collision object moves toward the object while being restricted by the elastic body. When at least a part of the mechanical energy of the impacting body is converted into the potential energy of the elastic body, the connection between the impacting body and the elastic body is released by the impacting body connecting portion. Impactor that has lost at least part of its energy A method which is characterized in that a step of colliding the object colliding body (methods present first invention).

上記本件第一発明の方法に、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続を解除した後、弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を、飛翔体接続部によって弾性体との間で力学的エネルギが伝達可能であるよう接続された飛翔体の力学的エネルギへと、飛翔体接続部を介して変換し、飛翔体を射出する段階を更に備えることが好ましい。   In the method of the first aspect of the present invention, after releasing the connection between the collision body and the elastic body by the collision body connection portion, at least a part of the potential energy of the elastic body is mechanically transferred between the elastic body and the flying body connection portion. It is preferable that the method further includes the step of converting the flying energy to the mechanical energy of the flying object connected so as to be able to transmit the dynamic energy through the flying object connecting portion and injecting the flying object.

上記飛翔体を射出する段階は、誘導レールにより飛翔体を誘導し、誘導レールにより誘導される方向へと飛翔体を射出することにより飛翔体の射出方向を制御しつつ射出する段階であってよい。   The step of injecting the flying object may be a step of injecting the flying object by controlling the injection direction of the flying object by guiding the flying object by the guide rail and injecting the flying object in a direction guided by the guide rail. .

上記誘導レールを用いる本件第一発明の方法において、飛翔体を射出する段階は、アクチュエータにより誘導レールを駆動することで、誘導レールによって誘導される飛翔体の射出方向を選択しつつ射出する段階であってよい。   In the method according to the first aspect of the present invention using the guide rail, the step of injecting the flying object is a step of injecting while selecting the injection direction of the flying object guided by the guide rail by driving the guide rail by an actuator. It may be.

また、本件第一発明の方法を、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続の解除が、弾性体の長さが所定値以上になったことに応答して、又は所定値を超えたことに応答して行われるよう構成することが可能である。   Further, according to the method of the first aspect of the present invention, the release of the connection between the collision body and the elastic body by the collision body connecting portion is in response to the length of the elastic body becoming a predetermined value or more, or exceeds the predetermined value. It can be configured to be performed in response to this.

また、本件第一発明の方法を、衝突体接続部による衝突体と弾性体との接続の解除が、衝突体の、被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったことに応答して、又は所定値を下回ったことに応答して行われるよう構成することが可能である。   Further, the method of the first aspect of the present invention responds to the release of the connection between the collision body and the elastic body by the collision body connection portion when the magnitude of the speed of the collision body with respect to the collision body becomes a predetermined value or less. Or in response to falling below a predetermined value.

本件第一発明の方法においても、上記弾性体としては、上記式(1)に基づいて決定されたばね定数ksを有するばねを用いてよい。上記式(1)を満たすばね定数ksを有するばねを用いれば、後述のとおり、衝突体における衝突後の跳ね返りを最小化することが可能となる。既に述べたとおり、ばね定数ksが上記式(1)を厳密に満たすことは必須ではない。個々の実施態様において許容可能な跳ね返りの程度、製造技術上実現可能な実際のばね定数値の精度等に応じて、弾性体の剛性は任意に選択可能である。 Also in the method of the first aspect of the present invention, as the elastic body, a spring having a spring constant k s determined based on the above formula (1) may be used. If a spring having a spring constant k s satisfying the above formula (1) is used, it is possible to minimize the rebound after the collision in the collision body as will be described later. As already described, it is not essential that the spring constant k s strictly satisfies the above formula (1). The rigidity of the elastic body can be arbitrarily selected according to the degree of bounce allowable in each embodiment, the accuracy of the actual spring constant value that can be realized in the manufacturing technology, and the like.

本件第一発明の方法においても、上記弾性体が自然長である時の、先行衝突体に対する衝突体の高さ(ストローク長)が、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくなるよう構成された、先行衝突体及び衝突体を用いることが可能である。既に述べたとおり、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超えるストローク長を確保することが好ましい。   Also in the method of the first invention, the height (stroke length) of the collision body with respect to the preceding collision body when the elastic body has a natural length is greater than or equal to a predetermined value. It is possible to use a configured preceding collision body and collision body. As already described, it is preferable to set a predetermined value that can be realized in each embodiment and to secure a stroke length that is greater than or equal to this value.

また本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるためのシステムであって、衝突体と、飛翔体と、弾性体と、弾性体と飛翔体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する、飛翔体接続部と、飛翔体と衝突体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する、衝突体接続部と、弾性体を保持し、飛翔体接続部によって弾性体に接続された飛翔体、及び衝突体接続部によって飛翔体に接続された衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限するよう構成される弾性体保持部であって、飛翔体接続部が弾性体保持部に向かって所定位置を越えて移動することを阻止するよう更に構成された弾性体保持部、及び先行衝突部を備えた、先行衝突体とを備え、先行衝突部が被衝突体に衝突した後、飛翔体及び衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、飛翔体及び衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部が弾性体のポテンシャルエネルギへと変換された時点で、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除することにより、力学的エネルギの少なくとも一部を失った衝突体を被衝突体と衝突させるよう構成され、更に、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続が解除された後、飛翔体接続部を介して弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を飛翔体の力学的エネルギへと変換し、飛翔体を射出するよう構成されたことを特徴とするシステムを提供する(本件第二発明のシステム)。   The present invention also relates to a system for alleviating an impact when a collision object collides with a collision object and reducing a rebound after the collision, the collision object, a flying object, an elastic body, and an elastic body. Connecting the flying object and the flying object so that the mechanical energy can be transmitted, and connecting the flying object and the flying object so that the mechanical energy can be transmitted. The flying object connected to the elastic body by the flying object connecting part and the collision object connected to the flying object by the collision object connecting part are restricted to move toward the collision object via the elastic body. An elastic body holding portion configured to prevent the flying body connecting portion from moving beyond a predetermined position toward the elastic body holding portion, and a preceding collision portion With a preceding collision body, and the preceding collision part is After the collision with the collision object, the flying object and the collision object move toward the collision object while being restricted by the elastic body holding part via the elastic body, so that at least the mechanical energy of the flying object and the collision object is reduced. When a part of the energy is converted to the potential energy of the elastic body, the collision object that has lost at least a part of the mechanical energy is hit by releasing the connection between the collision object and the flying object at the collision object connection part. Further, after the connection between the collision object and the flying object is released by the collision object connecting portion, at least a part of the potential energy of the elastic body is passed through the flying object connection portion. The system is characterized in that it is configured to convert the energy into dynamic energy and eject the flying object (the system of the second invention of the present invention).

また、本件第二発明のシステムを、衝突体の、被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったことに応答して、又は所定値を下回ったことに応答して、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除するよう構成することが可能である。後述のとおり、本件第二発明のシステムの動作の一態様においては、衝突体の被衝突体に対する速度がゼロとなったことに応答して衝突体と飛翔体との接続が解除される。ただし、速度の検出精度や接続解除タイミングの制御能力には通常限界があること等に鑑みれば、個々の実施態様に応じて上記速度の大きさに関する適切な所定値を設定し、当該速度の大きさがこれ以下になったかこれを下回ったことに応答して、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除することが好ましい。   Further, the system according to the second aspect of the present invention is connected to the collision object in response to the velocity of the collision object with respect to the collision object being lower than the predetermined value or in response to being lower than the predetermined value. It is possible to configure so that the connection between the collision object and the flying object by the unit is released. As will be described later, in one aspect of the operation of the system of the second invention, the connection between the collision object and the flying object is released in response to the speed of the collision object with respect to the collision object becoming zero. However, in view of the fact that there is usually a limit to the speed detection accuracy and the disconnection timing control capability, an appropriate predetermined value for the speed magnitude is set according to each embodiment, and the speed magnitude is set. It is preferable to release the connection between the collision object and the flying object by the collision object connection unit in response to the fact that the distance is less than or less than this value.

本件第二発明のシステムにおいて、上記弾性体としては、以下の式

Figure 0006307723
(2)
(mは、衝突体の質量、飛翔体の質量、及び、衝突体及び飛翔体が弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動しているときに衝突体及び飛翔体と一体となって移動する全ての要素の質量の合計を表わす。gは重力加速度を表す。h0は、衝突体及び飛翔体が被衝突体に向かって移動を開始した時点での、被衝突体上の衝突面に対する衝突体の高さを表わす。lpは、飛翔体接続部が所定位置にあるときの、弾性体の伸びを表わす。lstは、飛翔体接続部が所定位置にあるときの、先行衝突体に対する衝突体の高さを表わす。)
に基づいて決定されたばね定数ksを有するばねを用いてよい。上記式(2)を満たすばね定数ksを有するばねを用いれば、後述のとおり、衝突体における衝突後の跳ね返りを最小化することが可能となる。ただし、ばね定数ksが上記式(2)を厳密に満たすことは必須ではない。個々の実施態様において許容可能な跳ね返りの程度、製造技術上実現可能な実際のばね定数値の精度等に応じて、弾性体の剛性は任意に選択可能である。 In the system of the second invention, the elastic body has the following formula:
Figure 0006307723
(2)
(M is the collision body when the collision body, the mass of the flying body, and the collision body and the flying body are moving toward the collision target while being restricted by the elastic body holding portion through the elastic body. Represents the total mass of all the elements that move together with the flying object, g represents gravitational acceleration, and h 0 represents the time when the collision object and the flying object start moving toward the collision object. Represents the height of the collision object with respect to the collision surface on the collision object, l p represents the elongation of the elastic body when the flying object connection portion is at a predetermined position, and l st represents the predetermined value of the flying object connection portion. (Indicates the height of the collision object relative to the preceding collision object when in position.)
A spring having a spring constant k s determined based on can be used. If a spring having a spring constant k s satisfying the above equation (2) is used, it is possible to minimize the rebound after the collision in the collision body as will be described later. However, it is not essential that the spring constant k s strictly satisfies the above formula (2). The rigidity of the elastic body can be arbitrarily selected according to the degree of bounce allowable in each embodiment, the accuracy of the actual spring constant value that can be realized in the manufacturing technology, and the like.

本件第二発明のシステムにおいて、飛翔体接続部が上記所定位置にあるときの、弾性体の伸び(以下、本件第二発明における「事前伸長の長さ」と呼ぶ。)を、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくすることが可能である。後述のとおり、本件第二発明のシステムにおいては、事前伸長の長さを大きくすることにより、衝突体の分離時の加速度を、特に本件第一発明における加速度よりも小さくすることができる。ただし、システムのサイズ制限等により、通常は事前伸長の長さを無制限に大きくはできないので、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超える事前伸長の長さを確保することが好ましい。   In the system of the second aspect of the present invention, the elongation of the elastic body (hereinafter referred to as “the length of pre-extension” in the second aspect of the present invention) when the flying object connecting portion is at the predetermined position is a predetermined value or more. It can be or be greater than a predetermined value. As will be described later, in the system of the second invention of the present invention, by increasing the length of the pre-extension, the acceleration at the time of separation of the collision object can be made smaller than the acceleration in the first invention of the present invention. However, because the length of the pre-extension cannot normally be increased without limitation due to the size limit of the system, etc., a predetermined value that can be realized in each embodiment is set, and the length of the pre-extension beyond this is exceeded. It is preferable to ensure.

本件第二発明のシステムにおいて、飛翔体接続部が所定位置にあるときの、先行衝突体に対する衝突体の高さ(以下、本件第二発明における弾性体の「ストローク長」と呼ぶ。)を、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくすることが可能である。後述のとおり、本件第二発明のシステムにおいても、ストローク長を大きくすることにより衝突体の分離時の加速度を小さくすることができる。ただし、システムのサイズ制限等により、通常はストローク長を無制限に大きくはできないので、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超えるストローク長を確保することが好ましい。以降、本件第二発明において、式(2)を満たすようにばね定数ksを決定し、事前伸長の長さ及びストローク長を可能な限り大きくする設計を、本件第二発明における「最適設計」と呼ぶことがある。 In the system of the second invention, the height of the collision object relative to the preceding collision object when the flying object connection part is at a predetermined position (hereinafter referred to as the “stroke length” of the elastic body in the second invention). It can be greater than or equal to a predetermined value. As will be described later, also in the system according to the second aspect of the present invention, the acceleration at the time of separation of the collision object can be reduced by increasing the stroke length. However, because the stroke length cannot normally be increased without limitation due to system size limitations, it is preferable to set a predetermined value that can be realized in each embodiment and to secure a stroke length that is greater than or equal to this value. Hereinafter, in the second invention, a design in which the spring constant k s is determined so as to satisfy the expression (2) and the length of the pre-extension and the stroke length are made as large as possible is referred to as “optimal design” in the second invention. Sometimes called.

さらに本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるための方法であって、飛翔体接続部が、飛翔体と弾性体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続し、衝突体接続部が、飛翔体と衝突体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続し、飛翔体接続部が先行衝突体の弾性体保持部に向かって所定位置を越えて移動することを阻止するよう構成された、弾性体保持部が、弾性体を保持することにより、飛翔体及び衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限しつつ、先行衝突体の先行衝突部を被衝突体に衝突させる段階と、先行衝突部が被衝突体に衝突した後、飛翔体及び衝突体が、弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、飛翔体及び衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部が弾性体のポテンシャルエネルギへと変換された時点で、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除して、力学的エネルギの少なくとも一部を失った衝突体を被衝突体に衝突させる段階と、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続が解除された後、飛翔体接続部を介して弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を飛翔体の力学的エネルギへと変換し、飛翔体を射出する段階とを備えたことを特徴とする方法を提供する(本件第二発明の方法)。   Furthermore, the present invention relates to a method for alleviating an impact when a collision object collides with a collided object and reducing a rebound after the collision, wherein the flying object connecting portion mechanically connects the flying object and the elastic body. So that the mechanical energy can be transmitted, and the collision object connecting part connects the flying object and the collision object so that the mechanical energy can be transmitted, and the flying object connection part is connected to the elastic body holding part of the preceding collision object. The elastic body holding portion configured to prevent the movement of the flying body and the collision body toward the collision object is elastically held by the elastic body holding section configured to prevent the movement of the flying body and the collision body. The stage where the preceding collision part of the preceding collision body collides with the collided body while restricting through the body, and after the preceding collision part collides with the colliding body, the flying object and the colliding body are restricted via the elastic body. Flying by moving toward the impacted body while receiving When at least a part of the mechanical energy of the collision body is converted into the potential energy of the elastic body, the connection between the collision body and the flying body by the collision body connection portion is released, and at least a part of the mechanical energy The collision body that has lost the collision is collided with the collision object, and after the connection between the collision object and the flying object is released by the collision object connection part, at least a part of the potential energy of the elastic body through the flying object connection part Is converted to the mechanical energy of the flying object, and the step of injecting the flying object is provided (method of the second invention of the present invention).

本件第二発明の方法において、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続の解除を、衝突体の、被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったことに応答して、又は所定値を下回ったことに応答して行うことができる。既に述べたとおり、個々の実施態様に応じて上記速度の大きさに関する適切な所定値を設定し、当該速度の大きさがこれ以下になったかこれを下回ったことに応答して、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除することが好ましい。   In the method of the second aspect of the present invention, in response to the release of the connection between the collision object and the flying object by the collision object connection unit, the magnitude of the velocity of the collision object with respect to the collision object becomes a predetermined value or less, Alternatively, it can be performed in response to being below a predetermined value. As described above, an appropriate predetermined value related to the speed magnitude is set according to each embodiment, and in response to the magnitude of the speed becoming lower or lower, the collision object connection It is preferable to release the connection between the collision object and the flying object by the unit.

本件第二発明の方法において、上記弾性体としては、上記(2)式に基づいて決定されたばね定数ksを有するばねを用いてよい。上記式(2)を満たすばね定数ksを有するばねを用いれば、後述のとおり、衝突体における衝突後の跳ね返りを最小化することが可能となる。既に述べたとおり、ばね定数ksが上記式(2)を厳密に満たすことは必須ではない。個々の実施態様において許容可能な跳ね返りの程度、製造技術上実現可能な実際のばね定数値の精度等に応じて、弾性体の剛性は任意に選択可能である。 In the method of the second aspect of the present invention, a spring having a spring constant k s determined based on the above equation (2) may be used as the elastic body. If a spring having a spring constant k s satisfying the above equation (2) is used, it is possible to minimize the rebound after the collision in the collision body as will be described later. As already mentioned, it is not essential that the spring constant k s strictly satisfies the above formula (2). The rigidity of the elastic body can be arbitrarily selected according to the degree of bounce allowable in each embodiment, the accuracy of the actual spring constant value that can be realized in the manufacturing technology, and the like.

本件第二発明の方法においても、飛翔体接続部が所定位置にあるときの、弾性体の伸び(事前伸長の長さ)を、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくすることが可能である。既に述べたとおり、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超える事前伸長の長さを確保することが好ましい。   Also in the method according to the second aspect of the present invention, when the flying object connecting portion is in a predetermined position, the elongation of the elastic body (the length of pre-extension) may be greater than or equal to a predetermined value. Is possible. As described above, it is preferable to set a predetermined value that can be realized in each embodiment, and to secure a length of pre-extension beyond this value.

本件第二発明の方法においても、飛翔体接続部が所定位置にあるときの、先行衝突体に対する衝突体の高さ(ストローク長)を、所定値以上であるか、又は所定値よりも大きくすることが可能である。既に述べたとおり、個々の実施態様において実現可能な所定値を設定し、これ以上かこれを超えるストローク長を確保することが好ましい。   Also in the method of the second invention, the height (stroke length) of the collision object relative to the preceding collision object when the flying object connection portion is at the predetermined position is greater than or equal to the predetermined value. It is possible. As already described, it is preferable to set a predetermined value that can be realized in each embodiment and to secure a stroke length that is greater than or equal to this value.

また本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるためのシステムであって、衝突体と、飛翔体と、弾性体と、弾性体と飛翔体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する、飛翔体接続部と、飛翔体と衝突体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続する、衝突体接続部と、弾性体を保持し、飛翔体接続部によって弾性体に接続された飛翔体、及び衝突体接続部によって飛翔体に接続された衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限するよう構成された弾性体保持部と、弾性体保持部に対して摺動可能に接続された複数の第1可動脚部を含む、第1先行衝突部と、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止できるよう構成された、第1拘束機構と、衝突体に対して摺動可能に接続された複数の第2可動脚部を含む、第2先行衝突部と、複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止できるよう構成された、第2拘束機構と、を備え、複数の第1可動脚部が順次、被衝突体に衝突した後に弾性体保持部に対して摺動し、複数の第1可動脚部の全てが被衝突体に衝突した後、第1拘束機構が、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止し、飛翔体及び衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、飛翔体及び衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部を弾性体のポテンシャルエネルギへと変換し、複数の第2可動脚部が順次、被衝突体に衝突した後に衝突体に対して摺動し、複数の第2可動脚部の全てが被衝突体に衝突した後、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除し、第2拘束機構が複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止するとともに、飛翔体接続部を介して弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を飛翔体の力学的エネルギへと変換し、飛翔体を射出するよう構成されたことを特徴とするシステムを提供する(本件第三発明のシステム)。   The present invention also relates to a system for alleviating an impact when a collision object collides with a collision object and reducing a rebound after the collision, the collision object, a flying object, an elastic body, and an elastic body. Connecting the flying object and the flying object so that the mechanical energy can be transmitted, and connecting the flying object and the flying object so that the mechanical energy can be transmitted. The flying object connected to the elastic body by the flying object connecting part and the collision object connected to the flying object by the collision object connecting part are restricted to move toward the collision object via the elastic body. An elastic body holding portion configured to be configured to include a plurality of first movable leg portions slidably connected to the elastic body holding portion, and a plurality of first movable leg portions. A first restraining mechanism configured to prevent sliding with respect to the elastic body holding portion. The second preceding collision portion including a plurality of second movable legs slidably connected to the collision body, and configured to prevent sliding of the plurality of second movable leg portions with respect to the collision body. And a second restraining mechanism, and the plurality of first movable legs are sequentially slid against the elastic body holding part after colliding with the collision object, and all of the plurality of first movable legs are subjected to collision. After the collision with the body, the first restraining mechanism prevents the plurality of first movable leg portions from sliding on the elastic body holding portion, and the flying body and the collision body restrict the elastic body holding portion via the elastic body. By moving toward the collision object while receiving, at least a part of the mechanical energy of the flying object and the collision object is converted into the potential energy of the elastic body, and the plurality of second movable legs are sequentially applied to the collision object. After sliding against the collision body, all of the plurality of second movable legs are all subjected to the collision object. After the collision, the connection between the collision object and the flying object by the collision object connecting part is released, and the second restraining mechanism prevents the plurality of second movable leg parts from sliding on the collision object, and also through the flying object connection part. Thus, a system characterized in that at least a part of the potential energy of the elastic body is converted into the mechanical energy of the flying body and the flying body is ejected is provided (the system of the third aspect of the present invention).

本件第三発明のシステムにおいて、第1拘束機構を、複数の第1可動脚部のうちいずれか1つと咬合可能な咬合部材として各々が与えられる、複数の第1咬合部材と、複数の第1咬合部材のいずれか1つと弾性体保持部との間に接続された拘束ばねとして各々が与えられる、複数の第1拘束ばねと、複数の第1拘束ばね及び複数の第1咬合部材を弾性体保持部に対して固定する複数の第1拘束ワイヤ、及び複数の第1拘束ワイヤを固定する複数のピン部材と、回転運動により複数のピン部材のうちいずれか1つを移動させる歯車部材として各々が与えられる、複数の歯車部材とを備え、複数の第1可動脚部の各々が弾性体保持部に対して摺動することにより、複数の歯車部材の各々が回転運動し、回転運動により、複数のピン部材の各々が移動することにより、複数のピン部材の各々による複数の第1拘束ワイヤの各々の固定を解除し、複数の第1拘束ワイヤの各々の固定を解除することにより、複数の第1拘束ワイヤによる、複数の第1拘束ばね及び複数の第1咬合部材の、弾性体保持部に対する固定を解除し、固定が解除された複数の第1咬合部材の各々が、固定が解除された複数の第1拘束ばねの各々の弾性力により複数の第1可動脚部の各々と咬合することにより、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止するよう構成することができる。   In the system according to the third aspect of the present invention, the first restraining mechanism is provided as an occlusion member that can be engaged with any one of the plurality of first movable legs, and a plurality of first occlusion members, and a plurality of first occlusion members A plurality of first restraining springs, a plurality of first restraining springs, and a plurality of first occlusion members each provided as a restraining spring connected between any one of the occlusal members and the elastic body holding portion are elastic bodies A plurality of first restraining wires that are fixed to the holding portion, a plurality of pin members that fix the plurality of first restraining wires, and a gear member that moves any one of the plurality of pin members by a rotational motion. A plurality of gear members, and each of the plurality of first movable legs slides relative to the elastic body holding portion, whereby each of the plurality of gear members rotates, Each of the plurality of pin members is moved. By doing so, the fixing of each of the plurality of first restraining wires by each of the plurality of pin members is released, and by releasing the fixing of each of the plurality of first restraining wires, a plurality of by the plurality of first restraining wires The first restraining spring and the plurality of first occlusion members are released from the fixing to the elastic body holding portion, and the plurality of first occlusion members released from the fixing are released from the plurality of first restraining springs. By engaging with each of the plurality of first movable legs by each elastic force, it is possible to prevent the plurality of first movable legs from sliding on the elastic body holding portion.

本件第三発明のシステムにおいて、第2拘束機構を、複数の第2可動脚部のうちいずれか1つと咬合可能な咬合部材として各々が与えられる、複数の第2咬合部材と、複数の第2咬合部材のいずれか1つと衝突体との間に接続された拘束ばねとして各々が与えられる、複数の第2拘束ばねと、複数の第2拘束ばね及び複数の第2咬合部材を衝突体に対して固定する複数の第2拘束ワイヤ、及び複数の第2拘束ワイヤを固定する、衝突体接続部に設けられた複数の第2拘束ワイヤ固定部とを備え、飛翔体及び衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、複数の第2可動脚部を衝突体に対して摺動させつつ、弾性体が伸長し、弾性体が伸長を停止して短縮を開始するタイミングで、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除するとともに、複数の第2拘束ワイヤ固定部の各々による複数の第2拘束ワイヤの各々の固定を解除し、複数の第2拘束ワイヤの各々の固定を解除することにより、複数の第2拘束ワイヤによる、複数の第2拘束ばね及び複数の第2咬合部材の、衝突体に対する固定を解除し、固定が解除された複数の第2咬合部材の各々が、固定が解除された複数の第2拘束ばねの各々の弾性力により複数の第2可動脚部の各々と咬合することにより、複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止するよう構成することができる。   In the system according to the third aspect of the present invention, the second restraining mechanism is provided as an occlusion member that can be engaged with any one of the plurality of second movable legs, and a plurality of second occlusion members and a plurality of second occlusion members. A plurality of second restraint springs, a plurality of second restraint springs and a plurality of second articulation members, each provided as a restraint spring connected between any one of the occlusal members and the impactor A plurality of second restraining wires to be fixed and a plurality of second restraining wire fixing portions provided at the collision body connecting portion to fix the plurality of second restraining wires, and the flying body and the collision body are elastic bodies. By moving toward the impacted body while being restricted by the holding portion via the elastic body, the elastic body is extended while sliding the plurality of second movable leg portions with respect to the collision body, When the expansion stops and the shortening starts, Each of the plurality of second restraining wires is released by releasing the connection between the collision body and the flying body by the body connecting portion and releasing each of the plurality of second restraining wires by each of the plurality of second restraining wire fixing portions. The plurality of second occlusion members released from the fixation by releasing the fixation of the plurality of second restraining springs and the plurality of second occlusion members to the collision body by the plurality of second restraining wires Each of which engages with each of the plurality of second movable legs by the elastic force of each of the plurality of second restraining springs that have been released, thereby allowing the plurality of second movable legs to slide with respect to the collision body. Can be configured to block.

本件第三発明のシステムにおいて、第1拘束機構を、複数の第1拘束アクチュエータを備え、複数の第1拘束アクチュエータの各々によって、複数の第1可動脚部の各々に、複数の第1可動脚部の各々による弾性体保持部に対する摺動に沿った方向の力を加えるよう構成することができる。   In the system according to the third aspect of the present invention, the first restraining mechanism includes a plurality of first restraining actuators, and each of the plurality of first restraining actuators includes a plurality of first movable legs. It can comprise so that the force of the direction along the sliding with respect to the elastic body holding part by each part may be applied.

本件第三発明のシステムにおいて、第2拘束機構を、複数の第2拘束アクチュエータを備え、複数の第2拘束アクチュエータの各々によって、複数の第2可動脚部の各々に、複数の第2可動脚部の各々による衝突体に対する摺動に沿った方向の力を加えるよう構成することができる。   In the system according to the third aspect of the present invention, the second restraining mechanism includes a plurality of second restraining actuators, and each of the plurality of second restraining actuators includes a plurality of second movable legs. It can comprise so that the force of the direction along the sliding with respect to the collision body by each of a part may be applied.

本件第三発明のシステムに飛翔体を誘導する誘導レールを更に備え、誘導レールにより誘導される方向へと飛翔体を射出することにより飛翔体の射出方向を制御するよう構成することができる。   The system according to the third aspect of the present invention may further include a guide rail for guiding the flying object, and may be configured to control the emission direction of the flying object by injecting the flying object in a direction guided by the guidance rail.

上記誘導レールを備えた本件第三発明のシステムに、誘導レールを駆動するレール制御用アクチュエータを更に備え、レール制御用アクチュエータにより誘導レールを駆動することで、誘導レールによって誘導される飛翔体の射出方向を選択するよう構成することができる。   The system according to the third aspect of the present invention including the guide rail further includes a rail control actuator for driving the guide rail, and driving the guide rail by the rail control actuator allows the injection of the flying object guided by the guide rail. It can be configured to select a direction.

また本発明は、衝突体と被衝突体とが衝突したときの衝撃を緩和し、衝突後の跳ね返りを低減させるための方法であって、飛翔体接続部が、飛翔体と弾性体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続し、衝突体接続部が、飛翔体と衝突体とを力学的エネルギが伝達可能であるよう接続し、弾性体保持部が、弾性体を保持することにより、飛翔体及び衝突体が被衝突体に向かって移動することを、弾性体を介して制限しつつ、弾性体保持部に対して摺動可能に接続された複数の第1可動脚部が順次、被衝突体に衝突し、弾性体保持部に対して摺動する段階と、複数の第1可動脚部の全てが被衝突体に衝突した後、第1拘束機構が、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止する段階と、飛翔体及び衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、飛翔体及び衝突体の力学的エネルギの少なくとも一部を弾性体のポテンシャルエネルギへと変換する段階と、衝突体に対して摺動可能に接続された複数の第2可動脚部が順次、被衝突体に衝突し、衝突体に対して摺動する段階と、複数の第2可動脚部の全てが被衝突体に衝突した後、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除し、第2拘束機構が、複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止するとともに、飛翔体接続部を介して弾性体のポテンシャルエネルギの少なくとも一部を飛翔体の力学的エネルギへと変換し、飛翔体を射出する段階とを備えたことを特徴とする方法を提供する(本件第三発明の方法)。   The present invention also relates to a method for alleviating impact when a collision object collides with a colliding object and reducing rebound after the collision, wherein the flying object connecting portion mechanically connects the flying object and the elastic body. By connecting so that the mechanical energy can be transmitted, the collision body connecting portion connecting the flying body and the collision body so that the mechanical energy can be transmitted, and the elastic body holding portion holding the elastic body, A plurality of first movable legs connected to the elastic body holding portion in a slidable manner in order while restricting the flying body and the collision body from moving toward the collision target body through the elastic body, The first restraining mechanism has a plurality of first movable legs after colliding with the colliding body and sliding with respect to the elastic body holding portion, and after all of the plurality of first movable leg portions collide with the colliding body. The step of preventing the sliding of the part with respect to the elastic body holding part and the flying body and the collision body are caused by the elastic body holding part. Converting at least a part of the mechanical energy of the flying object and the collision object into the potential energy of the elastic object by moving toward the collision object while being restricted by the elastic object; The plurality of second movable legs connected in a slidable manner sequentially collide with the colliding body and slide with respect to the colliding body, and all of the plurality of second movable leg sections become the colliding body. After the collision, the connection between the collision object and the flying object by the collision object connecting part is released, and the second restraining mechanism prevents the plurality of second movable leg parts from sliding on the collision object, and the flying object connection part is A method of converting at least part of the potential energy of the elastic body into mechanical energy of the flying body and injecting the flying body (method of the third invention of the present invention) .

本件第三発明の方法において、第1拘束機構が、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止する段階は、複数のピン部材が複数の第1拘束ワイヤを固定し、複数の第1拘束ワイヤが、複数の第1可動脚部のうちいずれか1つと咬合可能な咬合部材として各々が与えられる複数の第1咬合部材と、複数の第1咬合部材のいずれか1つと弾性体保持部との間に接続された拘束ばねとして各々が与えられる複数の第1拘束ばねと、を弾性体保持部に対して固定している状態から、複数の第1可動脚部の各々の、弾性体保持部に対する摺動により、複数の歯車部材の各々を回転運動させる段階と、回転運動により、複数の歯車部材の各々が、複数のピン部材の各々を移動させて、複数のピン部材の各々によって固定されている複数の第1拘束ワイヤの各々の固定を解除する段階と、複数の第1拘束ワイヤの各々の固定を解除することにより、複数の第1拘束ワイヤによる、複数の第1拘束ばね及び複数の第1咬合部材の、弾性体保持部に対する固定を解除する段階と、固定が解除された複数の第1咬合部材の各々が、固定が解除された複数の第1拘束ばねの各々の弾性力により複数の第1可動脚部の各々と咬合することにより、複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止する段階とを備える段階とすることができる。   In the method of the third aspect of the present invention, the step of the first restraining mechanism preventing the sliding of the plurality of first movable legs with respect to the elastic body holding portion includes fixing the plurality of first restraining wires by the plurality of pin members, A plurality of first occlusion members each provided as an occlusion member that can be engaged with any one of the plurality of first movable legs, and any one of the plurality of first occlusion members; From a state in which a plurality of first restraining springs each provided as a restraining spring connected to the elastic body holding portion are fixed to the elastic body holding portion, each of the plurality of first movable leg portions A step of rotating each of the plurality of gear members by sliding with respect to the elastic body holding portion, and a plurality of gear members moving each of the plurality of pin members by rotating the plurality of pin members. A plurality of first fixed by each of the members; The step of releasing the fixation of each of the bundle wires, and releasing the fixation of each of the plurality of first restriction wires, thereby allowing the plurality of first restriction springs and the plurality of first occlusion members to be formed by the plurality of first restriction wires. The step of releasing the fixing to the elastic body holding portion, and the plurality of first occlusion members that have been released from the fixing are released by the elastic force of each of the plurality of first restraining springs that are released from the fixing. By engaging with each of the leg portions, a step of preventing sliding of the plurality of first movable leg portions with respect to the elastic body holding portion can be provided.

第2拘束機構が複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止する段階は、衝突体接続部に設けられた複数の第2拘束ワイヤ固定部が複数の第2拘束ワイヤを固定し、複数の第2拘束ワイヤが、複数の第2可動脚部のうちいずれか1つと咬合可能な咬合部材として各々が与えられる複数の第2咬合部材と、複数の第2咬合部材のいずれか1つと衝突体との間に接続された拘束ばねとして各々が与えられる複数の第2拘束ばねと、を衝突体に対して固定している状態から、飛翔体及び衝突体が、弾性体保持部による弾性体を介した制限を受けながら被衝突体に向かって移動することにより、複数の第2可動脚部を衝突体に対して摺動させつつ、弾性体が伸長した後、弾性体が伸長を停止して短縮を開始するタイミングで、衝突体接続部による衝突体と飛翔体との接続を解除するとともに、複数の第2拘束ワイヤ固定部の各々による複数の第2拘束ワイヤの各々の固定を解除する段階と、複数の第2拘束ワイヤの各々の固定を解除することにより、複数の第2拘束ワイヤによる、複数の第2拘束ばね及び複数の第2咬合部材の、衝突体に対する固定を解除する段階と、固定が解除された複数の第2咬合部材の各々が、固定が解除された複数の第2拘束ばねの各々の弾性力により複数の第2可動脚部の各々と咬合することにより、複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止する段階とを備える段階とすることができる。   The stage in which the second restraining mechanism prevents the plurality of second movable leg portions from sliding relative to the colliding body is configured such that the plurality of second restraining wire fixing portions provided at the collision body connecting portion fix the plurality of second restraining wires. Any one of a plurality of second occlusion members and a plurality of second occlusion members, each of which is provided as an occlusion member that can be engaged with any one of a plurality of second movable legs. From the state in which a plurality of second restraining springs, each of which is provided as a restraining spring connected between the two and the collision body, are fixed to the collision body, the flying body and the collision body are caused by the elastic body holding portion. By moving toward the impacted body while being restricted by the elastic body, the elastic body expands after the elastic body expands while sliding the plurality of second movable legs with respect to the collision body. At the timing to stop and start shortening, depending on the collision object connection The step of releasing the connection between the projecting body and the flying body, releasing the fixation of each of the plurality of second restriction wires by each of the plurality of second restriction wire fixing portions, and fixing each of the plurality of second restriction wires By releasing the fixing of the plurality of second restraining springs and the plurality of second occlusion members with respect to the collision body by the plurality of second restraining wires, and the plurality of second occlusion members released from the fixing Each of which engages with each of the plurality of second movable legs by the elastic force of each of the plurality of second restraining springs that have been released, thereby allowing the plurality of second movable legs to slide with respect to the collision body. And the step of blocking.

第1拘束機構が複数の第1可動脚部の弾性体保持部に対する摺動を阻止する段階は、複数の第1拘束アクチュエータの各々によって、複数の第1可動脚部の各々に、複数の第1可動脚部の各々による弾性体保持部に対する摺動に沿った方向の力を加える段階を備える段階とすることができる。   The step of the first restraining mechanism preventing the sliding of the plurality of first movable legs with respect to the elastic body holding part is performed by each of the plurality of first restraining actuators to each of the plurality of first movable legs. A step of applying a force in a direction along sliding with respect to the elastic body holding portion by each of the movable leg portions can be provided.

第2拘束機構が複数の第2可動脚部の衝突体に対する摺動を阻止する段階は、複数の第2拘束アクチュエータの各々によって、複数の第2可動脚部の各々に、複数の第2可動脚部の各々による衝突体に対する摺動に沿った方向の力を加える段階を備える段階とすることができる。   The stage in which the second restraining mechanism prevents the plurality of second movable leg portions from sliding relative to the collision body is performed by each of the plurality of second movable leg portions by each of the plurality of second restraint actuators. A step of applying a force in a direction along sliding with respect to the collision body by each of the leg portions may be provided.

飛翔体を射出する段階は、誘導レールにより飛翔体を誘導し、誘導レールにより誘導される方向へと飛翔体を射出することにより飛翔体の射出方向を制御しつつ射出する段階とすることができる。   The step of injecting the flying object can be a step of injecting the flying object by controlling the injection direction of the flying object by guiding the flying object by the guide rail and injecting the flying object in the direction guided by the guide rail. .

上記誘導レールを用いる本件第三発明の方法において、飛翔体を射出する段階は、レール制御用アクチュエータにより誘導レールを駆動することで、誘導レールによって誘導される飛翔体の射出方向を選択しつつ射出する段階とすることができる。   In the method of the third invention using the guide rail, the step of injecting the flying object is performed by selecting the injection direction of the flying object guided by the guide rail by driving the guide rail by the rail control actuator. It can be a stage to do.

本発明では次のような従来技術にはない効果が得られる。   In the present invention, the following effects not obtained in the prior art can be obtained.

A.本発明においては塑性変形を起こさずに衝突を行うことが可能であり、一度使用した後にもシステムを再利用することが可能である。したがって、地上で試験し動作を確認した後、再度現場でも使用できるため、ハニカムクラッシュに比べ信頼性が高い。また、環境条件変動に対するロバスト性も高いため、信頼性向上のための冗長性が必要なく、コストの削減も可能である。   A. In the present invention, collision can be performed without causing plastic deformation, and the system can be reused even after being used once. Therefore, after testing on the ground and confirming the operation, it can be used again on site, so it is more reliable than a honeycomb crash. In addition, since it is highly robust against changes in environmental conditions, redundancy for improving reliability is not necessary, and costs can be reduced.

B.本発明では被衝突物体に対して流体を噴射する必要がないので、逆噴射に比べ、被衝突物体の損傷とコンタミネーションを軽減することが可能である。また、被衝突物体の表面に粉末が付着していても、逆噴射に比べて巻き上げを抑えることができる。   B. In the present invention, since it is not necessary to inject the fluid to the object to be collided, it is possible to reduce damage and contamination of the object to be collided compared to reverse injection. Moreover, even if the powder adheres to the surface of the object to be collided, the winding can be suppressed as compared with the reverse injection.

C.従来の運動量交換による方法の場合、射出物体にある程度の質量がないと、高速による射出用のアクチュエータが別途求められた。しかし、本発明が衝撃および跳ね返り低減のために用いている原理はエネルギ変換であるため、射出質量を小さくしても、十分な性能を持った衝撃および跳ね返り低減が可能である。   C. In the case of the conventional method of exchanging momentum, if the ejected object does not have a certain mass, an actuator for high-speed injection is separately required. However, since the principle used by the present invention for reducing the impact and the bounce is energy conversion, the impact and the bounce can be reduced with sufficient performance even if the injection mass is reduced.

D.本発明で制御するための操作量はレール先端の向きのみであり(レールを用いずに本発明を実施することも可能である。)、これは事前に先端を向けておくことが可能であるため、従来の方法で必要であった高速な計算処理装置を必要としない。結果として、子機の射出方向の制御が容易になり、運動量交換による方法の場合に比べ周囲に与える危険を低減できる。   D. The amount of operation to be controlled in the present invention is only the direction of the rail tip (the present invention can also be implemented without using the rail), which can be pointed in advance. This eliminates the need for a high-speed calculation processing device that is necessary in the conventional method. As a result, the injection direction of the slave unit can be easily controlled, and the danger given to the surroundings can be reduced as compared with the method based on the momentum exchange.

E.本発明は柔らかい被衝突物体に対しても跳ね返り低減が可能であり、この点で垂直離着陸機の着陸機構よりも優れている。つまり、本発明は被衝突物体の特性に依存しない高いロバスト性を有している。   E. The present invention can reduce the rebound even with a soft impacted object, and is superior to the landing mechanism of a vertical take-off and landing aircraft in this respect. In other words, the present invention has high robustness that does not depend on the characteristics of the collided object.

F.本発明は、提案する機構が有する衝撃吸収ばねのパラメータを適切に設計することにより、良好な性能を発揮することができる。   F. The present invention can exhibit good performance by appropriately designing the parameters of the shock absorbing spring of the proposed mechanism.

G.本発明は、衝突面に凹凸のある被衝突物体との衝突の際に、可動脚部が、衝突面の高低差に沿って長さを変えることができる。すると、すべて脚に等しい反力が生じるため、回転モーメントが大きく低減される。ゆえに平らな面との衝突時と同様に衝撃、跳ね返りおよび回転運動の抑制性能を発揮することができる。   G. In the present invention, the length of the movable leg portion can be changed along the height difference of the collision surface when the collision object collides with the collision target object having an uneven surface. Then, since a reaction force equal to all the legs is generated, the rotational moment is greatly reduced. Therefore, it is possible to exhibit the performance of suppressing impact, rebound, and rotational motion as in the case of a collision with a flat surface.

H.本発明は、衝突面に傾斜のある被衝突物体との衝突の際に、可動脚部が、衝突面の高低差に沿って長さを変えることができる。すると、すべて脚に等しい反力が生じるため、回転モーメントが大きく低減される。ゆえに平らな面との衝突時と同様に衝撃、跳ね返りおよび回転運動の抑制性能を発揮することができる。   H. According to the present invention, the length of the movable leg portion can be changed along the height difference of the collision surface when the collision object collides with the collision target object having an inclination on the collision surface. Then, since a reaction force equal to all the legs is generated, the rotational moment is greatly reduced. Therefore, it is possible to exhibit the performance of suppressing impact, rebound, and rotational motion as in the case of a collision with a flat surface.

I.本発明は、衝突面に凹凸のある被衝突物体との衝突の際に、可動脚部が、衝突面の高低差に沿って長さを変えることができる。すると、すべて脚に等しい反力が生じるため、回転モーメントが大きく低減される。ゆえに衝突物体は衝突時の姿勢で維持させることができる。   I. In the present invention, the length of the movable leg portion can be changed along the height difference of the collision surface when the collision object collides with the collision target object having an uneven surface. Then, since a reaction force equal to all the legs is generated, the rotational moment is greatly reduced. Therefore, the collision object can be maintained in the posture at the time of the collision.

J.本発明は、衝突面に傾斜のある被衝突物体との衝突の際に、可動脚部が、衝突面の高低差に沿って長さを変えることができる。すると、すべて脚に等しい反力が生じるため、回転モーメントが大きく低減される。ゆえに衝突物体は衝突時の姿勢で維持させることができる。   J. et al. According to the present invention, the length of the movable leg portion can be changed along the height difference of the collision surface when the collision object collides with the collision target object having an inclination on the collision surface. Then, since a reaction force equal to all the legs is generated, the rotational moment is greatly reduced. Therefore, the collision object can be maintained in the posture at the time of the collision.

K.衝撃吸収ばねのパラメータの変動を要因として親機の分離高さに変動が生じることにより性能の低下を招く。本発明では、親機の分離高さの差を親機下部の可動脚部が補償するゆえに、衝撃吸収ばねのパラメータ変動に対してロバストな性能を発揮できる。   K. The fluctuation of the separation height of the main unit due to the fluctuation of the parameters of the shock absorbing spring causes a decrease in performance. In the present invention, since the movable leg part at the lower part of the parent machine compensates for the difference in the separation height of the parent machine, it is possible to exhibit a performance that is robust against fluctuations in the parameters of the shock absorbing spring.

本件第一発明の第一実施形態に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の構成図。The block diagram of the impact relaxation and the bounce reduction system 100 which concerns on 1st embodiment of this 1st invention. 本件第一発明の第一実施形態に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の平面図。The top view of the impact relaxation and the bounce reduction system 100 which concerns on 1st embodiment of this 1st invention. 本件第一発明の第二実施形態に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の平面図。The top view of the impact mitigation and bounce reduction system 200 which concerns on 2nd embodiment of this 1st invention. 図1に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(脚部105の衝突時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of the collision of the leg part 105) of the impact relaxation and the bounce reduction system 100 shown in FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(脚部105の衝突後、親機101と衝撃吸収ばね102とが接続されているとき)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (when the main | base station 101 and the impact-absorbing spring 102 are connected after the collision of the leg part 105) of the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown by FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(親機101と衝撃吸収ばね102の接続解除時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of the connection cancellation | release of the main | base station 101 and the impact-absorbing spring 102) of the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown by FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(親機101と衝撃吸収ばね102の接続解除後、子機106の誘導時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of guidance | induction of the subunit | mobile_unit 106 after the disconnection of the main | base station 101 and the impact-absorbing spring 102) of the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown by FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(親機101と衝撃吸収ばね102の接続解除後、子機106の誘導時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of guidance | induction of the subunit | mobile_unit 106 after the disconnection of the main | base station 101 and the impact-absorbing spring 102) of the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown by FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の、衝突時の動作(子機106の射出時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of injection | emission of the subunit | mobile_unit 106) of the impact mitigation and the bounce reduction system 100 shown by FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機101を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと搭載質量の関係を示すグラフ。Using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, the relationship between the bounce height after collision and the mounted mass when the base unit 101 having a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground is shown. Graph showing. 図18に示される運動量交換による方法を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと搭載質量の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the bounce height after a collision, and the mounted mass at the time of dropping the main | base station of mass 3.0kg from the height of 0.5 m on the ground using the method by momentum exchange shown in FIG. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機101を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと被衝突物体の剛性の関係を示すグラフ。Using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, the bounce height after collision and the rigidity of the object to be collided when a base unit 101 having a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground. The graph which shows the relationship. 特許文献3に示される垂直離着陸機の着陸機構を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと被衝突物体の剛性の関係を示すグラフ。Using the landing mechanism of the vertical take-off and landing aircraft disclosed in Patent Document 3, the height of the bounce after collision and the rigidity of the impacted object when a master aircraft with a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground. A graph showing the relationship. 図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、親機をスポンジに衝突させた場合の、親機の計測開始点に対する高さ、及びスポンジ面に垂直な方向の加速度を測定した実験結果を示すグラフ。Experiment using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1 to measure the height of the master unit relative to the measurement start point and the acceleration in the direction perpendicular to the sponge surface when the master unit collides with the sponge. The graph which shows a result. 親機のみをスポンジに衝突させた場合の、親機の計測開始点に対する高さ、及びスポンジ面に垂直な方向の加速度を測定した実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result which measured the height with respect to the measurement start point of a main | base station, and the acceleration of a direction perpendicular | vertical to a sponge surface at the time of making only a main | base station collide with sponge. 本件第一発明の第二実施形態に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の構成図。衝突時の、脚部205の衝突前の状態に対応する。The block diagram of the impact relaxation and the bounce reduction system 200 which concerns on 2nd embodiment of this 1st invention. This corresponds to the state before the collision of the leg 205 at the time of the collision. 図12に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の、衝突時の動作(脚部205の衝突後、親機201の衝撃吸収ばね保持部204に対する拘束解除時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of the collision (after the collision of the leg part 205, at the time of restraint cancellation | release with respect to the impact-absorbing-spring holding part 204 of the main | base station 201) of the impact mitigation and bounce reduction system 200 shown in FIG. 図12に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の、衝突時の動作(親機201と衝撃吸収ばね202の接続解除時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of the connection cancellation | release of the main | base station 201 and the impact-absorbing spring 202) of the impact mitigation and bounce reduction system 200 shown in FIG. 図12に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の、衝突時の動作(親機201と衝撃吸収ばね202の接続解除後)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (after disconnection of the main | base station 201 and the impact-absorbing spring 202) of the impact mitigation and bounce reduction system 200 shown in FIG. 非特許文献1に記載のハニカムクラッシュの概念図。The conceptual diagram of the honeycomb crush of a nonpatent literature 1. 特許文献1に記載の逆噴射方式の概念図。The conceptual diagram of the reverse injection system of patent document 1. FIG. 特許文献2に記載のエアバッグの概念図。The conceptual diagram of the airbag of patent document 2. FIG. 非特許文献2に記載の運動量交換による方法の概念図。The conceptual diagram of the method by the momentum exchange of a nonpatent literature 2. FIG. 非特許文献3に記載のアクティブ脚の概念図。The conceptual diagram of the active leg of a nonpatent literature 3. FIG. 図1に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100について、衝撃吸収ばね102が自然長lnsであるときの先行衝突体(衝撃吸収ばね保持部104と4つの脚部105とが一体となって形成される。)に対する親機101の高さとして定義されるストローク長lstを示す図。In the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, when the shock absorbing spring 102 has a natural length of 1 ns , the preceding collision body (the shock absorbing spring holding portion 104 and the four leg portions 105 are integrally formed. The stroke length lst defined as the height of the main unit 101 with respect to 軟着陸性能(親機101の最大跳ね返り高さ)とストローク長との関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%)。Graph showing computer simulation results for the relationship between soft landing performance (maximum bounce height of base unit 101) and stroke length (broken line: spring constant is 50% of proper value, bold line: spring constant is proper value, thin line: spring The constant is 150% of the appropriate value). 軟着陸性能(親機101の最大加速度)とストローク長との関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%)。A graph showing the result of computer simulation of the relationship between the soft landing performance (maximum acceleration of the base unit 101) and the stroke length (broken line: spring constant is 50% of the appropriate value, bold line: spring constant is the appropriate value, thin line: spring constant is 150% of the appropriate value). 分離の遅れの変化に対するロバスト性(親機101の最大跳ね返り高さ)についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ストローク長が0.1m,細線:ストローク長が0.2m,太線:ストローク長が0.3m)。A graph showing the results of computer simulation of robustness against change in separation delay (maximum bounce height of base unit 101) (broken line: stroke length is 0.1 m, thin line: stroke length is 0.2 m, thick line: stroke length) Is 0.3 m). 分離の遅れの変化に対するロバスト性(親機101の最大加速度)についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ストローク長が0.1m,細線:ストローク長が0.2m,太線:ストローク長が0.3m)。A graph showing computer simulation results for robustness against change in separation delay (maximum acceleration of base unit 101) (broken line: stroke length is 0.1 m, thin line: stroke length is 0.2 m, thick line: stroke length is 0) .3m). 本件第二発明に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の構成図。The block diagram of the impact relaxation and bounce reduction system 1000 based on this 2nd invention. 本件第一発明、第二発明のそれぞれに係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システムについて、設計変数を視覚的に説明するための図。The figure for demonstrating visually a design variable about the impact relaxation and the bounce reduction system which concern on each of this 1st invention and 2nd invention. 本件第二発明に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の平面図。The top view of the impact relaxation and bounce reduction system 1000 based on this 2nd invention. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(脚部1005の衝突時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of the collision of the leg part 1005) of the impact relaxation and the bounce reduction system 1000 shown in FIG. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(脚部1005の衝突後、親機1001と子機1006、及び子機1006と衝撃吸収ばね1002が接続されているとき)を示す図。The impact mitigation and rebound reduction system 1000 shown in FIG. 24 operates at the time of collision (when the base unit 1001 and the slave unit 1006 and the slave unit 1006 and the shock absorbing spring 1002 are connected after the collision of the leg 1005). FIG. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(親機1001と子機1006の接続解除時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of disconnection of the main | base station 1001 and the subunit | mobile_unit 1006) of the impact mitigation and the bounce reduction system 1000 shown in FIG. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(親機1001と子機1006の接続解除後、子機1006の誘導時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of guidance | induction of the subunit | mobile_unit 1006 after disconnection of the main | base station 1001 and the subunit | mobile_unit 1006) of the impact mitigation and the bounce reduction system 1000 shown in FIG. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(子機1006と衝撃吸収ばね1002の接続解除時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of the connection cancellation | release of the subunit | mobile_unit 1006 and the impact-absorbing spring 1002) of the impact mitigation and bounce reduction system 1000 shown in FIG. 図24に示す衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の、衝突時の動作(子機1006の射出時)を示す図。The figure which shows the operation | movement at the time of a collision (at the time of injection | emission of the subunit | mobile_unit 1006) of the impact relaxation and the bounce reduction system 1000 shown in FIG. 軟着陸性能(親機1001の最大跳ね返り高さ)と事前伸長の長さとの関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%)。Graph showing computer simulation results for the relationship between soft landing performance (maximum bounce height of base unit 1001) and length of pre-extension (dashed line: spring constant is 50% of appropriate value, bold line: spring constant is appropriate value, thin line) : The spring constant is 150% of the appropriate value). 軟着陸性能(親機1001の最大加速度)と事前伸長の長さとの関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%)。Graph showing computer simulation results for the relationship between soft landing performance (maximum acceleration of base unit 1001) and the length of pre-extension (broken line: spring constant is 50% of proper value, bold line: spring constant is proper value, thin line: spring The constant is 150% of the appropriate value). 軟着陸性能(親機1001の最大跳ね返り高さ)と分離の遅れとの関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ストローク長が0m,細線:ストローク長が0.5m,太線:ストローク長が2.0m)。Graph showing the results of computer simulation of the relationship between the soft landing performance (maximum bounce height of base unit 1001) and separation delay (dashed line: stroke length is 0 m, fine line: stroke length is 0.5 m, thick line: stroke length is 2.0 m). 軟着陸性能(親機1001の最大加速度)と分離の遅れとの関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフ(破線:ストローク長が0m,細線:ストローク長が0.5m,太線:ストローク長が2.0m)。A graph showing the result of computer simulation regarding the relationship between the soft landing performance (maximum acceleration of the base unit 1001) and the separation delay (broken line: stroke length is 0 m, thin line: stroke length is 0.5 m, thick line: stroke length is 2. 0m). 伸縮脚機構の概念を説明するための図(伸縮脚が可動状態)。The figure for demonstrating the concept of a telescopic leg mechanism (a telescopic leg is a movable state). 伸縮脚機構の概念を説明するための図(伸縮脚が拘束状態)。The figure for demonstrating the concept of an expansion-contraction leg mechanism (an expansion-contraction leg is a restrained state). 非伸縮脚機構の動作の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of a non-expandable leg mechanism. 伸縮脚機構の動作の概要を示す図(衝突前)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of an expansion-contraction leg mechanism (before a collision). 伸縮脚機構の動作の概要を示す図(第1可動脚部の衝突時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of an expansion-contraction leg mechanism (at the time of a 1st movable leg part collision). 伸縮脚機構の動作の概要を示す図(第2可動脚部の衝突時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of an expansion-contraction leg mechanism (at the time of a collision of a 2nd movable leg part). 伸縮脚機構の動作の概要を示す図(親機と子機の分離時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of an expansion-contraction leg mechanism (at the time of isolation | separation of a main | base station and a subunit | mobile_unit). 伸縮脚機構の動作の概要を示す図(子機の射出時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement of an expansion-contraction leg mechanism (at the time of injection | emission of a subunit | mobile_unit). 非伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when a non-extensible leg mechanism landed in the place with a level | step difference. 伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図(衝突前)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when a telescopic leg mechanism landed in the place with a level | step difference (before a collision). 伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図(第1可動脚部のうち一部が衝突した時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when an expansion-contraction leg mechanism landed in the place with a level | step difference (when some 1st movable leg parts collided). 伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図(第1可動脚部の全てが衝突した時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when an expansion-contraction leg mechanism landed in the place with a level | step difference (when all the 1st movable leg parts collided). 伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図(第2可動脚部が衝突した時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when an expansion-contraction leg mechanism landed in the place with a level | step difference (when a 2nd movable leg part collides). 伸縮脚機構が段差のある場所に着陸した時の動作の概要を示す図(親機と子機の分離時)。The figure which shows the outline | summary of operation | movement when the expansion-contraction leg mechanism landed in the place with a level | step difference (at the time of isolation | separation of a main | base station and a subunit | mobile_unit). 拘束アクチュエータにより早い分離タイミングを補償した時の概要図。FIG. 6 is a schematic diagram when early separation timing is compensated by a restraining actuator. 拘束アクチュエータにより分離タイミングの遅れを補償した時の概要図。FIG. 5 is a schematic diagram when a delay in separation timing is compensated by a restraining actuator. 非伸縮脚機構が固い地面に着陸した時の、脚部の振動を示す図。The figure which shows the vibration of a leg part when a non-extensible leg mechanism land | falls on the hard ground. 伸縮脚機構において拘束アクチュエータにより脚部の振動を抑制した時の動作を示す図。The figure which shows operation | movement when the vibration of a leg part is suppressed by the restraint actuator in an expansion-contraction leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、ばね剛性が変動した時の、親機の最大跳ね返り高さの計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum bounce height of the main | base station when spring rigidity fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、ばね剛性が変動した時の、親機に加わる最大加速度の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum acceleration added to a main | base station when spring rigidity fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、段差の高さが変動した時の、親機の最大跳ね返り高さの計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum rebound height of a main | base station when the height of a level | step difference fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、段差の高さが変動した時の、親機に加わる最大加速度の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum acceleration added to a main | base station when the height of a level | step difference fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、段差の高さが変動した時の、親機の最大回転角の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum rotation angle of a main | base station when the height of a level | step difference fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、着地する斜面の傾きが変動した時の、親機の最大跳ね返り高さの計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum bounce height of the main | base station when the inclination of the slope where it lands fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、着地する斜面の傾きが変動した時の、親機に加わる最大加速度の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum acceleration added to a main | base station when the inclination of the slope where it lands fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 非伸縮脚機構と伸縮脚機構とにおいて、着地する斜面の傾きが変動した時の、親機の最大回転角の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum rotation angle of a main machine when the inclination of the slope where it lands fluctuates in a non-extensible leg mechanism and a telescopic leg mechanism. 伸縮脚機構において、伸縮脚の拘束が遅れた場合の、親機の最大跳ね返り高さの計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum bounce height of the main | base station when the restraint of an expansion-contraction leg is late in an expansion-contraction leg mechanism. 伸縮脚機構において、伸縮脚の拘束が遅れた場合の、親機の最大加速度の計算機シミュレーション結果を比較したグラフ。The graph which compared the computer simulation result of the maximum acceleration of a main | base station when the restriction | contraction of an expansion-contraction leg is late in an expansion-contraction leg mechanism. 伸縮脚の拘束が遅れた場合の対応策として、可動脚部にストッパを設けた構成を示す概要図。The schematic diagram which shows the structure which provided the stopper in the movable leg part as a countermeasure when the restraint of an expansion-contraction leg is overdue. 本件第三発明に係る、衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の構成図。The block diagram of the impact absorption and the bounce reduction system 2000 based on this 3rd invention. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の構成要素を示す図。The figure which shows the component of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. FIG. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の構成要素を示す図。The figure which shows the component of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. FIG. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の本体部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the main-body part of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. FIG. 親機2001に取り付けられた固定装置2003の動作を示す図。The figure which shows operation | movement of the fixing device 2003 attached to the main | base station 2001. FIG. 子機2006に対するレール2008の設置態様を示す図。The figure which shows the installation aspect of the rail 2008 with respect to the subunit | mobile_unit 2006. FIG. 第1可動脚部2005とスライダ部2005−1を示す図。The figure which shows the 1st movable leg part 2005 and the slider part 2005-1. 拘束ワイヤ2015E,2016Eを示す図。The figure which shows restraint wires 2015E and 2016E. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(1)。The figure (1) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(2)。The figure (2) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(3)。FIG. 3 is a diagram (3) showing an assembly sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(4)。The figure (4) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(5)。The figure (5) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(6)。The figure (6) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 図70の時点で固定された拘束ワイヤ配置の詳細を示す図。FIG. 71 is a diagram showing details of the restraining wire arrangement fixed at the time of FIG. 70. 1つの拘束ワイヤが外れた状態を示す図。The figure which shows the state which one restraint wire removed. 2つの拘束ワイヤが外れた状態を示す図。The figure which shows the state from which two restraining wires removed. 3つの拘束ワイヤが外れた状態を示す図。The figure which shows the state from which three restraining wires removed. 全ての拘束ワイヤが外れた状態を示す図。The figure which shows the state from which all the restraining wires removed. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(7)。The figure (7) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(8)。FIG. 8 shows an assembly sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(9)。The figure (9) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て順序を示す図(10)。The figure (10) which shows the assembly order of the shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(1)。The figure which shows the operation | movement order of the shock absorption and bounce reduction system 2000 (1). 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(2)。The figure (2) which shows the operation order of shock absorption and the bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(3)。FIG. 3 is a diagram (3) showing an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(4)。FIG. 4 is a diagram (4) illustrating an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(5)。FIG. 5 is a diagram showing an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000 (5). 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(6)。FIG. 6 is a diagram (6) showing an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000; 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(7)。FIG. 7 is a diagram (7) showing an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000; 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(8)。FIG. 8 is a diagram illustrating an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000 (8). 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(9)。FIG. 9 is a diagram (9) showing an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000. 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(10)。FIG. 10 is a diagram (10) illustrating an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000; 衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作順序を示す図(11)。FIG. 11 is a diagram (11) illustrating an operation sequence of the shock absorption and bounce reduction system 2000.

これより図面を用いて、本発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システム、及び方法の実施形態を説明する。ただし、本発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システム、及び方法は、各図面、及び関連する説明により示される特定の具体的構成、動作へと限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば(可動)脚部の数は4に限らず任意の数であってよい。各図面は本発明の原理を説明するための概念図であり、図面中の個々の要素も、それらを見易くする目的で適宜拡大又は縮小されている。   Embodiments of an impact mitigation and bounce reduction system and method according to the present invention will now be described with reference to the drawings. However, the impact mitigation and bounce reduction system and method according to the present invention are not limited to specific specific configurations and operations shown in the drawings and related descriptions, and are appropriately within the scope of the present invention. It can be changed. For example, the number of (movable) legs is not limited to four and may be any number. Each drawing is a conceptual diagram for explaining the principle of the present invention, and individual elements in the drawing are appropriately enlarged or reduced for the purpose of making them easy to see.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の構成
図1は、本発明の第一実施形態に係る、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の構成図であり、図2aは、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を図1中の矢印方向で見たときの平面図である。図2a中、AA’線が紙面下向き方向に移動することで得られる断面を、図2a中の矢印方向で見たときの構成図が、図1に対応する。
FIG. 1 is a block diagram of an impact mitigation and bounce reduction system 100 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2a shows an impact mitigation and bounce reduction system 100 in FIG. It is a top view when it sees in the arrow direction inside. 2A corresponds to FIG. 1 when the cross section obtained by moving the AA ′ line in the downward direction on the page is viewed in the direction of the arrow in FIG. 2A.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100は、親機101、衝撃吸収ばね102、固定装置103、衝撃吸収ばね保持部104、4つの脚部105、子機106、子機設置部107、レール108、ワイヤ109を備える。一例において、親機101は惑星着陸機であり、子機106は惑星探査機であり、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100は全体として惑星着陸船を構成するが、後述のとおり本発明の衝撃緩和及び跳ね返り低減システムはこれ以外の様々な用途に利用可能である。   The shock mitigation and bounce reduction system 100 includes a master unit 101, a shock absorbing spring 102, a fixing device 103, a shock absorbing spring holding unit 104, four legs 105, a slave unit 106, a slave unit installation unit 107, a rail 108, and a wire 109. Is provided. In one example, the main aircraft 101 is a planetary lander, the slave device 106 is a planetary explorer, and the impact mitigation and bounce reduction system 100 constitutes a planetary lander as a whole. The bounce reduction system can be used for various other purposes.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100においては、衝撃吸収ばね保持部104と4つの脚部105とが一体となって(図2a参照)形成される先行衝突体の、当該衝撃吸収ばね保持部104が衝撃吸収ばね102を、その一端を溶接する等の手段によって保持しており、衝撃吸収ばね102の他端が、同じく溶接等の手段によって子機設置部107を保持しており、子機設置部107上に、子機106が、その一端を吊り下げる等して設置されており、さらに子機106の他端に固定装置103を引っ掛ける等して、親機101が固定されている。このような構成により、親機101と先行衝突体とは、衝撃吸収ばね102を介した制限を受けつつ、親機101が図1中の矢印方向、及びその逆方向に動ける状態で接続されている。なお、固定装置103による、親機101と子機106との固定状態は、図示されていないアクチュエータ等によって任意に解除可能である。   In the shock relaxation and bounce reduction system 100, the shock absorbing spring holding portion 104 of the preceding collision body formed integrally with the shock absorbing spring holding portion 104 and the four leg portions 105 (see FIG. 2a) is shocked. The absorption spring 102 is held by means such as welding one end thereof, and the other end of the shock absorption spring 102 is holding the child device installation portion 107 by means of welding or the like. On the top, the slave unit 106 is installed by suspending one end thereof, and the master unit 101 is fixed by hooking the fixing device 103 to the other end of the slave unit 106. With such a configuration, the base unit 101 and the preceding collision body are connected in a state where the base unit 101 can move in the direction of the arrow in FIG. 1 and in the opposite direction while being limited by the shock absorbing spring 102. Yes. It should be noted that the fixing state of the parent device 101 and the child device 106 by the fixing device 103 can be arbitrarily released by an actuator or the like not shown.

レール108は、図1、図2aに示されるとおり子機106の中心軸を貫き、子機射出口110を越えて伸びる。子機106は、固定装置103による固定が解除された状態では、子機設置部107から離れてレール108に沿って移動可能である。レール108は所定位置を支点として傾動可能な構造を有しており(図6参照)、且つレール108の一端はワイヤ109と接続されている。図示されていないアクチュエータによってワイヤ109を引っ張ることにより、レール108を、上記所定位置を支点として傾動させて、子機106の移動経路を曲げることが可能である。これにより、子機106の上下(ピッチ)方向の射出角度(被衝突物体300の衝突面を水平面としたときの仰角)を調整して、子機106の射出位置から到達位置までの直線距離を制御することができる。また、予め曲げられたレール108を、その軸廻りに回転させることにより(図6参照)、子機106の方位角を調整することができる。すなわち、被衝突物体300の衝突面を水平面としたとき、当該水平面内での射出方向を調整して、子機106の到達位置を制御することができる。なお、ワイヤ109が子機106の移動を妨げることを防ぐために、子機の一端を削り取っておくことが好ましい。あるいは、レール108に対してワイヤ109を着脱可能に接続して、子機の通過時にはワイヤ109をレール108から外してもよい。   The rail 108 passes through the central axis of the slave unit 106 and extends beyond the slave unit injection port 110 as shown in FIGS. The slave unit 106 can move along the rail 108 apart from the slave unit installation unit 107 in a state where the fixation by the fixing device 103 is released. The rail 108 has a structure that can tilt with a predetermined position as a fulcrum (see FIG. 6), and one end of the rail 108 is connected to a wire 109. By pulling the wire 109 with an actuator (not shown), the rail 108 can be tilted with the predetermined position as a fulcrum to bend the moving path of the slave unit 106. As a result, by adjusting the vertical (pitch) emission angle of the slave unit 106 (the elevation angle when the collision surface of the colliding object 300 is a horizontal plane), the linear distance from the injection position of the slave unit 106 to the arrival position is adjusted. Can be controlled. Moreover, the azimuth angle of the subunit | mobile_unit 106 can be adjusted by rotating the rail 108 bent beforehand about the axis | shaft (refer FIG. 6). That is, when the collision surface of the collision target object 300 is a horizontal plane, the arrival position of the slave unit 106 can be controlled by adjusting the injection direction in the horizontal plane. In order to prevent the wire 109 from hindering the movement of the slave unit 106, it is preferable to scrape one end of the slave unit. Alternatively, the wire 109 may be detachably connected to the rail 108, and the wire 109 may be removed from the rail 108 when the slave unit passes.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の動作
次に、図3〜図8を用いて、本発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減方法の一例である、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の動作を説明する。衝突を行う前に、子機106をレール108に拘束して、親機101と子機106を固定装置103で固定して、アクチュエータとレール108の先端が連動するようワイヤ109で固定することにより、図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100が構成されているものとする。
Operation of Impact Mitigation and Bounce Reduction System 100 Next, the operation of the impact relaxation and bounce reduction system 100, which is an example of the impact mitigation and bounce reduction method according to the present invention, will be described with reference to FIGS. Before the collision, the slave unit 106 is restrained by the rail 108, the master unit 101 and the slave unit 106 are fixed by the fixing device 103, and the actuator is fixed by the wire 109 so that the tip of the rail 108 is interlocked. Assume that the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1 is configured.

まず、被衝突物体300に対し、脚部105が衝突する(図3)。脚部105が被衝突物体300に衝突すると、脚部105はそれまでの移動方向と逆向きに反力を受けるため、脚部105の速度は低減される。脚部105は被衝突物体300と接触しており、これ以上、それまでの進行方向に移動することはできない。   First, the leg part 105 collides with the colliding object 300 (FIG. 3). When the leg 105 collides with the object to be collided 300, the leg 105 receives a reaction force in the direction opposite to the movement direction so far, so that the speed of the leg 105 is reduced. The leg 105 is in contact with the object to be collided 300 and can no longer move in the direction of travel up to that point.

一方で、親機101は慣性によりそれまでの進行方向への運動を続けようとするので、図4に示されるとおり衝撃吸収ばね102が伸長する。親機101が衝撃吸収ばね102を介した制限を受けつつ被衝突物体300に向かって移動し、衝撃吸収ばね102が伸長するにしたがって、衝突時に親機101が有していた力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギへと変換される。   On the other hand, since the base unit 101 tries to continue the movement in the traveling direction so far due to inertia, the shock absorbing spring 102 extends as shown in FIG. As the base unit 101 moves toward the colliding object 300 while being limited by the shock absorbing spring 102 and the shock absorbing spring 102 extends, the mechanical energy that the base unit 101 has at the time of collision gradually increases. Into the potential energy of the shock absorbing spring 102.

衝撃吸収ばね102が十分に伸長した状態では、親機101の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギに変換されているため、親機101の速度は十分に小さくなっている。このように衝撃吸収ばね102が十分に伸びているタイミングで、アクチュエータ等を用いて固定装置103による固定状態を解除し、親機101と子機106を分離する(図5)。親機101と子機106の分離以降、親機101は衝撃吸収ばね102から力を受けることがないので、解放された親機101は十分に減速された状態から、被衝突物体300に向かって移動を続ける。一方で子機106は、子機設置部107を介して衝撃吸収ばね102からの力を受け、それまでの進行方向と逆向きに加速される。子機106は、レール108に誘導されつつ、子機射出口110に向かって移動する。   In a state where the shock absorbing spring 102 is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent machine 101 is converted into the potential energy of the shock absorbing spring 102, so that the speed of the parent machine 101 is sufficiently low. Thus, when the shock absorbing spring 102 is sufficiently extended, the fixed state by the fixing device 103 is released using an actuator or the like, and the parent device 101 and the child device 106 are separated (FIG. 5). After the separation of the parent device 101 and the child device 106, the parent device 101 does not receive a force from the shock absorbing spring 102, so that the released parent device 101 is sufficiently decelerated toward the collision object 300. Continue moving. On the other hand, the slave unit 106 receives a force from the shock absorbing spring 102 via the slave unit installation unit 107 and is accelerated in the direction opposite to the traveling direction so far. The slave unit 106 moves toward the slave unit outlet 110 while being guided by the rail 108.

ここで、子機106の運動軌跡、着陸位置を制御するために、アクチュエータの駆動でワイヤ109を引っ張り、レール108を傾動させることにより、レール108の先端の向き(仰角)を変更するとともに、アクチュエータの駆動でレール108をその軸廻りに回転させて、レール108の先端の向き(方位角)を変更する(図6)。なお、レール108の先端の向きを変更する方法はこれに限らない。例えばレール108を塑性変形等であらかじめ曲げておき(これによりワイヤ109は不要となる)、レール108を回動させることによって先端の向きを変更してもよい(図7)。このような向きの変更はどのタイミングで行ってもよく、例えば脚部105が被衝突物体300に衝突する前にゆっくりとレール108の先端の向きを変更して、子機106を射出する時点で変更動作を停止させておくことが好ましい。   Here, in order to control the movement trajectory and landing position of the slave unit 106, the wire 109 is pulled by driving the actuator, and the rail 108 is tilted, thereby changing the direction (elevation angle) of the tip of the rail 108 and the actuator. With this driving, the rail 108 is rotated around its axis to change the direction (azimuth angle) of the tip of the rail 108 (FIG. 6). Note that the method of changing the direction of the tip of the rail 108 is not limited to this. For example, the rail 108 may be bent in advance by plastic deformation or the like (this eliminates the need for the wire 109), and the direction of the tip may be changed by rotating the rail 108 (FIG. 7). Such a change in direction may be performed at any timing. For example, when the leg 105 slowly changes the direction of the tip of the rail 108 before the collision with the collision target object 300 and the child device 106 is ejected. It is preferable to stop the changing operation.

子機106はレール108に沿って、子機射出口110に向かって運動する。衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギが、子機設置部107を介して子機106の力学的エネルギへと変換されていくため、衝撃吸収ばね102は縮んでいく。衝撃吸収ばね102が自然長まで縮むと、子機106は衝撃吸収ばね102から解放され、子機設置部107から離れて、レール108の先端方向に射出される(図8)。子機106がレール108の先端を通過すると、それ以降、子機106はレール108からの拘束を受けることがなくなり、放物線運動する。また親機101は、十分に減速された状態から被衝突物体300に衝突するので、通常の衝突に比べ、衝撃が緩和されて跳ね返りが低減される。   The slave unit 106 moves along the rail 108 toward the slave unit outlet 110. Since the potential energy of the shock absorbing spring 102 is converted into the mechanical energy of the slave unit 106 via the slave unit installation portion 107, the shock absorbing spring 102 contracts. When the shock absorbing spring 102 contracts to the natural length, the handset 106 is released from the shock absorbing spring 102, is separated from the handset installation portion 107, and is ejected toward the tip of the rail 108 (FIG. 8). When the handset 106 passes through the tip of the rail 108, the handset 106 is no longer restrained by the rail 108 and performs a parabolic motion. Further, since the base unit 101 collides with the collision target object 300 from a sufficiently decelerated state, the impact is reduced and the rebound is reduced as compared with the normal collision.

図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機101を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと子機(飛翔体)質量の関係を示すグラフを図9aに示す。また比較用に、図19に示される運動量交換による方法の上部のみを用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと上方向へ飛翔する物体質量の関係を示すグラフを図9bに示す。衝撃吸収ばね102、及び図19の方法において用いられる上のばねのばね定数は3030(N/m)とし、その他の要素の質量は無視して計算機シミュレーションを行い、グラフを作成した。図9aのグラフを作成するにあたっては、レール108を用いずに子機106が真上に射出されるものとした。両グラフ中の実線、点線、1点鎖線は、それぞれ被衝突体の剛性が1.0×104(N/m),1.0×105(N/m),1.0×103(N/m)であるとして計算された、飛翔体質量(kg)と最大跳ね返り高さ(m)の関係を表わす。運動量交換による方法に比べ、本発明により親機を衝突させたときには跳ね返りが小さく、特に本発明においては射出質量が小さくても十分に跳ね返りを抑えられることが示された。 Using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, the bounce height after collision and the child machine (flying object) when the base unit 101 having a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground. A graph showing the mass relationship is shown in FIG. 9a. For comparison, only the upper part of the method based on the momentum exchange shown in FIG. 19 is used, and the rebound height after the collision when the main unit having a mass of 3.0 kg is dropped from the height of 0.5 m on the ground and the upper side. A graph showing the relationship between the masses of objects flying in the direction is shown in FIG. 9b. The spring constant of the shock absorbing spring 102 and the upper spring used in the method of FIG. 19 was set to 3030 (N / m), the mass of other elements was ignored, computer simulation was performed, and a graph was created. In creating the graph of FIG. 9 a, it is assumed that the handset 106 is injected directly above without using the rail 108. The solid line, dotted line, and alternate long and short dash line in both graphs indicate that the impacted body has a rigidity of 1.0 × 10 4 (N / m), 1.0 × 10 5 (N / m), and 1.0 × 10 3, respectively. This represents the relationship between the flying object mass (kg) and the maximum rebound height (m) calculated as (N / m). Compared to the method of exchanging momentum, the present invention shows that the rebound is small when the base unit is caused to collide, and in particular, the present invention shows that the rebound can be sufficiently suppressed even if the injection mass is small.

同様に、図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機101を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと被衝突物体300の剛性の関係を示すグラフを、図10aに示す。また比較用に、特許文献3に示される垂直離着陸機の着陸機構を用いて、地上において0.5mの高さから質量3.0kgの親機を落下させた場合の衝突後の跳ね返り高さと被衝突物体の剛性の関係を示すグラフを、図10bに示す。ただし、図10aのグラフは、上記飛翔体質量を0.05(kg)に固定したうえで、被衝突体の剛性(N/m)を変化させつつ最大跳ね返り高さ(m)を計算した結果を示すグラフである。ばね定数やレールを用いないという条件は、図9aのグラフを作成した際の計算と同様である。特許文献3に示される垂直離着陸機の着陸機構に比べ、本発明により親機を衝突させたときには、被衝突物体の剛性の低い場合であっても跳ね返りが小さく、本発明においては柔らかい被衝突物体に対しても十分に跳ね返りを抑えられることが示された。   Similarly, using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, the bounce height and impact after collision when the base unit 101 having a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground. A graph showing the stiffness relationship of the object 300 is shown in FIG. For comparison, using the landing mechanism of the vertical take-off and landing aircraft disclosed in Patent Document 3, the bounce height after collision and the coverage when a master aircraft with a mass of 3.0 kg is dropped from a height of 0.5 m on the ground. A graph showing the relationship of the rigidity of the collision object is shown in FIG. 10b. However, the graph of FIG. 10a is a result of calculating the maximum rebound height (m) while changing the rigidity (N / m) of the impacted object after fixing the flying object mass to 0.05 (kg). It is a graph which shows. The condition that the spring constant and the rail are not used is the same as the calculation when the graph of FIG. 9A is created. Compared with the landing mechanism of the vertical take-off and landing aircraft disclosed in Patent Document 3, when the base aircraft is caused to collide according to the present invention, even if the impacted object has low rigidity, the rebound is small, and in the present invention, the soft impacted object It was shown that the bounce can be suppressed sufficiently.

さらに、図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いて、親機101をスポンジ(被衝突物体300)に衝突させた場合の、親機101の計測開始点に対する高さ、及びスポンジ面に垂直な方向の加速度を測定した実験結果を図11aのグラフに示す。本実験において、親機101の質量、子機106の質量、及び衝撃吸収ばね保持部104と脚部105とが一体となって形成される先行衝突体の質量は、それぞれ3355g,56g,及び762gである。引っ張りばね定数1670N/mのばねを4本用いて衝撃吸収ばね102を形成し、全体のばね定数は6680N/mであった。なお、子機106はスポンジ面に対して垂直方向に射出された。また比較用に、同じ質量の親機101のみをスポンジに衝突させた場合の、親機の計測開始点に対する高さ、及びスポンジ面に垂直な方向の加速度を測定した実験結果を図11bのグラフに示す。図11aに示されるとおり、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を用いれば、親機101の跳ね返りはほぼゼロになり、衝突時の加速度も、ノイズを無視すれば図11bの実験結果に比べて数分の1になることが示された。   Further, when the base unit 101 is caused to collide with the sponge (collision target object 300) using the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. The experimental result of measuring the acceleration in the direction perpendicular to is shown in the graph of FIG. 11a. In this experiment, the mass of the main unit 101, the mass of the sub unit 106, and the mass of the preceding collision body formed by integrating the shock absorbing spring holding unit 104 and the leg unit 105 are 3355 g, 56 g, and 762 g, respectively. It is. The shock absorbing spring 102 was formed using four springs having a tension spring constant of 1670 N / m, and the overall spring constant was 6680 N / m. The handset 106 was injected in a direction perpendicular to the sponge surface. For comparison, the graph of FIG. 11b shows the experimental results of measuring the height of the base unit relative to the measurement start point and the acceleration in the direction perpendicular to the sponge surface when only the base unit 101 having the same mass collides with the sponge. Shown in As shown in FIG. 11a, if the impact mitigation and bounce reduction system 100 is used, the bounce of the base unit 101 becomes almost zero, and the acceleration at the time of collision is several minutes compared with the experimental result of FIG. 11b if noise is ignored. It was shown to become 1 of.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の構成
本発明を、子機を用いずに実施することも可能である。この場合であっても、衝撃のピークは抑制される。図12に、子機を用いずに構成された、本発明の第二実施形態に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の構成図を示す。図2bが、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200を図12中の矢印方向で見たときの平面図である。図2b中、AA’線が紙面下向き方向に移動することで得られる断面を、図2b中の矢印方向で見たときの構成図が、図12に対応する。
Configuration of Impact Mitigation and Bounce Reduction System 200 The present invention can be implemented without using a slave unit. Even in this case, the impact peak is suppressed. In FIG. 12, the block diagram of the impact relaxation and the bounce reduction system 200 which concerns on 2nd embodiment of this invention comprised without using a subunit | mobile_unit is shown. FIG. 2b is a plan view of the shock mitigation and bounce reduction system 200 as seen in the direction of the arrow in FIG. 2B corresponds to FIG. 12 when the section taken along the line AA ′ in FIG. 2B is viewed in the direction of the arrow in FIG. 2B.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200は、親機201、衝撃吸収ばね202、固定装置203、衝撃吸収ばね保持部204、4つの脚部205、子機設置部207、レール208を備える。これらの要素は、図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100に含まれる、親機101、衝撃吸収ばね102、固定装置103、衝撃吸収ばね保持部104、4つの脚部105、子機設置部107、レール108と同様の構成を有する要素であるが、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の子機設置部207には子機が設置されておらず、また図12に示されるとおり、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200においては、固定装置203を、子機ではなく子機設置部207に引っ掛けることにより、親機201を衝撃吸収ばね202に固定している。なお、本実施例においては子機を用いないので、レール208は外しても構わない。   The shock mitigation and bounce reduction system 200 includes a master unit 201, a shock absorbing spring 202, a fixing device 203, a shock absorbing spring holding unit 204, four legs 205, a slave unit installing unit 207, and a rail 208. These elements are the base unit 101, the shock absorbing spring 102, the fixing device 103, the shock absorbing spring holding unit 104, the four legs 105, and the slave unit installed in the shock mitigation and bounce reducing system 100 shown in FIG. Although the element has the same configuration as the section 107 and the rail 108, no slave unit is installed in the slave unit installation unit 207 of the impact mitigation and bounce reduction system 200, and as shown in FIG. In the bounce reduction system 200, the master unit 201 is fixed to the shock absorbing spring 202 by hooking the fixing device 203 to the slave unit installation unit 207 instead of the slave unit. In this embodiment, since the slave unit is not used, the rail 208 may be removed.

さらに、子機を用いない構成においては、拘束装置211により、親機201を、衝撃吸収ばね保持部204と脚部205とからなる先行衝突体に拘束しておくことが好ましい。拘束していない場合、衝撃吸収ばね202の剛性が低ければ、脚部205よりも先に親機201が被衝突物体300に衝突する恐れがあるからである。拘束装置211は図示されていないアクチュエータの制御により伸縮する伸縮部212を備える。先行衝突体に対する、親機201の変位の方向を規定する親機誘導部213に設けられた開口部を伸縮部212が貫いている状態(図2b、図12)においては、親機201と先行衝突体とが相対移動不可であるために衝撃吸収ばね202も伸長できない。後述のとおり、先行衝突体が被衝突物体300に衝突した時点で拘束を解けば、脚部205よりも先に親機201が被衝突物体300に衝突することを防止できる。ただし、拘束手段としてこのような伸縮部212を用いることは必須ではなく、親機201を先行衝突体に拘束できる拘束手段であればどのような手段を用いてもよい。拘束装置は、第一実施形態に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100に設けることも可能である。なお、拘束装置を用いる等して親機と衝撃吸収ばねを拘束することは必須ではない。衝撃吸収ばねの剛性、脚部の長さ等、システム内の各パラメータを適宜調整することにより、脚部よりも先に親機が被衝突物体に衝突することを防止できる。   Furthermore, in a configuration that does not use a child device, it is preferable that the parent device 201 is restrained by a restraining device 211 to a preceding collision body that includes the shock absorbing spring holding portion 204 and the leg portion 205. This is because, when not restrained, if the rigidity of the shock absorbing spring 202 is low, the base unit 201 may collide with the collision target object 300 before the leg portion 205. The restraining device 211 includes an expansion / contraction part 212 that expands and contracts under the control of an actuator (not shown). In a state (FIG. 2b, FIG. 12) in which the expansion / contraction part 212 penetrates the opening provided in the base unit guiding part 213 that defines the direction of displacement of the base unit 201 with respect to the preceding collision body, Since the relative movement with the colliding body is impossible, the shock absorbing spring 202 cannot be extended. As will be described later, if the restriction is released when the preceding collision object collides with the object to be collided 300, it is possible to prevent the parent machine 201 from colliding with the object to be collided 300 before the leg portion 205. However, it is not essential to use such a stretchable part 212 as a restraining means, and any means may be used as long as it is a restraining means that can restrain the base unit 201 to the preceding collision body. The restraint device can also be provided in the impact mitigation and bounce reduction system 100 according to the first embodiment. Note that it is not essential to restrain the base unit and the shock absorbing spring by using a restraining device. By appropriately adjusting each parameter in the system, such as the rigidity of the shock absorbing spring and the length of the leg, it is possible to prevent the master unit from colliding with the object to be collided before the leg.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の動作
次に、図12〜図15を用いて、本発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減方法の一例である、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200の動作を説明する。衝突を行う前に、上述のとおり親機201を先行衝突体に、拘束装置211により拘束して、更に親機201と子機設置部207とを固定装置203で固定して、図12に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム200が構成されているものとする。なお、既に述べたとおり拘束装置211による拘束は行わなくてもよい。
Operation of Impact Mitigation and Bounce Reduction System 200 Next, the operation of the impact mitigation and bounce reduction system 200, which is an example of the impact mitigation and bounce reduction method according to the present invention, will be described with reference to FIGS. Before the collision, the base unit 201 is restrained to the preceding collision body by the restraint device 211 as described above, and the base unit 201 and the handset installation unit 207 are fastened by the fixing device 203, as shown in FIG. It is assumed that an impact mitigation and bounce reduction system 200 is configured. As already described, the restraint by the restraining device 211 may not be performed.

まず、被衝突物体300に対し、脚部205が衝突する(図13)。脚部205が被衝突物体300に衝突すると、脚部205はそれまでの移動方向と逆向きに反力を受けるため、脚部205の速度は低減される。脚部205は被衝突物体300と接触しており、これ以上、それまでの進行方向に移動することはできない。   First, the leg part 205 collides with the colliding object 300 (FIG. 13). When the leg portion 205 collides with the object to be collided 300, the leg portion 205 receives a reaction force in the direction opposite to the movement direction so far, so that the speed of the leg portion 205 is reduced. The leg part 205 is in contact with the object to be collided 300 and can no longer move in the direction of travel so far.

拘束装置211を用いる場合、この時点で、拘束装置211による拘束を解除する。親機201の速度が急激にゼロに近づいたことが任意のセンサにより検出されたこと等に応答して、アクチュエータにより伸縮部212が縮められて、親機201の先行衝突体への拘束が解除される(図13)。   When the restraint device 211 is used, the restraint by the restraint device 211 is released at this point. Responding to the fact that the speed of base unit 201 suddenly approaches zero is detected by an arbitrary sensor, etc., the expansion / contraction part 212 is contracted by the actuator, and the restriction of the base unit 201 to the preceding collision body is released. (FIG. 13).

拘束が解除されると、親機201は慣性によりそれまでの進行方向への運動を続けるので、図13に示されるとおり衝撃吸収ばね202が伸長する。親機201が衝撃吸収ばね202を介した制限を受けつつ被衝突物体300に向かって移動し、衝撃吸収ばね202が伸長するにしたがって、衝突時に親機201が有していた力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばね202のポテンシャルエネルギへと変換される。   When the restraint is released, the base unit 201 continues to move in the direction of travel up to that time due to inertia, so that the shock absorbing spring 202 extends as shown in FIG. As the base unit 201 moves toward the colliding object 300 while being limited by the shock absorbing spring 202 and the shock absorbing spring 202 extends, the mechanical energy that the base unit 201 has at the time of collision gradually increases. Into the potential energy of the shock absorbing spring 202.

衝撃吸収ばね202が十分に伸長した状態では、親機201の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばね202のポテンシャルエネルギに変換されているため、親機201の速度は十分に小さくなっている。このように衝撃吸収ばね202が十分に伸びているタイミングで、アクチュエータ等を用いて固定装置203による固定状態を解除し、親機201と衝撃吸収ばね202を分離する(図14)。親機201と衝撃吸収ばね202の分離以降、親機201は衝撃吸収ばね202から力を受けることがないので、解放された親機201は十分に減速された状態から、被衝突物体300に向かって移動を続ける。親機201は、十分に減速された状態から被衝突物体300に衝突するので、通常の衝突に比べ、衝撃が緩和されて跳ね返りが低減される。なお、親機201と衝撃吸収ばね202の分離時点で衝撃吸収ばね202に蓄えられていたポテンシャルエネルギが散逸するまで、衝撃吸収ばね202は往復運動を続ける(図15)。   In a state where the shock absorbing spring 202 is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent device 201 is converted into the potential energy of the shock absorbing spring 202, so the speed of the parent device 201 is sufficiently small. In this way, when the shock absorbing spring 202 is sufficiently extended, the fixed state by the fixing device 203 is released using an actuator or the like, and the parent device 201 and the shock absorbing spring 202 are separated (FIG. 14). After the separation of the base unit 201 and the shock absorbing spring 202, the base unit 201 does not receive any force from the shock absorbing spring 202, so that the released base unit 201 is sufficiently decelerated toward the collision target object 300. Keep moving. Since the base unit 201 collides with the collision target object 300 from a sufficiently decelerated state, the impact is relieved and the rebound is reduced compared to a normal collision. Note that the shock absorbing spring 202 continues to reciprocate until the potential energy stored in the shock absorbing spring 202 at the time of separation of the parent machine 201 and the shock absorbing spring 202 is dissipated (FIG. 15).

上述の衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100,200、及びこれらの動作は、本発明の具体的実施態様の一例に過ぎず、これらとは異なる態様で本発明を実施することが可能である。   The above-described impact mitigation and bounce reduction systems 100 and 200 and their operations are merely examples of specific embodiments of the present invention, and the present invention can be implemented in a manner different from these.

例えば、固定装置103,203による固定状態を解除するタイミングは、衝撃吸収ばね102,202が十分伸びた(長さが所定値に達したか、所定値を超えた)ことを、任意のセンサ等が検出したタイミングであるとしたが、これ以外にも、親機101,201の被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったこと、又は所定値を下回ったことを任意のセンサ等で検出し、これに応答してアクチュエータを動作させて、固定装置103,203による固定状態を解除してもよい。また図1に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100においては子機106の端部に固定装置103を引っ掛けていたが、子機106を用いる構成においても、図12の構成と同様に、固定装置103を子機設置部107に引っ掛けてよい。また子機設置部107,207が衝撃吸収ばね102,202とは別個の部材として設けられることも必須ではなく、衝撃吸収ばね102,202の端部を適切な形状に成形すること等により、子機設置部107,207を構成してもよい。いずれの場合においても、親機101,201と衝撃吸収ばね102,202とは力学的エネルギが伝達可能な状態で接続される。   For example, the timing of releasing the fixed state by the fixing devices 103 and 203 is that the shock absorbing springs 102 and 202 are sufficiently extended (the length has reached a predetermined value or exceeded the predetermined value), an arbitrary sensor or the like However, in addition to this, any sensor or the like that the magnitude of the speed of the base units 101 and 201 with respect to the collision target body has become a predetermined value or less, or has fallen below the predetermined value, etc. The fixed state by the fixing devices 103 and 203 may be released by operating the actuator in response to the detection. Further, in the impact mitigation and bounce reduction system 100 shown in FIG. 1, the fixing device 103 is hooked on the end portion of the slave unit 106. However, in the configuration using the slave unit 106, the fixing device is similar to the configuration of FIG. 103 may be hooked on the handset installation unit 107. Further, it is not essential that the slave unit installation portions 107 and 207 are provided as members separate from the shock absorbing springs 102 and 202. By forming the end portions of the shock absorbing springs 102 and 202 into an appropriate shape, etc. The machine installation units 107 and 207 may be configured. In any case, the master units 101 and 201 and the shock absorbing springs 102 and 202 are connected in a state where mechanical energy can be transmitted.

またレール108,208は、子機射出口110,210の先まで伸びている必要はないし、図1等に示されるとおりレール108,208が親機101,201に固定されていることも必須ではない。さらに、衝突物体300としては、例えば陸地が考えられるが、脚部105,205が陸地に衝突し、親機101,201が陸地の上にある岩に衝突する場合でも、本発明により衝撃緩和及び跳ね返り低減を達成することが可能である。すなわち衝突物体300は、一体化された単独の物体である必要はなく、別個の物体の集合体であってもよい。   Moreover, the rails 108 and 208 do not need to extend beyond the slave unit injection ports 110 and 210, and it is not essential that the rails 108 and 208 are fixed to the master units 101 and 201 as shown in FIG. Absent. Further, as the collision object 300, for example, land is conceivable, but even when the leg portions 105 and 205 collide with the land and the base units 101 and 201 collide with rocks on the land, the present invention reduces the impact. It is possible to achieve a bounce reduction. That is, the collision object 300 does not have to be a single integrated object, but may be a collection of separate objects.

さらに、実施例1,2においては、親機101,201が十分に減速された状態で固定装置103,203による固定状態を解除していたが、親機101,102をどの程度まで減速させるかは、親機101,201の耐久性や脚部105,205の長さ等の条件に応じて適宜決定すべき事項であり、親機101,201の力学的エネルギの少なくとも一部が衝撃吸収ばね102,202のポテンシャルエネルギへと変換された時点で、固定状態を解除すれば、親機101,201への衝撃を緩和することができる。衝撃吸収ばね102,202の長さが所定値に達したか、所定値を超えたことに応答して固定状態を解除する場合も同様である。当該所定値として設定する値は任意に小さくても構わない。   Further, in the first and second embodiments, the fixed state by the fixing devices 103 and 203 is released while the base units 101 and 201 are sufficiently decelerated, but to what extent the base units 101 and 102 are decelerated. Is a matter that should be appropriately determined according to conditions such as the durability of the master units 101 and 201 and the lengths of the legs 105 and 205, and at least a part of the mechanical energy of the master units 101 and 201 is a shock absorbing spring. If the fixed state is released at the time of conversion to the potential energy of 102 and 202, the impact on the base units 101 and 201 can be reduced. The same applies to the case where the fixed state is released in response to the length of the shock absorbing springs 102 and 202 reaching a predetermined value or exceeding the predetermined value. The value set as the predetermined value may be arbitrarily small.

その他、第一実施形態においては、ワイヤ109を引っ張ることでレール108を傾動させていたが、あらかじめ任意の方向にレールを曲げておくことで子機106の射出方向を選択してもよい。ワイヤ109を剛体棒に変更し、引っ張り方向のみならず押す方向にも力を加えてレール108を曲げるよう構成すれば、1本の剛体棒のみでレール108の先端を2方向に動かすことが可能となる。レール108の材料に形状記憶合金を用いれば、ヒータにより角度を制御することも可能である。   In addition, in the first embodiment, the rail 108 is tilted by pulling the wire 109. However, the injection direction of the slave unit 106 may be selected by bending the rail in an arbitrary direction in advance. If the wire 109 is changed to a rigid rod and the rail 108 is bent by applying force not only in the pulling direction but also in the pushing direction, the tip of the rail 108 can be moved in two directions with only one rigid rod. It becomes. If a shape memory alloy is used as the material of the rail 108, the angle can be controlled by a heater.

設計パラメータの最適化、及び事前伸長ばねモデルの導入
次に、これまで説明した衝撃緩和及び跳ね返り低減システム、及び方法における設計パラメータの最適化について説明する。設計パラメータの最適化により、親機における跳ね返り高さや加速度を更に小さくすることが可能となる。
Optimization of Design Parameters and Introduction of Pre-Extension Spring Model Next, optimization of design parameters in the impact mitigation and bounce reduction system and method described so far will be described. By optimizing the design parameters, it is possible to further reduce the bounce height and acceleration in the master unit.

まず、衝撃吸収ばねの剛性(ばね定数)、及びストローク長を設計変数として扱う。図1の衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100を例にとれば、図21に示すとおりストローク長lstは、衝撃吸収ばね102が自然長lnsであるときの、先行衝突体(衝撃吸収ばね保持部104と4つの脚部105とが一体となって形成される。)に対する親機101の高さとして定義される。また衝撃吸収ばね102のばね定数をksとする。以降、図1のシステムを例にとって設計パラメータの最適化を説明するが、図12のように子機を用いないシステムにおいても、同様にパラメータks,lstを定義すればこれらパラメータを同様に最適化できる。 First, the rigidity (spring constant) and stroke length of the shock absorbing spring are treated as design variables. Taking the shock mitigation and bounce reduction system 100 of FIG. 1 as an example, as shown in FIG. 21, the stroke length l st is the preceding collision body (impact absorbing spring holding portion) when the shock absorbing spring 102 is the natural length l ns. 104 and four leg portions 105 are integrally formed.) Is defined as the height of base unit 101. The spring constant of the shock absorbing spring 102 is k s . Hereinafter, optimization of design parameters will be described using the system of FIG. 1 as an example. Even in a system that does not use a slave unit as shown in FIG. 12, if the parameters k s and l st are similarly defined, these parameters are similarly set. Can be optimized.

以下、親機101の跳ね返り高さ、加速度を小さくし、更に、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム、及び方法を実施するにあたり最も問題となる、親機101と子機106との分離(親機101と衝撃吸収ばね102との分離と同義)タイミングの遅れに対するロバスト性を改善する(分離後の親機101のエネルギの増加、すなわち衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギの減少を抑える)ための、上記パラメータks,lstの最適値を理論的に導出する。さらに、これまでに説明した本発明の衝撃緩和及び跳ね返り低減システム、及び方法を拡張して、本件第二発明に係る事前伸長ばねモデルを導入し、更なる性能の改善を図る。なお、以下において、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100は自由落下により被衝突物体300に衝突するとし、特に落下開始時刻t=0における、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム100の被衝突物体300に対する速度がゼロであるとする。 Hereinafter, separation of the master unit 101 and the slave unit 106 (the master unit 101 and the master unit 101), which are the most problematic in implementing the system and method for reducing the bounce height and acceleration of the master unit 101 and further reducing the impact and bounce reduction system and method. (Synonymous with separation from the shock absorbing spring 102) The above parameter k for improving robustness against timing delay (suppressing increase in energy of the base unit 101 after separation, ie, suppressing decrease in potential energy of the shock absorbing spring 102). The optimal values of s and l st are derived theoretically. In addition, the impact mitigation and bounce reduction system and method of the present invention described so far will be expanded to introduce a pre-extension spring model according to the second invention of the present invention to further improve performance. In the following, it is assumed that the impact mitigation and bounce reduction system 100 collides with the colliding object 300 by free fall, and the velocity of the impact mitigation and bounce reduction system 100 with respect to the collided object 300 is particularly zero at the fall start time t = 0. Suppose that

A.衝撃吸収ばねの剛性、及びストローク長の最適化
親機101における、a)最大の跳ね返り高さ、b)加速度の最大値、c)分離の遅れによるエネルギの増大を最小化するべく、上述のばね定数ks及びストローク長lstを以下のとおり最適化できる。
A. Optimization of rigidity and stroke length of shock absorbing spring In the main unit 101, a) the maximum rebound height, b) the maximum acceleration value, c) the above-mentioned spring to minimize the increase in energy due to the separation delay The constant k s and the stroke length l st can be optimized as follows.

a)親機における最大の跳ね返り高さを最小化するための最適設計
エネルギ保存則によれば、分離時に、親機101の力学的エネルギは、被衝突物体300(以下、地面とする)による減衰で、何らかのエネルギ吸収を受けるのであり、その後、残りのエネルギによって跳ね返りが起こる。したがって、以下の式(3)が得られる。

Figure 0006307723
(3)
ただし、m2は親機101の質量(kg)であり、gは重力加速度(m/s2)であり、y2(T2)は、親機101と子機106の分離時刻T2(s)における、被衝突物体300の衝突面に対する親機101の高さ(m)である。Egは、被衝突物体300による減衰で吸収されるエネルギ(J)であり、hrは、親機101における最大の跳ね返り高さ(m)である。 a) According to the optimal design energy conservation law for minimizing the maximum bounce height in the master unit, the mechanical energy of the master unit 101 is attenuated by the collision target object 300 (hereinafter referred to as the ground) during separation. Then, it receives some energy absorption, and then rebounds by the remaining energy. Therefore, the following formula (3) is obtained.
Figure 0006307723
(3)
Here, m 2 is the mass (kg) of the base unit 101, g is the acceleration of gravity (m / s 2 ), and y 2 (T 2 ) is the separation time T 2 ( The height (m) of the parent device 101 with respect to the collision surface of the colliding object 300 in s). E g is the energy (J) absorbed by the attenuation by the collision object 300, and h r is the maximum rebound height (m) in the parent device 101.

gはゼロ以上の値であるので、最大の跳ね返り高さは以下の式(4),(5)によって記述される。

Figure 0006307723
(4)
Figure 0006307723
(5) Since E g is a value greater than or equal to zero, the maximum rebound height is described by the following equations (4) and (5).
Figure 0006307723
(4)
Figure 0006307723
(5)

跳ね返り高さを最小化するためには、分離時の親機101の高さy2(T2)をゼロとする必要がある。以下の仮定:
(i)子機106と親機101(及び、子機設置部107等が質量を有する場合を考慮すれば、親機101が衝撃吸収ばね保持部104による衝撃吸収ばね102を介した制限を受けながら被衝突物体300に向かって移動しているときに親機101と一体となって移動する、その他の全ての要素)の力学的エネルギが、時刻t=T2において衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギに完全に(散逸せずに)変換される。
(ii)脚部105の被衝突物体300に対する変位が、脚部105と被衝突物体300の衝突から上記分離時刻T2までの期間に亘って0(m)である(脚部105の跳ね返りが起こらない)。
(iii)時刻t=T2において、親機101の速度が0(m/s)である。
に基づいて、以下の式(6)が得られる。

Figure 0006307723
(6)
ただし、mは、親機101の質量、及び、親機101が衝撃吸収ばね保持部104による衝撃吸収ばね102を介した制限を受けながら被衝突物体300に向かって移動しているときに親機101と一体となって移動する全ての要素の質量の合計を表わす(これら要素のうち、子機106以外の要素の質量を無視できる場合には、子機106の質量をm1(kg)として、m=m1+m2である。以下、この式が成り立つと仮定する。)。h0は、親機101が被衝突物体300に向かって移動を開始した時点での、被衝突物体300上の衝突面に対する親機101の高さ(m)を表わす。 In order to minimize the bounce height, it is necessary to set the height y 2 (T 2 ) of the base unit 101 at the time of separation to zero. The following assumptions:
(I) Considering the case where the slave unit 106 and the master unit 101 (and the slave unit installation unit 107 and the like have mass), the master unit 101 is restricted by the shock absorbing spring holding unit 104 via the shock absorbing spring 102. However, the mechanical energy of all other elements that move together with the base unit 101 when moving toward the collision target object 300 is the potential energy of the shock absorbing spring 102 at time t = T 2 . Completely converted (without dissipating).
(Ii) The displacement of the leg 105 with respect to the collided object 300 is 0 (m) over the period from the collision of the leg 105 and the collided object 300 to the separation time T 2 (the leg 105 bounces back). Does not happen).
(Iii) At time t = T 2 , the speed of base unit 101 is 0 (m / s).
Based on the following equation (6) is obtained.
Figure 0006307723
(6)
However, m is the master unit when the master unit 101 is moving toward the object to be collided 300 while being restricted by the shock absorbing spring 102 by the shock absorbing spring holding unit 104 while being limited by the mass of the base unit 101. 101 represents the sum of the masses of all the elements that move together with 101 (if the masses of these elements other than the slave unit 106 can be ignored, the mass of the slave unit 106 is m 1 (kg)). M = m 1 + m 2. Hereinafter, it is assumed that this equation holds.) h 0 represents the height (m) of the base unit 101 with respect to the collision surface on the collided object 300 when the base unit 101 starts moving toward the collided object 300.

2(T2)=0を満たすために、ばね定数ksは以下の式(7)を満たさねばならない。

Figure 0006307723
(7)
この結果は、上記式(7)が成り立つ限り親機101の最大跳ね返り高さがゼロになることを示している。 In order to satisfy y 2 (T 2 ) = 0, the spring constant k s must satisfy the following equation (7).
Figure 0006307723
(7)
This result indicates that the maximum rebound height of the base unit 101 becomes zero as long as the above equation (7) holds.

この結果を、計算機シミュレーションによって確認した。図22aは、親機101の最大跳ね返り高さと衝撃吸収ばね102のストローク長との関係についての、上記式(7)で与えられる適正値に関する各種条件下での計算機シミュレーション結果を示すグラフである(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%)。なお、この計算機シミュレーション、及び以降の計算機シミュレーションにおいては、m=m1+m2として、飛翔体設置部107等の質量を無視した。また、計算機シミュレーションで用いた各種パラメータ値は以下の表2のとおりである。

Figure 0006307723
This result was confirmed by computer simulation. FIG. 22a is a graph showing computer simulation results under various conditions regarding an appropriate value given by the above equation (7) regarding the relationship between the maximum rebound height of the base unit 101 and the stroke length of the shock absorbing spring 102 (FIG. 22a). Broken line: spring constant is 50% of the appropriate value, thick line: spring constant is the appropriate value, thin line: spring constant is 150% of the appropriate value). In this computer simulation and subsequent computer simulations, m = m 1 + m 2 was assumed, and the mass of the flying object installation unit 107 and the like was ignored. Various parameter values used in the computer simulation are as shown in Table 2 below.
Figure 0006307723

ばね定数が適正に選択されたものであれば、親機101の跳ね返り高さがほとんどゼロであるということが、計算機シミュレーション結果により示されている。一方、ばね定数が不適正な値である場合、計算機シミュレーションの結果は悪化した。   If the spring constant is appropriately selected, the computer simulation result shows that the bounce height of the base unit 101 is almost zero. On the other hand, when the spring constant was an inappropriate value, the result of the computer simulation deteriorated.

以上のとおり、上記式(7)が成り立つときに跳ね返り高さが最小化されることが、理論的に、及び分析的に示された。   As described above, it has been theoretically and analytically shown that the rebound height is minimized when the above equation (7) holds.

b)親機における加速度を最小化するための最適設計
地面の反発と衝撃吸収ばね102の張力により、加速度が大きくなり得る。まず、被衝突物体300からの加速の最小化について説明する。地面は剛性と減衰とによってモデル化されるため、親機101における衝突(着陸)後の動力学は減衰振動によって説明される。加速度は、地面の減衰比に依存して以下の式(8)〜(10)によって表わされる。

Figure 0006307723
ただし、
Figure 0006307723
(8)
Figure 0006307723
ただし、
Figure 0006307723
(9)
Figure 0006307723
ただし、
Figure 0006307723
(10)
ここで、
Figure 0006307723
は、それぞれ親機101が地面に最初に接触してからの経過時間(s),経過時間に応じて変化する加速度(m/s2),減衰比(無次元),親機101が地面に衝突した時の速度の大きさ(m/s),地面の固有角周波数(rad/s)である。 b) Optimal design for minimizing acceleration in the master unit The acceleration can be increased by the repulsion of the ground and the tension of the shock absorbing spring 102. First, minimization of acceleration from the colliding object 300 will be described. Since the ground is modeled by rigidity and damping, the dynamics after collision (landing) in the base unit 101 is explained by damping vibration. The acceleration is expressed by the following equations (8) to (10) depending on the ground attenuation ratio.
Figure 0006307723
However,
Figure 0006307723
(8)
Figure 0006307723
However,
Figure 0006307723
(9)
Figure 0006307723
However,
Figure 0006307723
(10)
here,
Figure 0006307723
Are the elapsed time (s) since the main device 101 first touched the ground, acceleration (m / s 2 ) and damping ratio (dimensionless) that change according to the elapsed time, and the main device 101 touches the ground. The magnitude of velocity at the time of collision (m / s) and the natural angular frequency (rad / s) of the ground.

ν0がゼロの時、減衰比の値に関わらず加速度をゼロとすることができる。親機101は分離時の高さであるy2(T2)から落下するので、エネルギ保存則に基づき、ν0を以下の式(11),(12)によって得ることができる。

Figure 0006307723
(11)
Figure 0006307723
(12) When ν 0 is zero, the acceleration can be zero regardless of the value of the damping ratio. Since base unit 101 falls from y 2 (T 2 ), which is the height at the time of separation, ν 0 can be obtained by the following equations (11) and (12) based on the energy conservation law.
Figure 0006307723
(11)
Figure 0006307723
(12)

2(T2)=0であればν0もゼロとなり、地面の反発からの加速をゼロとすることができる。この条件は、跳ね返りを抑えるための最適化と同様に上述の式(7)によって表すことができる。この結果は、地面からの跳ね返り及び加速を同時にゼロにできるということを示している。地面からの跳ね返りと加速を抑えることは、軟着陸を実現するための主目的であるため、以下においては式(7)の条件下でパラメータの最適化を行う。 If y 2 (T 2 ) = 0, ν 0 is also zero, and acceleration from ground repulsion can be zero. This condition can be expressed by the above equation (7) in the same manner as the optimization for suppressing the bounce. This result shows that the rebound and acceleration from the ground can be zero at the same time. Suppressing bounce and acceleration from the ground is the main purpose for realizing soft landing, and therefore, parameters are optimized under the condition of Equation (7) below.

次に、衝撃吸収ばね102からの時刻tにおける加速度

Figure 0006307723
を、以下の式(13),(14)で表わす。
Figure 0006307723
(13)
Figure 0006307723
(14)
ただし、y2(t),y3(t)は、それぞれ時刻tにおける親機101と先行衝突体の地面に対する高さ(m。地面から、親機101と脚部105それぞれの最下部までの距離)である。 Next, acceleration at time t from the shock absorbing spring 102
Figure 0006307723
Is expressed by the following equations (13) and (14).
Figure 0006307723
(13)
Figure 0006307723
(14)
However, y 2 (t) and y 3 (t) are the heights of the base unit 101 and the preceding collision body with respect to the ground at time t (m. From the ground to the lowermost parts of the base unit 101 and the leg 105, respectively. Distance).

ばねの張力は、脚部105が地面に衝突してから(図3)、親機101と子機106が分離される(図5)までの期間においてのみ生成される。この期間中、脚部105は地面に接しているので、y3(t)はゼロとみなされる。衝撃吸収ばね102が最も伸びたときに発生する最大加速度は、以下の式(15)により得られる。

Figure 0006307723
(15) The tension of the spring is generated only during a period from when the leg 105 collides with the ground (FIG. 3) to when the parent device 101 and the child device 106 are separated (FIG. 5). During this period, y 3 (t) is considered to be zero because the leg 105 is in contact with the ground. The maximum acceleration that occurs when the shock absorbing spring 102 is extended to the maximum is obtained by the following equation (15).
Figure 0006307723
(15)

上記式(7)の条件下において、この最大加速度は以下の式(16)で表わされる。

Figure 0006307723
(16) Under the condition of the above formula (7), this maximum acceleration is expressed by the following formula (16).
Figure 0006307723
(16)

この結果は、ストローク長が無限大であれば加速度がゼロになるということを示している。しかし、現実にはストローク長には上限がある。例えば、打ち上げシステムのためのフェアリングのサイズによって、ストローク長が制約を受ける場合がある。脚部105の位置は地面よりも下とはなり得ないが、これによってもストローク長の最大値は制約を受ける。そのような場合、ストローク長は可能な限り大きな値をとるべきである。ストローク長と最大加速度の関係を、図22bのグラフに示す。図22bは、親機101の最大加速度とストローク長との関係についての、計算機シミュレーション結果を示すグラフである(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%。各種パラメータ値については表2を参照。)。
この結果は、ストローク長を大きくし、そして適正なばね定数を与えることで、加速度がよく抑えられることを示している。跳ね返り抑制に対する最適化結果と同様に、ばね定数が不適正である場合、計算機シミュレーションの結果は悪化した。
This result shows that the acceleration is zero when the stroke length is infinite. However, in reality, there is an upper limit on the stroke length. For example, the stroke length may be constrained by the size of the fairing for the launch system. The position of the leg 105 cannot be below the ground, but this also restricts the maximum stroke length. In such a case, the stroke length should be as large as possible. The relationship between the stroke length and the maximum acceleration is shown in the graph of FIG. 22b. FIG. 22B is a graph showing a computer simulation result regarding the relationship between the maximum acceleration and the stroke length of the master unit 101 (broken line: spring constant is 50% of proper value, thick line: spring constant is proper value, thin line: spring) (The constant is 150% of the appropriate value. See Table 2 for various parameter values.)
This result shows that the acceleration is well suppressed by increasing the stroke length and giving an appropriate spring constant. Similar to the optimization results for bounce suppression, the results of the computer simulation deteriorated when the spring constant was incorrect.

c)分離の遅れによる親機のエネルギ増加を最小化するための最適設計
分離の遅れΔtによって引き起こされる親機101のエネルギ増加を最小化するための方法を、以下に説明する。ここでは、性能インデックスElossを以下の式(17)で定義する。この性能インデックスは、衝撃吸収ばね102のポテンシャルエネルギへと適正に変換することができない力学的エネルギの総量を表わす。

Figure 0006307723
(17) c) A method for minimizing the increase in the energy of the parent device 101 caused by the optimum design separation delay Δt to minimize the increase in the energy of the parent device due to the separation delay will be described below. Here, the performance index E loss is defined by the following equation (17). This performance index represents the total amount of mechanical energy that cannot be properly converted into the potential energy of the shock absorbing spring 102.
Figure 0006307723
(17)

2(T2+Δt)を近似するため、Δtが十分に小さい場合にテイラー展開を適用して、以下の式(18)が得られる(以降ではΔtについて3次以上の項は無視した)。

Figure 0006307723
(18)
ここで、
Figure 0006307723
は時刻T2における親機101の速度であるが、分離の時刻T2の定義から、この速度はゼロである(上記仮定(iii))。
Figure 0006307723
は、上記式(15)から得られる。上記(7)式の条件下で、性能インデックスElossは以下の式(19),(20)によって表わされる。
Figure 0006307723
(19)
Figure 0006307723
(20) In order to approximate y 2 (T 2 + Δt), Taylor expansion is applied when Δt is sufficiently small, and the following equation (18) is obtained (hereinafter, the third and higher terms for Δt are ignored).
Figure 0006307723
(18)
here,
Figure 0006307723
Although the speed of the main unit 101 at time T 2,, from the definition of the time T 2 of the separation, the speed is zero (the assumption (iii)).
Figure 0006307723
Is obtained from the above equation (15). Under the condition of the above equation (7), the performance index E loss is expressed by the following equations (19) and (20).
Figure 0006307723
(19)
Figure 0006307723
(20)

この結果は、ストローク長が大きければ性能インデックスが改善することを示している。図23a,図23bは、分離の遅れと軟着陸性能との、異なるストローク長に対する関係を示す計算機シミュレーション結果のグラフである(破線:ストローク長が0.1m,細線:ストローク長が0.2m,太線:ストローク長が0.3m。各種パラメータ値については表2を参照。)。
シミュレーション結果はまた、大きなストローク長によって分離の遅れに対するロバスト性が改善することを明らかに示している。したがって、以下の設計要求を定めることができる。
(i)上記式(7)が満たされるべきである。
(ii)ストローク長は可能な限り大きくするべきである。
This result shows that the performance index improves if the stroke length is large. 23a and 23b are graphs of computer simulation results showing the relationship between separation delay and soft landing performance for different stroke lengths (broken line: stroke length is 0.1 m, thin line: stroke length is 0.2 m, thick line) : Stroke length is 0.3m (See Table 2 for various parameter values).
The simulation results also clearly show that a large stroke length improves the robustness against separation delay. Therefore, the following design requirements can be defined.
(I) The above equation (7) should be satisfied.
(Ii) Stroke length should be as large as possible.

B.衝撃吸収ばねの剛性、ストローク長、及び事前伸長の長さの最適化
上述のとおり、上記式(7)の条件下でストローク長を大きくとることにより、最適なパラメータ値が与えられることが示された。以下においては、本件第一発明のシステム、方法を更に改善するべく、追加的設計変数として事前伸長を導入し、これを検討する。まずは事前伸長モデルを用いた本件第二発明に係るシステム、方法の構成及び動作を説明し、次に当該モデルにおける各種パラメータの最適化を説明する。
B. Optimization of shock absorbing spring stiffness, stroke length, and pre-extension length As described above, it is shown that an optimal parameter value can be given by increasing the stroke length under the condition of the above equation (7). It was. In the following, in order to further improve the system and method of the first invention of the present invention, pre-extension is introduced as an additional design variable, which will be examined. First, the configuration and operation of the system and method according to the second invention using the pre-extension model will be described, and then the optimization of various parameters in the model will be described.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の構成
図24に、衝撃吸収ばねに事前伸長が与えられた、本件第二発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の構成図を示す。図25は、図1のシステム1000と図24のシステムを対比し、設計変数を視覚的に示した図である。図26は、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000を図24中の矢印方向で見たときの平面図である。図26中、AA’線が紙面下向き方向に移動することで得られる断面を、図26中の矢印方向で見たときの構成図が、図24に対応する。
Configuration of Impact Mitigation and Bounce Reduction System 1000 FIG. 24 is a diagram showing the configuration of the impact mitigation and bounce reduction system 1000 according to the second aspect of the present invention in which pre-extension is applied to the impact absorbing spring. FIG. 25 is a diagram visually showing design variables by comparing the system 1000 of FIG. 1 with the system of FIG. FIG. 26 is a plan view of the impact mitigation and bounce reduction system 1000 as viewed in the direction of the arrow in FIG. 26 corresponds to FIG. 24 when the section taken along the line AA ′ in FIG. 26 is viewed in the direction of the arrow in FIG.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000は、親機1001、衝撃吸収ばね1002、固定装置1003、衝撃吸収ばね保持部1004、4つの脚部1005、子機1006、子機設置部1007、レール1008を備える。これに加えて、実施例1と同様にレールを回動させるワイヤ等を設けてもよいし、子機1006の射出方向を制御する必要がないならばレール1008は省略可能である。   The shock mitigation and bounce reduction system 1000 includes a master unit 1001, a shock absorbing spring 1002, a fixing device 1003, a shock absorbing spring holding unit 1004, four legs 1005, a slave unit 1006, a slave unit installation unit 1007, and a rail 1008. In addition to this, a wire or the like for rotating the rail may be provided as in the first embodiment, and the rail 1008 may be omitted if it is not necessary to control the injection direction of the slave unit 1006.

本件第一発明と同様に、一例において親機1001は惑星着陸機であり、子機1006は惑星探査機であり、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000は全体として惑星着陸船を構成するが、用途がこれに限られるわけではない。   Similar to the first invention, in one example, the master unit 1001 is a planetary lander, the slave unit 1006 is a planetary explorer, and the impact mitigation and bounce reduction system 1000 constitutes a planetary landing ship as a whole. It is not limited to this.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000においては、衝撃吸収ばね保持部1004と4つの脚部1005とが一体となって(図26参照)形成される先行衝突体の、当該衝撃吸収ばね保持部1004が衝撃吸収ばね1002を、その一端を溶接する等の手段によって保持しており、衝撃吸収ばね1002の他端が、同じく溶接等の手段によって子機設置部1007を保持している。衝撃吸収ばね1002の伸縮により、子機設置部1007は衝撃吸収ばね保持部1004に向かう方向、その逆方向へと移動可能であるが、衝撃吸収ばね保持部1004に向かっての、図24において子機設置部1007が存在する所定位置を越えての移動は、衝撃吸収ばね保持部1004によって阻止される。子機設置部1007が図24の当該所定位置にあるときの、衝撃吸収ばね1002の伸び(事前伸長の長さ)をlpとする。図24中、lnsは衝撃吸収ばね1002の自然長を表わし、子機設置部1007が当該所定位置にあるときの、先行衝突体に対する親機1001の高さをストローク長lstとする。 In the shock relaxation and bounce reduction system 1000, the shock absorbing spring holding portion 1004 of the preceding collision body formed integrally with the shock absorbing spring holding portion 1004 and the four legs 1005 (see FIG. 26) is shocked. The absorbing spring 1002 is held by means such as welding one end thereof, and the other end of the shock absorbing spring 1002 holds the slave unit installation portion 1007 by means such as welding. By extension / contraction of the shock absorbing spring 1002, the slave unit installation portion 1007 can move in the direction toward the shock absorbing spring holding portion 1004 and in the opposite direction. Movement beyond a predetermined position where the machine installation unit 1007 exists is blocked by the shock absorbing spring holding unit 1004. When handset installation section 1007 is in the predetermined position of Figure 24, the elongation of the shock absorbing spring 1002 (the length of pre-stretched) and l p. In FIG. 24, l ns represents the natural length of the shock absorbing spring 1002, and the height of the master unit 1001 with respect to the preceding collision object when the slave unit installation part 1007 is at the predetermined position is the stroke length l st .

子機設置部1007には、子機1006が、その一端を吊り下げる等して設置されている。さらに子機1006の他端に固定装置1003を引っ掛ける等して、親機1001が固定されている。このような構成により、親機1001と、子機1006と、先行衝突体とは、衝撃吸収ばね1002を介した制限を受けつつ、親機1001が図24中の矢印方向、及びその逆方向に動ける状態で接続されている。なお、固定装置1003による、親機1001と子機1006との固定状態は、図示されていないアクチュエータ等によって任意に解除可能である。   A slave unit 1006 is installed in the slave unit installation unit 1007 by suspending one end thereof. Further, the master unit 1001 is fixed by hooking the fixing device 1003 to the other end of the slave unit 1006. With such a configuration, the parent device 1001, the child device 1006, and the preceding collision body are restricted by the shock absorbing spring 1002, while the parent device 1001 is in the direction of the arrow in FIG. Connected in a movable state. Note that the fixed state of the parent device 1001 and the child device 1006 by the fixing device 1003 can be arbitrarily released by an actuator or the like not shown.

レール1008は、図24、図26に示されるとおり子機1006の中心軸を貫き、子機射出口1010を越えて伸びる。子機1006は、固定装置1003による固定が解除された状態では、子機設置部1007から離れてレール1008に沿って移動可能である。レール1008は、図24に示されているとおり所定位置を支点として傾動可能な構造を有しており、本件第一発明のシステムと同様に、レール1008の一端をワイヤ(不図示)と接続し、図示されていないアクチュエータによってワイヤを引っ張ることにより、レール1008を、上記所定位置を支点として傾動させて仰角を調整することが可能である。図6を用いて既に説明したとおり、予め曲げられたレール1008を、その軸廻りに回転させることにより子機1006の方位角を調整することもできる。本件第一発明のシステムと同様に、ワイヤとの干渉を防ぐために子機1006の一端を削り取ったり、レール1008に対してワイヤを着脱可能に接続したりしておくことが好ましい。   The rail 1008 passes through the central axis of the slave unit 1006 as shown in FIGS. 24 and 26 and extends beyond the slave unit injection port 1010. The slave unit 1006 can move along the rail 1008 away from the slave unit installation unit 1007 in a state where the fixation by the fixing device 1003 is released. The rail 1008 has a structure that can be tilted with a predetermined position as a fulcrum as shown in FIG. 24, and connects one end of the rail 1008 to a wire (not shown) as in the system of the first invention. The elevation angle can be adjusted by tilting the rail 1008 about the predetermined position as a fulcrum by pulling the wire with an actuator not shown. As already described with reference to FIG. 6, the azimuth angle of the slave unit 1006 can be adjusted by rotating the rail 1008 bent in advance around its axis. As in the system of the first invention, it is preferable to scrape one end of the slave unit 1006 or to connect the wire detachably to the rail 1008 in order to prevent interference with the wire.

衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の動作
次に、図27〜図32を用いて、本件第二発明に係る衝撃緩和及び跳ね返り低減方法の一例である、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000の動作を説明する(ワイヤを用いる等した射出方向の制御については、本件第一発明と同様であるため省略する。)。衝突を行う前に、子機1006をレール1008に拘束して、親機1001と子機1006を固定装置1003で固定することにより、図24に示される衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000が構成されているものとする。
Operation of Impact Mitigation and Bounce Reduction System 1000 Next, the operation of the impact relief and bounce reduction system 1000, which is an example of the impact mitigation and bounce reduction method according to the second invention, will be described with reference to FIGS. (Since the control of the injection direction using a wire or the like is the same as in the first invention of the present invention, it will be omitted). Before the collision, the slave unit 1006 is restrained by the rail 1008, and the master unit 1001 and the slave unit 1006 are fixed by the fixing device 1003, so that the impact reduction and bounce reduction system 1000 shown in FIG. It shall be.

まず、被衝突物体300に対し、脚部1005が衝突する(図27)。脚部1005が被衝突物体300に衝突すると、脚部1005はそれまでの移動方向と逆向きに反力を受けるため、脚部1005の速度は低減される。脚部1005は被衝突物体300と接触しており、これ以上、それまでの進行方向に移動することはできない。   First, the leg 1005 collides with the colliding object 300 (FIG. 27). When the leg portion 1005 collides with the object to be collided 300, the leg portion 1005 receives a reaction force in the direction opposite to the movement direction so far, so that the speed of the leg portion 1005 is reduced. The leg portion 1005 is in contact with the object to be collided 300, and cannot move any further in the traveling direction.

一方で、親機1001、子機1006は慣性によりそれまでの進行方向への運動を続けようとするので、図28に示されるとおり衝撃吸収ばね1002が伸長する。親機1001、子機1006が衝撃吸収ばね1002を介した制限を受けつつ被衝突物体300に向かって移動し、衝撃吸収ばね1002が伸長するにしたがって、衝突時に親機1001、子機1006が有していた力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばね1002のポテンシャルエネルギへと変換される。   On the other hand, since the parent device 1001 and the child device 1006 try to continue the movement in the traveling direction so far due to inertia, the shock absorbing spring 1002 is extended as shown in FIG. As the parent device 1001 and the child device 1006 move toward the collision target object 300 while being restricted by the shock absorbing spring 1002, and the shock absorbing spring 1002 expands, the parent device 1001 and the child device 1006 are present at the time of collision. The mechanical energy that has been converted is gradually converted into the potential energy of the shock absorbing spring 1002.

衝撃吸収ばね1002が十分に伸長した状態では、親機1001、子機1006の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばね1002のポテンシャルエネルギに変換されているため、親機1001、子機1006の速度は十分に小さくなっている。このように衝撃吸収ばね1002が十分に伸びているタイミングで、アクチュエータ等を用いて固定装置1003による固定状態を解除し、親機1001と子機1006を分離する(図29)。親機1001と子機1006の分離以降、親機1001は衝撃吸収ばね1002から力を受けることがないので、解放された親機1001は十分に減速された状態から、被衝突物体300に向かって移動を続ける(図30)。一方で子機1006は、子機設置部1007を介して衝撃吸収ばね1002からの力を受け、それまでの進行方向と逆向きに加速される。子機1006は、レール1008に誘導されつつ、子機射出口1010に向かって移動する(図30)。   In a state where the shock absorbing spring 1002 is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent device 1001 and the child device 1006 is converted into the potential energy of the shock absorbing spring 1002, and thus the speed of the parent device 1001 and the child device 1006 is increased. Is small enough. In this way, when the shock absorbing spring 1002 is sufficiently extended, the fixed state by the fixing device 1003 is released using an actuator or the like, and the parent device 1001 and the child device 1006 are separated (FIG. 29). Since the parent device 1001 does not receive force from the shock absorbing spring 1002 after the separation of the parent device 1001 and the child device 1006, the released parent device 1001 moves from the sufficiently decelerated state toward the collision object 300. Continue to move (FIG. 30). On the other hand, the slave unit 1006 receives a force from the shock absorbing spring 1002 through the slave unit installation unit 1007 and is accelerated in the direction opposite to the traveling direction so far. The slave unit 1006 moves toward the slave unit injection port 1010 while being guided by the rail 1008 (FIG. 30).

子機1006はレール1008に沿って、子機射出口1010に向かって運動する。衝撃吸収ばね1002のポテンシャルエネルギが、子機設置部1007を介して子機1006の力学的エネルギへと変換されていくため、衝撃吸収ばね1002は縮んでいく。衝撃吸収ばね1002の伸びが事前伸長の長さlpとなったとき、子機設置部1007は上述の所定位置に到達するため、それ以上、衝撃吸収ばね保持部1004の方向へ移動することができない(図31)。このとき、子機1006は衝撃吸収ばね1002から解放され、子機設置部1007から離れて、レール1008の先端方向に射出される(図32)。子機1006がレール1008の先端を通過すると、それ以降、子機1006はレール1008からの拘束を受けることがなくなり、放物線運動する。また親機1001は、十分に減速された状態から被衝突物体300に衝突するので、通常の衝突に比べ、衝撃が緩和されて跳ね返りが低減される。 The handset 1006 moves along the rail 1008 toward the handset outlet 1010. Since the potential energy of the impact absorbing spring 1002 is converted into the mechanical energy of the slave unit 1006 via the slave unit installation unit 1007, the shock absorbing spring 1002 contracts. When the extension of the shock absorbing spring 1002 reaches the pre-extension length l p , the handset installation unit 1007 reaches the above-mentioned predetermined position, so that it can move further in the direction of the shock absorbing spring holding unit 1004. I can't (Figure 31). At this time, the slave unit 1006 is released from the shock absorbing spring 1002, is separated from the slave unit installation part 1007, and is injected toward the tip of the rail 1008 (FIG. 32). When the handset 1006 passes the tip of the rail 1008, the handset 1006 is no longer restrained by the rail 1008 and performs a parabolic motion. In addition, since the base unit 1001 collides with the collision target object 300 from a sufficiently decelerated state, the impact is relaxed and rebound is reduced compared to a normal collision.

上述の衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000、及びその動作は、本件第二発明の具体的実施態様の一例に過ぎず、これらとは異なる態様で本件第二発明を実施することが可能である。   The above-described shock mitigation and bounce reduction system 1000 and its operation are merely examples of the specific embodiment of the second invention of the present invention, and the second invention of the present invention can be implemented in a different manner.

例えば、固定装置1003による固定状態を解除するタイミングは、衝撃吸収ばね1002が十分伸びた(長さが所定値に達したか、所定値を超えた)ことを、任意のセンサ等が検出したタイミングであるとしたが、これ以外にも、親機1001の被衝突体に対する速度の大きさが所定値以下になったこと、又は所定値を下回ったことを任意のセンサ等で検出し、これに応答してアクチュエータを動作させて、固定装置1003による固定状態を解除してもよい。また子機設置部1007が衝撃吸収ばね1002とは別個の部材として設けられることも必須ではなく、衝撃吸収ばね1002の端部を適切な形状に成形すること等により、子機設置部1007を構成してもよい。いずれの場合においても、親機1001と衝撃吸収ばね1002とは力学的エネルギが伝達可能な状態で接続される。   For example, the timing at which the fixing state by the fixing device 1003 is released is the timing at which an arbitrary sensor or the like detects that the shock absorbing spring 1002 has sufficiently extended (the length has reached a predetermined value or exceeded a predetermined value). In addition to this, it is detected by an arbitrary sensor or the like that the magnitude of the speed of the base unit 1001 with respect to the collided body is less than or equal to a predetermined value, and In response, the actuator may be operated to release the fixed state by the fixing device 1003. In addition, it is not essential that the slave unit installation unit 1007 is provided as a separate member from the shock absorbing spring 1002, and the slave unit installation unit 1007 is configured by molding the end of the shock absorbing spring 1002 into an appropriate shape. May be. In any case, the base unit 1001 and the shock absorbing spring 1002 are connected in a state where mechanical energy can be transmitted.

その他、本件第一発明について既に説明した、レール1008の長さ等の任意性、衝突物体300が別個の物体の集合体であってもよいこと、分離時点での親機1001の速度及び衝撃吸収ばね1002の長さの任意性、レール1008やワイヤの具体的構成の任意性等は、本件第二発明においても同様に成り立つ。   In addition, the arbitraryness such as the length of the rail 1008, the collision object 300 may be a group of separate objects, the speed of the base unit 1001 at the time of separation, and the shock absorption, which have already been described with respect to the first invention of the present case. The arbitraryness of the length of the spring 1002, the arbitraryness of the specific configuration of the rail 1008 and the wire, and the like are similarly established in the second invention.

事前伸長モデルにおけるパラメータの最適化
以下、図24の衝撃緩和及び跳ね返り低減システム1000における各種パラメータの最適化について説明する。本件第一発明に関連して既に説明したとおり、地面からの跳ね返り及び加速度は、y2(T2)=0の条件下において最も強力に抑制される(y2,T2,及び以降で用いる記号は、本件第一発明におけるパラメータの最適化で用いた同様の記号と同様の意味を表わす。またm=m1+m2とした。)。本件第二発明に係る事前伸長モデルのシステムにおいて、この条件は、エネルギ保存則に従い以下の式(21),(22)によって表わされる。

Figure 0006307723
(21)
Figure 0006307723
(22) Optimization of parameters in the pre-extension model Hereinafter, optimization of various parameters in the shock mitigation and bounce reduction system 1000 of FIG. 24 will be described. As already described in connection with the first invention, the rebound and acceleration from the ground are most strongly suppressed under the condition of y 2 (T 2 ) = 0 (y 2 , T 2 , and the subsequent use). The symbol represents the same meaning as the symbol used in the parameter optimization in the first invention of the present invention, and m = m 1 + m 2 ). In the pre-extension model system according to the second aspect of the present invention, this condition is expressed by the following equations (21) and (22) according to the energy conservation law.
Figure 0006307723
(21)
Figure 0006307723
(22)

この結果は、ばね定数がストローク長lstと事前伸長の長さlpの一意な関数として決定できることを示している。ここにおいて、上記式(22)は上記式(7)をより一般的に表したものであるといえる。lp=0のとき、式(7)と式(22)は等価である。 This result shows that the spring constant can be determined as a unique function of the stroke length l st and the pre-extension length l p . Here, it can be said that the formula (22) is a more general expression of the formula (7). When l p = 0, equations (7) and (22) are equivalent.

分離時刻t=T2において、衝撃吸収ばね1002からの最大加速度が生成される。上記式(22)の条件下では、本件第一発明のパラメータ最適化と同様の計算により、その加速度を以下の式(23)で表わすことができる。

Figure 0006307723
(23) At the separation time t = T 2 , the maximum acceleration from the shock absorbing spring 1002 is generated. Under the condition of the above formula (22), the acceleration can be expressed by the following formula (23) by the same calculation as the parameter optimization of the first aspect of the present invention.
Figure 0006307723
(23)

上記のとおり、加速度を抑えるためには、ストローク長と事前伸長の長さの両方を大きくすべきであることがわかる。事前伸長の長さに制約がなく無限大であったならば、以下の式(24)に示すとおり、事前伸長を用いない本件第一発明における式(16)の加速度に比べて、最大加速度を50%低減させることができる。

Figure 0006307723
(24) As described above, it can be understood that both the stroke length and the length of the pre-extension should be increased in order to suppress the acceleration. If the length of the pre-extension is unlimited and infinite, as shown in the following formula (24), the maximum acceleration is set as compared with the acceleration of the formula (16) in the first invention without using the pre-extension. It can be reduced by 50%.
Figure 0006307723
(24)

本件第二発明のシステムにおける、事前伸長の長さと軟着陸性能との関係についての計算機シミュレーション結果を示す図33a,図33bのグラフによって、上述の結果を確認することができる(破線:ばね定数が適正値の50%,太線:ばね定数が適正値,細線:ばね定数が適正値の150%。各種パラメータ値については表2を参照。)。この結果から、本件第一発明と同様に、本件第二発明の事前伸長を用いるシステムにおいても跳ね返りを抑えられることが明らかである。
さらに、事前伸長を用いるシステムにより加速度抑制の性能が改善される。
The above results can be confirmed by the graphs of FIGS. 33a and 33b showing the computer simulation results regarding the relationship between the length of the pre-extension and the soft landing performance in the system of the second invention of the present invention (broken line: proper spring constant) 50% of the value, thick line: the spring constant is an appropriate value, thin line: the spring constant is 150% of the appropriate value (see Table 2 for various parameter values). From this result, it is clear that the rebound can be suppressed in the system using the pre-extension of the second invention as in the first invention.
In addition, acceleration suppression performance is improved by a system that uses pre-extension.

また、分離の遅れによって引き起こされる親機1001のエネルギの増大を最小化するパラメータ値を、本件第一発明において行った方法と同様の方法により得ることができる。性能インデックスElossは、以下の式(25)により表される。

Figure 0006307723
(25) In addition, a parameter value that minimizes the increase in energy of base unit 1001 caused by the separation delay can be obtained by a method similar to the method performed in the first invention. The performance index E loss is expressed by the following equation (25).
Figure 0006307723
(25)

Δtが十分に小さい場合に、y2(T2+Δt)にテイラー展開を適用する。ここで、本件第一発明において用いた仮定と同様の仮定から時刻T2における親機1001の速度はゼロであり、また上述のとおりy2(T2)=0とする。さらに上記(23)式を用いて、以下の式(26)が得られる(以降ではΔtについて3次以上の項は無視した)。

Figure 0006307723
(26) When Δt is sufficiently small, Taylor expansion is applied to y 2 (T 2 + Δt). Here, based on the same assumption as that used in the first invention, the speed of base unit 1001 at time T 2 is zero, and y 2 (T 2 ) = 0 as described above. Further, using the above equation (23), the following equation (26) is obtained (hereinafter, the third and higher terms of Δt are ignored).
Figure 0006307723
(26)

上記式(22)の条件下で、性能インデックスElossは以下の式(27)によって表わされる。

Figure 0006307723
(27) Under the condition of the above equation (22), the performance index E loss is expressed by the following equation (27).
Figure 0006307723
(27)

この結果は、事前伸長の長さを可能な限り大きくすべきであることを示している。図34a,図34bのグラフは、異なる事前伸長の長さに対する、軟着陸性能と分離の遅れとの関係についての計算機シミュレーション結果を示している(破線:ストローク長が0m,細線:ストローク長が0.5m,太線:ストローク長が2.0m。各種パラメータ値については表2を参照。)。
シミュレーション結果は、事前伸長の長さを大きくすることにより、分離の遅れに対するロバスト性が改善することを示している。
This result shows that the length of pre-extension should be as large as possible. The graphs of FIGS. 34a and 34b show computer simulation results for the relationship between soft landing performance and separation delay for different pre-extension lengths (dashed line: stroke length 0 m, thin line: stroke length 0. 5 m, thick line: stroke length is 2.0 m. See Table 2 for various parameter values.)
Simulation results show that increasing the length of pre-extension improves the robustness against separation delay.

結論として、事前伸長モデルのシステムは、3つの重要な設計パラメータを有していることが示された。すなわち、(i)ストローク長は大きくするべきであり、(ii)事前伸長の長さも大きくするべきであり、(iii)ばね定数は、上記式(22)を満たすべきである。   In conclusion, the pre-extension model system was shown to have three important design parameters. That is, (i) the stroke length should be increased, (ii) the length of the pre-extension should be increased, and (iii) the spring constant should satisfy the above formula (22).

次に、本件第三発明に係る伸縮脚機構の構成及び動作を説明する。まず、図35〜図57を用いて、伸縮脚機構の基本概念、及び計算機シミュレーションによって示される伸縮脚機構の性能を説明し、次に図58〜図90を用いて、伸縮脚機構の具体例を説明する。   Next, the configuration and operation of the telescopic leg mechanism according to the third invention will be described. First, the basic concept of the telescopic leg mechanism and the performance of the telescopic leg mechanism shown by computer simulation will be described with reference to FIGS. 35 to 57, and then specific examples of the telescopic leg mechanism will be described with reference to FIGS. 58 to 90. Will be explained.

伸縮脚機構の基本概念
図35に、伸縮脚機構の一例である衝撃緩和及び跳ね返り低減システム2000の基本構成を示す。衝撃緩和及び跳ね返り低減システム2000は、親機2001,衝撃吸収ばね2002,固定装置2003,衝撃吸収ばね保持部2004,4つの第1可動脚部2005,子機2006,子機設置部2007,レール2008,4つの第2可動脚部2014,第1拘束機構2015,第2拘束機構2016を備える。これに加えて、実施例1と同様にレールを回動させるレール制御用ワイヤ等を設けてもよいし、子機2006の射出方向を制御する必要がないならばレール2008は省略可能である。
Basic concept diagram of telescopic leg mechanism FIG. 35 shows a basic configuration of an impact mitigation and bounce reduction system 2000 which is an example of an telescopic leg mechanism. The shock relaxation and bounce reduction system 2000 includes a base unit 2001, a shock absorbing spring 2002, a fixing device 2003, a shock absorbing spring holding unit 2004, four first movable legs 2005, a slave unit 2006, a slave unit installation unit 2007, and a rail 2008. , Four second movable legs 2014, a first restraining mechanism 2015, and a second restraining mechanism 2016. In addition to this, a rail control wire for rotating the rail may be provided as in the first embodiment, and the rail 2008 can be omitted if it is not necessary to control the injection direction of the slave unit 2006.

衝撃吸収ばね保持部2004は衝撃吸収ばね2002を、その一端を溶接する等の手段によって保持しており、衝撃吸収ばね2002の他端が、同じく溶接等の手段によって子機設置部2007を保持している。子機設置部2007には子機2006が設置され、固定装置2003により子機2006に接続された親機2001とともに、衝撃吸収ばね保持部2004による衝撃吸収ばね2002を介した制限を受けながら上下に移動可能である。4つの第1可動脚部2005は、それぞれ衝撃吸収ばね保持部2004に対して上下に摺動可能であり、同様に4つの第2可動脚部2014は、それぞれ親機2001に対して上下に摺動可能である。第1拘束機構2015,第2拘束機構2016は、それぞれ第1可動脚部2005,第2可動脚部2014における上記摺動を阻止できる構成を備えている。図35は、第1拘束機構2015,第2拘束機構2016による拘束がされておらず第1可動脚部2005,第2可動脚部2014が摺動可能な状態を概念的に表し、図36は、第1拘束機構2015,第2拘束機構2016による拘束がされており、第1可動脚部2005,第2可動脚部2014が摺動不可能な状態を概念的に表す。   The shock absorbing spring holding portion 2004 holds the shock absorbing spring 2002 by means such as welding one end thereof, and the other end of the shock absorbing spring 2002 holds the child device installation portion 2007 similarly by means such as welding. ing. A slave unit 2006 is installed in the slave unit installation unit 2007, and together with the master unit 2001 connected to the slave unit 2006 by a fixing device 2003, it is moved up and down while being limited by the shock absorbing spring 2002 by the shock absorbing spring holding unit 2004. It is movable. The four first movable legs 2005 can slide up and down with respect to the shock absorbing spring holding section 2004. Similarly, the four second movable legs 2014 slide up and down with respect to the base unit 2001, respectively. It is possible to move. The first restraining mechanism 2015 and the second restraining mechanism 2016 have a configuration capable of preventing the sliding in the first movable leg 2005 and the second movable leg 2014, respectively. FIG. 35 conceptually shows a state in which the first movable leg 2005 and the second movable leg 2014 are slidable without being restrained by the first restraining mechanism 2015 and the second restraining mechanism 2016. The first restraining mechanism 2015 and the second restraining mechanism 2016 are constrained, and the first movable leg 2005 and the second movable leg 2014 are not slidable conceptually.

図37に、非伸縮脚機構の動作の概要を左から順に時系列で表わす。既に説明したとおり、親機の速度、及び親機の衝突面からの高さがゼロとなった時点で親機と子機を分離することが跳ね返り低減等の点からは好ましいが、ストローク長がずれている場合、親機の速度がゼロの時点で分離を行っても、図37に示すとおりギャップが生じて親機が跳ね返る危険性がある。   FIG. 37 shows an outline of the operation of the non-extensible / retractable leg mechanism in chronological order from the left. As already explained, it is preferable to separate the master unit and the slave unit when the speed of the master unit and the height from the collision surface of the master unit become zero from the viewpoint of bounce reduction, etc., but the stroke length is In the case of deviation, even if separation is performed when the speed of the parent machine is zero, there is a risk that a gap will occur as shown in FIG.

伸縮脚機構を用いれば、そのようなストローク長のずれを補償することができる。図38〜図42に、伸縮脚機構の動作の概要を時系列順に示す。   If a telescopic leg mechanism is used, such a shift in stroke length can be compensated. 38 to 42 show an outline of the operation of the telescopic leg mechanism in chronological order.

衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000が衝突面に向かって移動し(図38)、まずは第1可動脚部2005が衝突する。衝突面が平らな場合、全ての第1可動脚部2005が同時に衝突面に衝突し、このタイミングで第1拘束機構2015が、衝撃吸収ばね保持部2004に対して第1可動脚部2005を固定する(図39)。   The shock absorption and bounce reduction system 2000 moves toward the collision surface (FIG. 38), and first the first movable leg 2005 collides. When the collision surface is flat, all the first movable leg portions 2005 collide with the collision surface at the same time, and at this timing, the first restraining mechanism 2015 fixes the first movable leg portion 2005 to the shock absorbing spring holding portion 2004. (FIG. 39).

その後、親機2001と子機2006は、衝撃吸収ばね2002を介した制限を受けながら衝突面に対して移動し、やがて第2可動脚部2014が衝突面に衝突する(図40)。その後も、第2可動脚部2014を親機2001に対して摺動させつつ、親機2001と子機2006は更に衝突面に対して移動し、やがて衝撃吸収ばね2002の弾性力により、衝突面に対する移動を停止して逆方向への移動を開始する。   Thereafter, the parent device 2001 and the child device 2006 move with respect to the collision surface while being restricted via the shock absorbing spring 2002, and eventually the second movable leg 2014 collides with the collision surface (FIG. 40). Thereafter, while the second movable leg 2014 is slid with respect to the parent device 2001, the parent device 2001 and the child device 2006 further move with respect to the collision surface, and eventually the collision surface is affected by the elastic force of the shock absorbing spring 2002. Stops movement with respect to and starts moving in the opposite direction.

典型的にはこのタイミングで、固定装置2003による親機2001と子機2006との接続を解除する(跳ね返り低減等の点からはこのタイミングでの分離が好ましいが、任意のアクチュエータを用いる等して、これ以外の任意のタイミングで分離してもよい。全ての実施例について同様。)。さらに、第2拘束機構2016により、親機2001に対して第2可動脚部2014を固定する(図41。上記分離と同様、このタイミングも任意である。これらタイミングの任意性は、他の全ての実施例においても同様。)。ストローク長にずれがある場合、図42に示すとおりギャップが生じるが、第2可動脚部2014は親機2001に対して摺動不可能であるため、親機2001が落下することはない。このように、伸縮脚機構を用いればストローク長のずれを補償することができる。   Typically, at this timing, the connection between the parent device 2001 and the child device 2006 by the fixing device 2003 is released (separation at this timing is preferable from the viewpoint of bounce reduction, but an arbitrary actuator is used, etc. The separation may be performed at any other timing, the same applies to all the embodiments). Further, the second movable leg 2014 is fixed to the base unit 2001 by the second restraining mechanism 2016 (FIG. 41. Similar to the above-described separation, this timing is also arbitrary. These timings are optional. The same applies to the embodiment of the above. When the stroke length is deviated, a gap is generated as shown in FIG. 42. However, since the second movable leg 2014 is not slidable with respect to the parent machine 2001, the parent machine 2001 does not fall. In this way, if the telescopic leg mechanism is used, a shift in stroke length can be compensated.

また、伸縮脚機構を用いれば、段差のある地面等に着地した時にシステムが回転することを防止できる。図43に示すとおり、非伸縮脚機構が段差のある地面に着地した場合、システムに回転モーメントが生じて姿勢が傾き、段差が大きければシステムが回転、転倒してしまう恐れがある。姿勢が傾いた状態で衝撃吸収ばねが伸長すれば、図43に示すとおり本体部に沿って伸長せず、衝撃吸収ばねと本体部とが衝突する恐れもある。   Further, if the telescopic leg mechanism is used, it is possible to prevent the system from rotating when landing on a stepped ground or the like. As shown in FIG. 43, when the non-stretchable leg mechanism lands on a stepped ground, a rotational moment is generated in the system, the posture is inclined, and if the step is large, the system may be rotated or overturned. If the shock absorbing spring extends with the posture inclined, the shock absorbing spring and the main body may collide without extending along the main body as shown in FIG.

伸縮脚機構を用いれば、このような問題を回避できる。伸縮脚機構を用いた衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000が段差のある地面に着地するときの動作の概要を、図44〜図48に時系列順に示す。   If the telescopic leg mechanism is used, such a problem can be avoided. The outline of the operation when the shock absorption and bounce reduction system 2000 using the telescopic leg mechanism lands on a stepped ground is shown in time series in FIGS.

衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000が衝突面に向かって移動し(図44)、まずは第1可動脚部2005のうち一部が、段差に衝突する(図45)。その後、衝突した第1可動脚部2005が衝撃吸収ばね保持部2004に対して摺動しつつ(伸縮脚が縮む)、衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000は地面への移動を続けるため、衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000は元の姿勢を維持することができる。   The shock absorption and bounce reduction system 2000 moves toward the collision surface (FIG. 44). First, a part of the first movable leg 2005 collides with the step (FIG. 45). Thereafter, the impacting and rebound reduction system 2000 continues to move to the ground while the colliding first movable leg 2005 slides with respect to the shock absorbing spring holding part 2004 (the telescopic leg contracts). The bounce reduction system 2000 can maintain the original posture.

全ての第1可動脚部2005が衝突面に衝突すると、第1拘束機構2015が、衝撃吸収ばね保持部2004に対して第1可動脚部2005を固定する(図46)。その後、親機2001と子機2006は、衝撃吸収ばね2002を介した制限を受けながら衝突面に対して移動し、やがて第2可動脚部2014が衝突面に衝突する(図47)。その後も、第2可動脚部2014を親機2001に対して摺動させつつ、親機2001と子機2006は更に衝突面に対して移動し、やがて衝撃吸収ばね2002の弾性力により、衝突面に対する移動を停止して逆方向への移動を開始する。典型的にはこのタイミングで固定装置2003による親機2001と子機2006との接続を解除し、更に、第2拘束機構2016により、親機2001に対して第2可動脚部2014を固定する(図48)。   When all the first movable legs 2005 collide with the collision surface, the first restraining mechanism 2015 fixes the first movable legs 2005 to the shock absorbing spring holding section 2004 (FIG. 46). Thereafter, the parent device 2001 and the child device 2006 move with respect to the collision surface while being restricted via the shock absorbing spring 2002, and eventually the second movable leg 2014 collides with the collision surface (FIG. 47). Thereafter, while the second movable leg 2014 is slid with respect to the parent device 2001, the parent device 2001 and the child device 2006 further move with respect to the collision surface, and eventually the collision surface is affected by the elastic force of the shock absorbing spring 2002. Stops movement with respect to and starts moving in the opposite direction. Typically, at this timing, the connection between the parent device 2001 and the child device 2006 by the fixing device 2003 is released, and the second movable leg 2014 is fixed to the parent device 2001 by the second restraining mechanism 2016 ( FIG. 48).

アクティブ要素による伸縮脚機構の基本概念
上述の伸縮脚機構は、後に具体例を用いて説明するとおり外部からの制御を必要としないパッシブ要素のみで構成することが可能であるが、アクチュエータ等、アクティブ要素を用いて伸縮脚機構を構成すれば、第1拘束機構2015,第2拘束機構2016の拘束力を制御して、更に柔軟にシステムを動作させることが可能となる。
Basic concept of telescopic leg mechanism with active elements The telescopic leg mechanism described above can be composed of only passive elements that do not require external control, as will be described later using specific examples. If the telescopic leg mechanism is configured using elements, it becomes possible to control the restraining force of the first restraining mechanism 2015 and the second restraining mechanism 2016 to operate the system more flexibly.

例えば親機2001と子機2006の分離タイミングが早く、分離後も親機2001が衝突面に向かう速度を持っている場合には(図49の左図)、第2拘束機構2016に備えた拘束アクチュエータによって第2可動脚部2014の摺動に対する抵抗力を生じさせれば(トルクを外部制御可能なモータ及び歯車等)、徐々に親機2001が停止するため、親機2001の跳ね返りの高さ、加速度を低減させることができる(図49の右図)。分離タイミングが遅く、親機2001が子機2006射出方向の速度を持っている場合も(図50の左図)、第2拘束機構2016に備えた拘束アクチュエータによって第2可動脚部2014の摺動に対する抵抗力を生じさせれば、徐々に親機2001が停止するため、親機が最も上昇した地点で第2可動脚部2014を伸長・固定し、再落下を防ぐことができる(図50の右図)。   For example, when the separation timing of the parent device 2001 and the child device 2006 is early and the parent device 2001 has a speed toward the collision surface even after separation (the left diagram in FIG. 49), the restraint provided in the second restraining mechanism 2016 If a resistance force against the sliding movement of the second movable leg 2014 is generated by the actuator (motor, gear, etc. whose torque can be externally controlled), the master unit 2001 is gradually stopped. The acceleration can be reduced (the right diagram in FIG. 49). Even when the separation timing is late and the master unit 2001 has a speed in the injection direction of the slave unit 2006 (the left diagram in FIG. 50), the second movable leg 2014 is slid by the restraint actuator provided in the second restraint mechanism 2016. When the resistance to the base unit 2001 is generated, the base unit 2001 gradually stops, so that the second movable leg 2014 can be extended and fixed at the point where the base unit is most lifted to prevent re-falling (see FIG. 50). (Right figure).

また、非伸縮脚機構においては、固い地面等に脚部が激しく衝突した場合、脚部が振動して子機射出速度の推定精度が劣化する恐れがある(図51)が、アクチュエータ等を用いて伸縮脚機構を構成すれば、第1拘束機構2015,第2拘束機構2016の拘束力を制御し、可動脚部の摺動を徐々に停止させることにより、第1可動脚部2005,第2可動脚部2014を固い地面に対して緩やかに接触させることができる(図52)。これにより可動脚部の振動が抑制され、子機射出速度の推定精度が向上する。   Also, in the non-extensible leg mechanism, when the leg collides violently with hard ground or the like, the leg may vibrate and the estimation accuracy of the slave unit injection speed may deteriorate (FIG. 51). If the telescopic leg mechanism is configured, the restraining force of the first restraining mechanism 2015 and the second restraining mechanism 2016 is controlled, and the sliding of the movable leg is gradually stopped, so that the first movable leg 2005, the second The movable leg 2014 can be brought into gentle contact with the hard ground (FIG. 52). Thereby, the vibration of the movable leg is suppressed, and the estimation accuracy of the slave unit injection speed is improved.

伸縮脚機構の性能の、計算機シミュレーション結果
図35に示す構成の伸縮脚機構を備えたシステムの動作について、衝撃吸収ばね2002のばね剛性が変動した時、段差の高さが変動した時、着地する斜面の傾きが変動した時、伸縮脚の拘束が遅れた場合のそれぞれについて計算機シミュレーションを行った結果を図53a〜図56bに示す。図53a〜図55cにおいては、右側のグラフが伸縮脚機構についての計算機シミュレーション結果であり、左側のグラフは非伸縮脚機構についての計算機シミュレーション結果である。なお、計算機シミュレーションで用いたノミナルパラメータ値は以下の表3のとおりである。

Figure 0006307723
Results of computer simulation of the performance of the telescopic leg mechanism As for the operation of the system including the telescopic leg mechanism configured as shown in FIG. 35, when the spring stiffness of the shock absorbing spring 2002 varies, the height of the step varies. FIGS. 53a to 56b show the results of the computer simulation for each of the cases where the restraint of the telescopic legs is delayed when the inclination of the slope changes. In FIGS. 53a to 55c, the graph on the right side is the computer simulation result for the telescopic leg mechanism, and the graph on the left side is the computer simulation result for the non-stretchable leg mechanism. The nominal parameter values used in the computer simulation are as shown in Table 3 below.
Figure 0006307723

まずばね剛性が変動した時のシミュレーション結果を見ると、親機の最大跳ね返り高さについては非伸縮脚機構と伸縮脚機構とで大きな差は見られなかったものの(図53a)、親機の最大加速度については、特にばね剛性が大きい場合に伸縮脚機構で低減されることがわかる(図53b)。次に、段差の高さが変動した時のシミュレーション結果を見ると、最大跳ね返り高さ、最大加速度、最大回転角の全てにおいて、且つあらゆる高さの段差に対して、伸縮脚機構は良好な性能を発揮することがわかる(図54a〜図54c)。また、着地する斜面の傾きが変動した時のシミュレーション結果を見ても、あらゆる傾きの斜面に対して、伸縮脚機構は良好な性能を発揮することがわかる(図55a〜図55c)。なお、伸縮脚の拘束が遅れた場合のシミュレーション結果は、図56a,図56bに示すとおりであり、衝撃吸収ばねが伸びることのできる長さを十分に保てる範囲で伸縮脚をロックする必要があることがわかる。伸縮脚の拘束の遅れへの改善策として、図57に示すとおりストッパ2017を用いれば、伸縮脚の縮むことができる量を制限し、衝撃吸収ばね2002の伸長のために最低限の長さを確保することができる。   First, looking at the simulation results when the spring stiffness fluctuated, although there was no significant difference between the non-extensible leg mechanism and the extensible leg mechanism in terms of the maximum rebound height of the master unit (Fig. 53a), It can be seen that the acceleration is reduced by the telescopic leg mechanism particularly when the spring rigidity is large (FIG. 53b). Next, looking at the simulation results when the height of the step fluctuates, the telescopic leg mechanism has good performance at all heights, including the maximum rebound height, maximum acceleration, and maximum rotation angle. (FIGS. 54a to 54c). Moreover, even if it sees the simulation result when the inclination of the slope where it lands changes, it turns out that a telescopic leg mechanism exhibits a favorable performance with respect to the slope of all inclinations (FIGS. 55a-55c). The simulation results when the restraint of the telescopic legs is delayed are as shown in FIGS. 56a and 56b, and it is necessary to lock the telescopic legs within a range in which the length capable of extending the shock absorbing spring can be maintained sufficiently. I understand that. As an improvement measure against the delay in restraining the telescopic legs, if the stopper 2017 is used as shown in FIG. 57, the amount that the telescopic legs can be shrunk is limited, and the minimum length for the extension of the shock absorbing spring 2002 is set. Can be secured.

伸縮脚機構の具体例
次に、伸縮脚機構を備えた衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の具体例を説明する。
Next, a specific example of an impact absorption and bounce reduction system 2000 provided with an extendable leg mechanism will be described.

衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の具体的構成
具体的構成の一例を、図58に示す。衝撃緩和及び跳ね返り低減システム2000は、親機2001,衝撃吸収ばね2002,固定装置2003,衝撃吸収ばね保持部2004,4つの第1可動脚部2005,子機2006,子機設置部2007,レール2008,レール制御用ワイヤ2009,4つの第2可動脚部2014,第1拘束機構2015,第2拘束機構2016を備える。
FIG. 58 shows an example of a specific configuration of the shock absorption and bounce reduction system 2000 . The shock relaxation and bounce reduction system 2000 includes a base unit 2001, a shock absorbing spring 2002, a fixing device 2003, a shock absorbing spring holding unit 2004, four first movable legs 2005, a slave unit 2006, a slave unit installation unit 2007, and a rail 2008. , Rail control wire 2009, four second movable legs 2014, first restraining mechanism 2015, and second restraining mechanism 2016.

図58の例において、特に第1拘束装置2015は、4つのピン2015A(図58では2つのみ描かれているが、紙面裏側の位置にも2つ存在する。その他の要素についても全て同様。),4つの歯車2015B,4つの第1咬合部材2015C,4つの第1拘束ばね2015D,4本の第1拘束ワイヤ2015E,4つの第1拘束アクチュエータ2015Fを備えている。ただし、パッシブ制御のみで第1拘束機構2015を動作させるならば第1拘束アクチュエータ2015Fは不要であるし、逆に第1拘束アクチュエータ2015Fのアクティブ制御のみで第1拘束機構2015を動作させるならば第1拘束アクチュエータ2015Fのみで第1拘束機構2015を構成してよい。   In the example of FIG. 58, in particular, the first restraining device 2015 has four pins 2015A (only two are drawn in FIG. 58, but there are also two at the position on the back side of the paper. The same applies to all other elements. ), Four gears 2015B, four first occlusion members 2015C, four first restraining springs 2015D, four first restraining wires 2015E, and four first restraining actuators 2015F. However, if the first restraining mechanism 2015 is operated only by passive control, the first restraining actuator 2015F is not necessary. Conversely, if the first restraining mechanism 2015 is operated only by active control of the first restraining actuator 2015F, the first restraining mechanism 2015F is not necessary. The first restraining mechanism 2015 may be configured by only the one restraining actuator 2015F.

4つの第1咬合部材2015Cは、それぞれ4つの第1可動脚部2005のうち1つと咬合可能であり、それぞれは第1拘束ばね2015Dによって衝撃吸収ばね保持部2004と接続されている。第1拘束ばね2015Dの弾性力により第1咬合部材2015Cが衝撃吸収ばね保持部2004側に引っ張られて第1可動脚部2005と咬合すると、第1咬合部材2015Cと咬合した第1可動脚部2005は衝撃吸収ばね保持部2004に対して摺動不可能となる。   Each of the four first occlusion members 2015C can be engaged with one of the four first movable legs 2005, and each is connected to the shock absorbing spring holding part 2004 by a first restraining spring 2015D. When the first occlusion member 2015C is pulled toward the shock absorbing spring holding portion 2004 by the elastic force of the first restraining spring 2015D and engages with the first movable leg 2005, the first movable leg 2005 engaged with the first occlusion member 2015C. Is not slidable with respect to the shock absorbing spring holding portion 2004.

ただし、着陸動作の開始前においては、4つのピン2015Aにそれぞれ引っ掛けられた4つの第1拘束ワイヤ2015Eが、4つの第1咬合部材2015C(及び、これらと接続された4つの第1拘束ばね2015D)を弾性体保持部2004に対して固定しているため、第1咬合部材2015Cは第1可動脚部2005と咬合できない。4つのピン2015Aは、衝撃吸収ばね保持部2004に設けられた4つの穴(図60)にそれぞれ嵌め込まれており、4つの歯車2015Bが回転することにより穴内で移動するよう構成されている。第1可動脚部2005が衝撃吸収ばね保持部2004に対して摺動することにより、歯車2015Bが回転運動し、この回転運動により、ピン2015Aが穴内で移動することにより、ピン2015Aに引っ掛けられた第1拘束ワイヤ2015Eが外れて、これにより、第1咬合部材2015Cに対する固定も解除されて、第1咬合部材2015Cが第1可動脚部2005と咬合し、咬合した第1可動脚部2005が摺動不可能となる。また、このような動作中、第1拘束アクチュエータ2015F(トルクを外部制御可能なモータ及び歯車等)によって、第1可動脚部2005に、その摺動方向に沿った力を加えれば、摺動中の第1可動脚部2005を徐々に減速させて緩やかに摺動を停止させることが可能であるし、あるいは第1拘束アクチュエータ2015Fによって摺動に対する大きな抵抗力を発生させて、これのみによって摺動を停止させてもよい。   However, before the start of the landing operation, the four first restraining wires 2015E hooked on the four pins 2015A are connected to the four first occlusion members 2015C (and the four first restraining springs 2015D connected thereto, respectively). ) Is fixed to the elastic body holding part 2004, the first occlusion member 2015C cannot be engaged with the first movable leg 2005. The four pins 2015A are respectively fitted into four holes (FIG. 60) provided in the shock absorbing spring holding portion 2004, and are configured to move within the holes as the four gears 2015B rotate. When the first movable leg 2005 slides against the shock absorbing spring holding part 2004, the gear 2015B rotates, and the pin 2015A moves in the hole by this rotation and is hooked on the pin 2015A. The first constraining wire 2015E is removed, thereby releasing the fixation to the first occlusion member 2015C, the first occlusion member 2015C is engaged with the first movable leg 2005, and the engaged first movable leg 2005 is slid. It becomes impossible to move. Further, during such an operation, if a force along the sliding direction is applied to the first movable leg 2005 by the first restraining actuator 2015F (motor, gear, etc. whose torque can be externally controlled) The first movable leg 2005 can be gradually decelerated and the sliding can be stopped gently, or the first restraining actuator 2015F can generate a large resistance force against the sliding and can be slid only by this. May be stopped.

また図58の例において、特に第2拘束装置2016は、固定装置2003に設けられた4つの突起部2016A(図58では2つのみ描かれているが、紙面裏側の位置にも2つ存在する。その他の要素についても全て同様。),4つの第2咬合部材2016C,4つの第2拘束ばね2016D,4本の第2拘束ワイヤ2016E,4つの第2拘束アクチュエータ2016Fを備えている。ただし、パッシブ制御のみで第2拘束装置2016を動作させるならば第2拘束アクチュエータ2016Fは不要であるし、逆に第2拘束アクチュエータ2016Fのアクティブ制御のみで第2拘束機構2016を動作させるならば第2拘束アクチュエータ2016Fのみで第2拘束機構2016を構成してよい。   In the example of FIG. 58, in particular, the second restraining device 2016 includes four protrusions 2016A provided on the fixing device 2003 (only two are illustrated in FIG. 58, but there are also two at the position on the back side of the page. The same applies to all other elements.), Four second engagement members 2016C, four second restraining springs 2016D, four second restraining wires 2016E, and four second restraining actuators 2016F. However, if the second restraint device 2016 is operated only by passive control, the second restraint actuator 2016F is not necessary. Conversely, if the second restraint mechanism 2016 is operated only by active control of the second restraint actuator 2016F, The second restraining mechanism 2016 may be configured with only the two restraining actuators 2016F.

4つの第2咬合部材2016Cは、それぞれ4つの第2可動脚部2014のうち1つと咬合可能であり、それぞれは第2拘束ばね2016Dによって、親機2001の突起部2001−1に接続されている。第2拘束ばね2016Dの弾性力により第2咬合部材2016Cが突起部2001−1から離れる方向に押されて第2可動脚部2014と咬合すると、第2咬合部材2016Cと咬合した第2可動脚部2014は親機2001に対して摺動不可能となる。   Each of the four second occlusion members 2016C can be engaged with one of the four second movable legs 2014, and each is connected to the protrusion 2001-1 of the parent machine 2001 by a second restraining spring 2016D. . When the second occlusion member 2016C is pushed away from the protrusion 2001-1 by the elastic force of the second restraining spring 2016D and engages with the second movable leg 2014, the second movable leg engaged with the second occlusion member 2016C 2014 cannot slide with respect to the parent device 2001.

ただし、着陸動作の開始前においては、4つの突起部2016Aにそれぞれ引っ掛けられた4つの第2拘束ワイヤ2016Eが、4つの第2咬合部材2016C(及び、これらと接続された4つの第2拘束ばね2016D)を親機2001に対して固定しているため、第2咬合部材2016Cは第2可動脚部2014と咬合できない。固定装置2003の爪部が回転して(図61)親機2001と子機2006の接続を解除する時、第2拘束ワイヤ2016Eが突起部2016Aから外れて、これにより、第2咬合部材2016Cに対する固定も解除されて、第2咬合部材2016Cが第2可動脚部2014と咬合し、咬合した第2可動脚部2014が摺動不可能となる。また、このような動作中、第2拘束アクチュエータF(トルクを外部制御可能なモータ及び歯車等)によって、第2可動脚部2014に、その摺動方向に沿った力を加えれば、摺動中の第2可動脚部2014を徐々に減速させて緩やかに摺動を停止させることが可能であるし、あるいは第2拘束アクチュエータ2016Fによって摺動に対する大きな抵抗力を発生させて、これのみによって摺動を停止させてもよい。   However, before the start of the landing operation, the four second restraining wires 2016E hooked on the four protrusions 2016A are respectively connected to the four second engagement members 2016C (and the four second restraining springs connected thereto). 2016D) is fixed to the base unit 2001, the second occlusion member 2016C cannot be engaged with the second movable leg 2014. When the claw portion of the fixing device 2003 is rotated (FIG. 61) to release the connection between the parent device 2001 and the child device 2006, the second restraining wire 2016E is disengaged from the projection portion 2016A, and thereby the second engagement member 2016C is removed. The fixation is also released, the second occlusion member 2016C is engaged with the second movable leg 2014, and the engaged second movable leg 2014 is not slidable. Further, during such an operation, if a force along the sliding direction is applied to the second movable leg 2014 by the second restraining actuator F (motor, gear, etc. whose torque can be externally controlled) The second movable leg 2014 can be gradually decelerated and the sliding can be stopped gently, or the second restraining actuator 2016F can generate a large resistance to sliding and can be slid only by this. May be stopped.

図59a,図59bに、衝撃緩和及び跳ね返り低減システム2000の各構成要素を示す。スライダ部2005−1は第1可動脚部2005の長軸方向にスライドするよう構成された部材であり、スライダ部2005−1に衝撃吸収ばね保持部2004を接続することで、第1可動脚部2005が衝撃吸収ばね保持部2004に対して摺動可能となる。
スライダ部2014−1は第2可動脚部2014の長軸方向に摺動するよう構成された部材であり、スライダ部2014−1に親機2001を接続することで、第2可動脚部2014が親機2001に対して摺動可能となる。
59a and 59b show the components of the shock mitigation and bounce reduction system 2000. FIG. The slider portion 2005-1 is a member configured to slide in the long axis direction of the first movable leg portion 2005. By connecting the shock absorbing spring holding portion 2004 to the slider portion 2005-1, the first movable leg portion is provided. 2005 becomes slidable with respect to the shock absorbing spring holding portion 2004.
The slider portion 2014-1 is a member configured to slide in the long axis direction of the second movable leg portion 2014. By connecting the base unit 2001 to the slider portion 2014-1, the second movable leg portion 2014 is moved. It becomes slidable with respect to the base unit 2001.

図60には、衝撃吸収ばね保持部2004,衝撃吸収ばね2002,子機設置部2007(これらを合わせて「本体部」と呼ぶことがある。)の側面図や平面図が示されている。衝撃吸収ばね保持部2004、子機設置部2007は衝撃吸収ばね2002により連結されている。衝撃吸収ばね保持部2004、子機設置部2007はともに適当な大きさの穴を有している。衝撃吸収ばね保持部2004からは突起物が下方に向けて設けられている。衝撃吸収ばね保持部2004には、第1可動脚部2005を取り付けるための穴、ピン2015Aを設置するための穴も設けられている。   FIG. 60 shows a side view and a plan view of an impact absorbing spring holding portion 2004, an impact absorbing spring 2002, and a slave unit installation portion 2007 (these may be collectively referred to as “main body portion”). The shock absorbing spring holding part 2004 and the slave unit installing part 2007 are connected by a shock absorbing spring 2002. Both the shock absorbing spring holding part 2004 and the slave unit installation part 2007 have holes of appropriate sizes. Projections are provided downward from the shock absorbing spring holding portion 2004. The shock absorbing spring holding portion 2004 is also provided with a hole for attaching the first movable leg 2005 and a hole for installing the pin 2015A.

図61には、固定装置2003の動作時の各タイミングにおける様子が示されている。親機2001に取り付けられた固定装置2003は爪状の拘束具を有している。親機2001側面に設置された突起部の回転運動と連動して拘束具による親機と子機の接続・分離が切り替えられるようになっている。親機2001の上部にはレール2008が垂直に立てられている。   FIG. 61 shows a state at each timing when the fixing device 2003 is operated. The fixing device 2003 attached to the parent machine 2001 has a claw-like restraining tool. The connection / separation of the master unit and the slave unit by the restraint tool can be switched in conjunction with the rotational movement of the protrusion installed on the side surface of the master unit 2001. A rail 2008 is erected vertically on the upper part of the base unit 2001.

図62には、子機2006及びレール2008が示されている。子機2006は軸方向に空洞を有している。空洞の中にはローラがとりつけられており、レール2008を挟み込むことができる。子機2006の下部には溝が設けられている。   In FIG. 62, a slave unit 2006 and a rail 2008 are shown. The subunit | mobile_unit 2006 has a cavity in the axial direction. A roller is installed in the cavity, and the rail 2008 can be sandwiched. A groove is provided in the lower part of the slave unit 2006.

図63に、第1可動脚部2005とスライダ部2005−1を示す。第1可動脚部2005は背面に鋸歯状の溝を有する。スライダ部2005−1と第1可動脚部2005は一軸の摺動運動をすることができる。   FIG. 63 shows the first movable leg 2005 and the slider 2005-1. The first movable leg 2005 has a serrated groove on the back surface. The slider portion 2005-1 and the first movable leg portion 2005 can perform a uniaxial sliding motion.

図64に、第1拘束ワイヤ2015E,第2拘束ワイヤ2016Eを示す。各拘束用ワイヤは片端をリングに拘束されている。第1拘束ワイヤ2015Eのもう一方の端は4又に分かれている。   FIG. 64 shows the first restraining wire 2015E and the second restraining wire 2016E. Each constraining wire is constrained at one end by a ring. The other end of the first restraining wire 2015E is divided into four.

衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の組み立て手順の例
次に、上述の各構成要素を用いて衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000を組み立てる手順の一例を説明する。
Example of Assembly Procedure of Shock Absorption and Bounce Reduction System 2000 Next, an example of a procedure for assembling the shock absorption and bounce reduction system 2000 using the above-described components will be described.

まず、親機2001に設置されたレール2008を子機設置部2007,衝撃吸収ばね保持部2004,子機2006の順に通す。子機2006をレール2008に沿って下方に移動させ、親機2001に取り付けられた固定装置2003の拘束具を子機2006の溝にはめる。この時、子機設置部2007は親機と子機に挟まれている(図65)。   First, the rail 2008 installed in the master unit 2001 is passed through the slave unit installation unit 2007, the shock absorbing spring holding unit 2004, and the slave unit 2006 in this order. The slave unit 2006 is moved downward along the rail 2008, and the restraining tool of the fixing device 2003 attached to the master unit 2001 is fitted into the groove of the slave unit 2006. At this time, the slave unit installation unit 2007 is sandwiched between the master unit and the slave unit (FIG. 65).

レール制御用アクチュエータ2018を親機2001に取り付ける。レール制御用アクチュエータ2018はレール制御装置2019,レール制御用ワイヤ2009を介してレール2008の上端と連結されている。レール制御用アクチュエータ2018を制御することにより、レール2008は弾性変形するため、レール2008先端の角度を調整することができる(図66)。   The rail control actuator 2018 is attached to the parent machine 2001. The rail control actuator 2018 is connected to the upper end of the rail 2008 via a rail control device 2019 and a rail control wire 2009. Since the rail 2008 is elastically deformed by controlling the rail control actuator 2018, the angle of the rail 2008 tip can be adjusted (FIG. 66).

4つの第1可動脚部2005のスライダ部2005−1を衝撃吸収ばね保持部2004と固定する。4つの第2可動脚部2014のスライダ部2014−1を親機2001の下部と固定する(図67)。   The slider portions 2005-1 of the four first movable leg portions 2005 are fixed to the shock absorbing spring holding portion 2004. The slider parts 2014-1 of the four second movable leg parts 2014 are fixed to the lower part of the parent machine 2001 (FIG. 67).

衝撃吸収ばね保持部2004における、衝撃吸収ばね保持部2004に取り付けられたそれぞれの第1可動脚部2005に対応する箇所に、第1咬合部材2015C及び第1拘束ばね2015Dを設置する。第1咬合部材2015Cは第1拘束ばね2015Dにより第1可動脚部2005と咬合する向きに引き付けられている(図68)。   The first occlusion member 2015C and the first restraining spring 2015D are installed at locations corresponding to the first movable leg portions 2005 attached to the shock absorbing spring holding portion 2004 in the shock absorbing spring holding portion 2004. The first occlusion member 2015C is attracted by the first restraining spring 2015D in a direction to engage with the first movable leg 2005 (FIG. 68).

衝撃吸収ばね保持部2004にピン2015Aと歯車2015Bを設置する。歯車2015Bは第1可動脚部2005の上下運動をピン2015Aに伝達する。すなわち、ピン2015Aは第1可動脚部2005の運動と逆向きに運動するよう設置されている(図69)。   A pin 2015A and a gear 2015B are installed on the shock absorbing spring holding portion 2004. The gear 2015B transmits the vertical movement of the first movable leg 2005 to the pin 2015A. That is, the pin 2015A is installed so as to move in the direction opposite to the movement of the first movable leg 2005 (FIG. 69).

それぞれのピン2015に、第1拘束ワイヤ2015Eのリングを引っ掛ける。リングから伸びる4本のワイヤを各第1咬合部材2015Cに取り付け、第1咬合部材2015Cを固定し、第1咬合部材2015Cが第1可動脚部2005と咬合しないようにする(図70、更に詳しくは図71。なお、一部又は全てのワイヤが外れた状態については図72〜図75を参照。ワイヤ3本が外れた状態の図74においても、1本のワイヤが全ての第1咬合部材2015Cを固定しているため、全ての咬合部材2015Cは第1可動脚部2005と咬合できず、したがって摺動可能である。)。   The ring of the first restraining wire 2015E is hooked on each pin 2015. Four wires extending from the ring are attached to each first occlusion member 2015C, and the first occlusion member 2015C is fixed so that the first occlusion member 2015C does not engage with the first movable leg 2005 (FIG. 70, further details). 71 is shown in Fig. 71. For the state in which a part or all of the wires are disconnected, see Fig. 72 to Fig. 75. Also in Fig. 74 in the state in which three wires are disconnected, one wire is all the first occlusion members. Since all of the occlusion members 2015C cannot be engaged with the first movable leg 2005 since the 2015C is fixed, the occlusion members 2015C are slidable.

衝撃吸収ばね保持部2004に取り付けられたそれぞれの第1可動脚部2005の対応する箇所に第1拘束アクチュエータ2015Fを設置する。第1拘束アクチュエータ2015Fはその回転運動を制御することにより、第1可動脚部2005に摺動方向の力を加えることができる(図76)。   The first restraining actuator 2015F is installed at a corresponding position of each first movable leg 2005 attached to the shock absorbing spring holding part 2004. The first restraining actuator 2015F can apply a force in the sliding direction to the first movable leg 2005 by controlling the rotational motion (FIG. 76).

親機2001の突起部2001−1に、第2咬合部材2016C及び第2拘束ばね2016Dを設置する。第2咬合部材2016Cは第2拘束ばね2016Dにより、第2可動脚部2014と咬合する向きに押し出されている(図77)。   A second occlusion member 2016C and a second restraining spring 2016D are installed on the protrusion 2001-1 of the base unit 2001. The second occlusion member 2016C is pushed out by the second restraining spring 2016D in a direction to engage with the second movable leg 2014 (FIG. 77).

親機2001に取り付けられたそれぞれの咬合部材2016Cを固定装置2003と第2拘束ワイヤ2016Eで結び、咬合部材2016Cが第2可動脚部2014と咬合しないようにする(図78)。   Each occlusal member 2016C attached to the base unit 2001 is connected by the fixing device 2003 and the second restraining wire 2016E so that the occlusal member 2016C does not engage the second movable leg 2014 (FIG. 78).

親機2001に取り付けられたそれぞれの第2可動脚部2014の対応する箇所に第2拘束アクチュエータ2016Fを設置する。第2アクチュエータ2016Fはその回転運動を制御することにより、第2可動脚部2014に摺動方向の力を加えることができる(図79)。   The second restraining actuator 2016F is installed at a corresponding position of each second movable leg 2014 attached to the parent machine 2001. The second actuator 2016F can apply a sliding force to the second movable leg 2014 by controlling the rotational movement (FIG. 79).

衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作の実施例
次に、衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000の動作の流れの一例を説明する。なお、代表として、図58のように衝撃吸収ばね2002をあらかじめ伸長させない構成について説明するが、図24と同様に、衝撃吸収はね保持部2004を変形して衝撃吸収ばね2002をあらかじめ伸長させるものについても、動作は同様である。
Example of Operation of Shock Absorption and Bounce Reduction System 2000 Next, an example of the operation flow of the shock absorption and bounce reduction system 2000 will be described. As a representative, a configuration in which the shock absorbing spring 2002 is not expanded in advance as shown in FIG. 58 will be described. However, as in FIG. 24, the shock absorbing spring 2002 is deformed to extend the shock absorbing spring 2002 in advance. The operation is the same.

一様でない被衝突表面を有する被衝突物体300に対し、第1可動脚部2005が初めに接触するような衝突をする場合に、本件第三発明に係る衝撃吸収及び跳ね返り低減システム2000は衝撃、跳ね返りおよび回転運動の低減を実現する。   When the first movable leg 2005 first collides with the collision target object 300 having a non-uniform collision surface, the shock absorption and bounce reduction system 2000 according to the third aspect of the present invention is a shock, Achieves rebound and reduced rotational motion.

被衝突物体300に対し、いずれかの第1可動脚部2005が初めに接触する。このとき、第1拘束機構2015は解除(全ての第1咬合部材2015Cが第1可動脚部2005と咬合していない)ので、接触後、第1可動脚部2005は摺動運動する。(図80)   One of the first movable legs 2005 first comes into contact with the collision object 300. At this time, since the first restraining mechanism 2015 is released (all the first occlusion members 2015C are not engaged with the first movable leg 2005), the first movable leg 2005 is slid after the contact. (Fig. 80)

第1可動脚部2005が摺動運動をすると対応するピン2015Aが下方に移動し、対応する第1拘束ワイヤ2015Eのリングがピン2015Aから外れる。外れたリングと繋がっている第1拘束ワイヤ2015Eが緩む(図81)。   When the first movable leg 2005 performs a sliding motion, the corresponding pin 2015A moves downward, and the corresponding ring of the first restraining wire 2015E is detached from the pin 2015A. The first restraining wire 2015E connected to the detached ring is loosened (FIG. 81).

全ての第1可動脚部2005が被衝突物体300と接触すると、全ての第1拘束ワイヤ2015Eのリングが外れ、全ての第1拘束ワイヤ2015Eが緩んだ状態になる。第1咬合部材2015Cは第1拘束ワイヤ2015Eからの拘束を受けなくなり。第1可動脚部2005と咬合する向きに移動する。第1咬合部材2015Cと第1可動脚部2005の鋸歯状の溝が咬み合うと、第1可動脚部2005の摺動運動は阻止される。なお、第1咬合部材2015Cと第1可動脚部2005の鋸歯状の溝がかみ合うまでの間、全ての第1可動脚部2005が衝突面と接触した状態を維持するために、第1拘束アクチュエータ2015Fを補助的に使うこともできる(図82)。   When all the first movable legs 2005 come into contact with the object to be collided 300, the rings of all the first restraining wires 2015E are released, and all the first restraining wires 2015E are loosened. The first occlusion member 2015C is not subjected to restraint from the first restraining wire 2015E. The first movable leg 2005 moves in the direction of occlusion. When the first occlusal member 2015C and the serrated groove of the first movable leg 2005 engage each other, the sliding movement of the first movable leg 2005 is prevented. In order to maintain the state in which all the first movable legs 2005 are in contact with the collision surface until the first occlusal member 2015C and the sawtooth grooves of the first movable legs 2005 are engaged, the first restraining actuator 2015F can also be used as an auxiliary (FIG. 82).

第1拘束機構2015による拘束以降、衝撃吸収ばね保持部2004は元々の進行方向と逆向きに衝突面からの反力を受けるため、その場で静止する。なお、第1可動脚部2005が被衝突物体表面の形状に沿った長さで固定されているため、衝撃吸収ばね保持部2004に加わる回転モーメントが大きく低減されており、姿勢は維持される(図83)。   After the restraint by the first restraining mechanism 2015, the shock absorbing spring holding portion 2004 receives a reaction force from the collision surface in the direction opposite to the original traveling direction, and thus stops on the spot. In addition, since the 1st movable leg part 2005 is being fixed by the length along the shape of the to-be-collised object surface, the rotational moment added to the impact-absorbing-spring holding part 2004 is reduced significantly, and an attitude | position is maintained ( (Fig. 83).

親機2001、子機2006、子機設置部2007は慣性により、元々の進行方向への運動を続けようとするので、衝撃吸収ばね2002が伸長する。衝撃吸収ばね2002が伸長するに従って、衝突時に親機2001が持つ力学的エネルギは徐々に衝撃吸収ばね2002のポテンシャルエネルギに変換される。この時、摩擦により固定装置2003に上向きの力が加わるが、子機2006を強く締め付けるように力が伝達されるため、この段階で親機2001と子機2006は拘束された状態を保つ(図84)。   Since the parent machine 2001, the child machine 2006, and the child machine installation unit 2007 try to continue the movement in the original traveling direction due to inertia, the shock absorbing spring 2002 extends. As the shock absorbing spring 2002 extends, the mechanical energy of the parent machine 2001 at the time of collision is gradually converted to the potential energy of the shock absorbing spring 2002. At this time, an upward force is applied to the fixing device 2003 due to friction, but since the force is transmitted so as to strongly tighten the slave unit 2006, the master unit 2001 and the slave unit 2006 remain constrained at this stage (see FIG. 84).

親機2001下部の第2可動脚部2014が被衝突物体300と接触すると、第2可動脚部2014は上方向に摺動運動する。この時、全ての第2可動脚部2014が地面と接触した状態を維持するために、第2拘束アクチュエータ2016Fを補助的に使うこともできる(図85)。   When the second movable leg 2014 at the lower part of the parent machine 2001 comes into contact with the object to be collided 300, the second movable leg 2014 slides upward. At this time, in order to maintain the state in which all the second movable legs 2014 are in contact with the ground, the second restraining actuator 2016F can be used in an auxiliary manner (FIG. 85).

衝撃吸収ばね2002が十分に伸長した状態では、親機2001の力学的エネルギの大部分は衝撃吸収ばね2002のポテンシャルエネルギに変換されているため、親機2001の速度は十分に小さくなっている。衝撃吸収ばね2002が伸びきった後、縮む方向への運動を開始した瞬間、縮み方向の運動による摩擦が固定装置に伝達され(衝撃吸収ばね保持部2004のうち固定装置2003と接触している部分が、固定装置2003に下向きの摩擦力を作用させ、この摩擦力により、固定装置2003の爪部分が開く。なお、任意のタイミングで固定装置2003による固定を解除する場合は、外部制御のアクチュエータ等によりアクティブに爪部分を開いてもよい。)、親機と子機が分離される(図86)。   In a state where the shock absorbing spring 2002 is sufficiently extended, most of the mechanical energy of the parent machine 2001 is converted to the potential energy of the shock absorbing spring 2002, so that the speed of the parent machine 2001 is sufficiently small. Friction caused by the movement in the contraction direction is transmitted to the fixing device at the moment when the movement in the contraction direction is started after the shock absorption spring 2002 has fully extended (the portion of the shock absorption spring holding portion 2004 that is in contact with the fixing device 2003) However, a downward frictional force is applied to the fixing device 2003, and the claw portion of the fixing device 2003 is opened by this frictional force.In the case of releasing the fixing by the fixing device 2003 at an arbitrary timing, an externally controlled actuator or the like Thus, the claw portion may be opened actively), and the master unit and the slave unit are separated (FIG. 86).

親機2001と子機2006の分離とほぼ同時に、突起部2016Aに引っ掛けられていた第2拘束ワイヤ2016Eのリング部分が外れ、第2咬合部材2016Cを拘束していた第2拘束ワイヤ2016Eが緩み、第2咬合部材2016Cが第2可動脚部2014と咬合して第2可動脚部2014の摺動運動が阻止される(図87)。   Almost simultaneously with the separation of the parent device 2001 and the child device 2006, the ring portion of the second restraining wire 2016E that has been hooked on the projection portion 2016A is released, and the second restraining wire 2016E that restrains the second occlusion member 2016C is loosened, The second occlusion member 2016C is engaged with the second movable leg 2014, and the sliding movement of the second movable leg 2014 is prevented (FIG. 87).

親機2001は速度が十分に小さくなり、かつ、被衝突体300の表面と接した状態で解放されるため、衝突時の衝撃および跳ね返りが大きく低減される。また、第1可動脚部2005,第2可動脚部2014が被衝突体表面の形状に沿った長さで固定されているため、回転モーメントも大きく低減され、姿勢は維持される(図88)。   Since the base unit 2001 has a sufficiently low speed and is released in contact with the surface of the collision target 300, the impact and rebound at the time of collision are greatly reduced. Further, since the first movable leg 2005 and the second movable leg 2014 are fixed with a length along the shape of the surface of the collision object, the rotational moment is greatly reduced and the posture is maintained (FIG. 88). .

親機2001と子機2006の分離以降、子機2006は、衝撃吸収ばね2002からの力を受け、元々の進行方向と逆向きに速度を得る。伸びた衝撃吸収ばね2002が自然長まで縮むと、子機2006は子機設置部2007から離れ、元々の進行方向と逆向きに射出される(図89)。   After the separation of the parent device 2001 and the child device 2006, the child device 2006 receives a force from the shock absorbing spring 2002 and obtains a speed in the direction opposite to the original traveling direction. When the extended shock absorbing spring 2002 is contracted to the natural length, the slave unit 2006 is separated from the slave unit installation part 2007 and is ejected in the direction opposite to the original traveling direction (FIG. 89).

子機の落下位置を制御するために、レール2008を、レール制御用アクチュエータ2018,レール制御装置2019を用いたレール制御用ワイヤ2009の駆動で曲げることで、レール2008の先端の向きを変更する。子機2006はレール2008に沿って運動し、レール2008の先端の向きへ射出される。子機2006がレール2008の端を越えた場合、それ以降子機2006はレール2008からの拘束を受けることがなくなり、放物線運動する(図90)。   In order to control the fall position of the slave unit, the direction of the end of the rail 2008 is changed by bending the rail 2008 by driving the rail control wire 2009 using the rail control actuator 2018 and the rail control device 2019. Slave unit 2006 moves along rail 2008 and is ejected toward the end of rail 2008. When the child device 2006 exceeds the end of the rail 2008, the child device 2006 is no longer restrained by the rail 2008 and performs a parabolic motion (FIG. 90).

本発明は、運動するN個の複数物体の集合体が他の物体と接触した際に、(N−1)個以下の個数の物体の衝撃および跳ね返り低減をしなければならない、あらゆる問題に応用可能である。さらに、1個以上の再運動開始物体の次の接触位置をある範囲内に留める必要があるあらゆる問題に応用可能である。なお、被衝突物体の形状,材質は問わない。例として以下の利用可能性を挙げる。
・人が立ち入れないような火山地帯や災害現場等、傾斜や凹凸の激しい地域に、複数の観測機器を上空から落下させ、指定の地点に設置したい場合に、観測機器に本発明のシステム組み込むことで複数の観測機器に加わる衝撃を低減しつつ、跳ね返りもないため,複数の観測機器をそれぞれ指定した場所に高精度に設置することができる。
・車両の前方および後方に本発明のシステムを組み込むことで、様々な形状や材質の衝突時の衝撃緩和が可能になる。
・惑星探査機の下方に本発明のシステムを組み込むことで着陸時に探査機本体に加わる衝撃を低減できる上に、平坦でない地面への着陸の際の転倒も防止する。
・車止めに本発明のシステムを組み込むことで、あらゆる形状と材質の車両と車止めの接触の際の事故の被害を低減できる。
・高所作業者下方の床に本発明のシステムを組み込むことで、高所作業者が誤って落下し、床に衝突した際の衝撃を緩和できる。
・人が乗車可能な落下台の下方に本発明のシステムを組み込むことで、自由落下を体験できるエンターテインメントマシンに利用できる。
・ガラス製品等、衝撃に弱い製品を運搬する際の入れ物に本発明のシステムを組み込むことで、製品の保護に貢献できる。
・月面の縦穴内を探査する際に、探査機本体を縦穴内に軟着陸させ、かつ、縦穴外に地球との通信用の子機を設置することができる。月面の縦穴内の地面の凹凸が激しい場合にも着陸を可能とする。
・車両シート下に本発明のシステムを組み込むことで衝突時の衝撃緩和が可能になる。
・飛行機や垂直離陸機のランディングギヤに本発明のシステムを組み込むことで、あらゆる地形への着陸に対して衝撃と跳ね返りの抑制ができる。
・打ち抜きやせん断等を行う工作機械の振動と衝撃緩和が可能になる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to all problems in which an impact and rebound reduction of (N-1) or less objects must be reduced when an assembly of N moving objects contacts another object. Is possible. Furthermore, it can be applied to any problem that requires the next contact position of one or more re-motion starting objects to be within a certain range. The shape and material of the impacted object are not limited. The following availability is given as an example.
・ Incorporate the system of the present invention into observation equipment when you want to drop multiple observation equipment from the sky and install it at a specified point in a sloped or uneven area such as a volcanic area or disaster site where people cannot enter As a result, the impact applied to a plurality of observation devices is reduced and there is no rebound, so that a plurality of observation devices can be installed at designated locations with high accuracy.
-By incorporating the system of the present invention in front of and behind the vehicle, it is possible to reduce the impact at the time of collision of various shapes and materials.
-By incorporating the system of the present invention below the planetary explorer, it is possible to reduce the impact applied to the probe body during landing, and to prevent a fall on landing on uneven ground.
-By incorporating the system of the present invention in the car stop, it is possible to reduce the damage caused by accidents when the car stop comes into contact with a vehicle of any shape and material.
-By incorporating the system of the present invention on the floor below the high altitude worker, the impact when the high altitude worker accidentally falls and collides with the floor can be mitigated.
-By incorporating the system of the present invention below a drop table on which a person can ride, it can be used for an entertainment machine that can experience free fall.
-By incorporating the system of the present invention into a container for transporting products that are vulnerable to impact, such as glass products, it is possible to contribute to product protection.
・ When exploring the vertical hole in the lunar surface, the probe body can be softly landed in the vertical hole, and a slave unit for communication with the earth can be installed outside the vertical hole. Landing is possible even when the unevenness of the ground in the vertical hole on the lunar surface is severe.
-By incorporating the system of the present invention under the vehicle seat, the impact can be reduced at the time of collision.
-By incorporating the system of the present invention into the landing gear of an airplane or vertical take-off aircraft, it is possible to suppress impacts and bounces against landing on any terrain.
・ Vibration and shock mitigation of machine tools that perform punching and shearing are possible.

100,200,1000,2000 衝撃緩和及び跳ね返り低減システム
101,201,1001,2001 親機
2001−1 突起部
102,202,1002,2002 衝撃吸収ばね
103,203,1003,2003 固定装置
104,204,1004,2004 衝撃吸収ばね保持部
105,205,1005 脚部
2005 第1可動脚部
2005−1 スライダ部
106,1006,2006 子機
107,207,1007,2007 子機設置部
108,208,1008,2008 レール
109 ワイヤ
2009 レール制御用ワイヤ
110,210,1010,2010 子機射出口
211 拘束装置
212 伸縮部
213 親機誘導部
2014 第2可動脚部
2014−1 スライダ部
2015 第1拘束機構
2015A ピン
2015B 歯車
2015C 第1咬合部材
2015D 第1拘束ばね
2015E 第1拘束ワイヤ
2015F 第1拘束アクチュエータ
2016 第1拘束機構
2016A 突起部
2016C 第2咬合部材
2016D 第2拘束ばね
2016E 第2拘束ワイヤ
2016F 第2拘束アクチュエータ
2017 ストッパ
2018 レール制御用アクチュエータ
2019 レール制御装置
300 被衝突物体
100, 200, 1000, 2000 Impact mitigation and bounce reduction system 101, 201, 1001, 2001 Base unit 2001-1 Protruding part 102, 202, 1002, 2002 Shock absorbing spring 103, 203, 1003, 2003 Fixing device 104, 204, 1004, 2004 Shock absorbing spring holding part 105, 205, 1005 Leg 2005 First movable leg 2005-1 Slider 106, 1006, 2006 Slave unit 107, 207, 1007, 2007 Slave unit installation unit 108, 208, 1008, 2008 rail 109 wire 2009 rail control wire 110, 210, 1010, 2010 slave unit outlet 211 restraint device 212 telescopic unit 213 master unit guide unit 2014 second movable leg 2014-1 slider unit 2015 first restraint mechanism 2015A pin 201 5B Gear 2015C 1st engagement member 2015D 1st restraint spring 2015E 1st restraint wire 2015F 1st restraint actuator 20161 1st restraint mechanism 2016A Protrusion part 2016C 2nd occlusion member 2016D 2nd restraint spring 2016E 2nd restraint wire 2016F 2nd restraint actuator 2017 Stopper 2018 Rail control actuator 2019 Rail control device 300 Impacted object

Claims (8)

脚部と、
前記脚部を有する構造体が保持する親機と、
前記脚部を有する構造と一端で接続された弾性体と、
前記弾性体の他端と解除可能に接続された子機と、
を備え、
前記親機は、前記子機と解除可能に固定されている、衝撃応答緩和装置。
Legs,
A master unit held by the structure having the legs;
An elastic body connected at one end to the structure having the leg portion;
A slave unit releasably connected to the other end of the elastic body;
With
The base unit is an impact response mitigating device that is releasably fixed to the base unit.
前記脚部に付与された衝撃により発生する前記親機の力学的エネルギが、前記弾性体のポテンシャルエネルギに変換され、
前記子機と前記親機との固定が解除されることにより、前記弾性体のポテンシャルエネルギが、前記子機の力学的エネルギに変換される、請求項1の衝撃応答緩和装置。
The mechanical energy of the parent machine generated by the impact applied to the legs is converted into the potential energy of the elastic body,
The impact response alleviating device according to claim 1, wherein the potential energy of the elastic body is converted into the mechanical energy of the slave unit by releasing the fixation between the slave unit and the master unit.
前記子機は、前記弾性体の他端と解放可能に接続し、前記子機の力学的エネルギにより、前記弾性体から解放されて移動する、請求項1又は2に記載の衝撃応答緩和装置。 The impact response alleviating device according to claim 1 or 2, wherein the slave unit is releasably connected to the other end of the elastic body, and is moved away from the elastic body by the mechanical energy of the slave unit. 前記子機の移動方向を誘導する誘導部材を備える、請求項3に記載の衝撃応答緩和装置。 The impact response alleviating device according to claim 3, further comprising a guide member that guides a moving direction of the slave unit. 前記誘導部材は、所定位置を支点として傾動または回動することにより、前記子機の移動方向を調整する、請求項4に記載の衝撃応答緩和装置。 The impact response mitigating device according to claim 4, wherein the guide member adjusts a moving direction of the slave unit by tilting or rotating with a predetermined position as a fulcrum. 前記親機と前記子機との固定を解除するタイミングを検知するセンサ又は機構と、
前記センサ又は機構が前記固定を解除するタイミングを検知したときに、前記親機と前記子機との固定を解除する固定装置とを備える、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の衝撃応答緩和装置。
A sensor or mechanism for detecting the timing of releasing the fixation between the parent device and the child device;
6. The apparatus according to claim 1, further comprising: a fixing device that releases the fixation between the parent device and the child device when the sensor or the mechanism detects the timing at which the fixation is released. Shock response mitigation device.
前記弾性体を、自然長よりも伸長状態に保持する弾性体保持部を備える、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の衝撃応答緩和装置。 The impact response alleviating device according to any one of claims 1 to 6, further comprising an elastic body holding portion that holds the elastic body in an extended state rather than a natural length. 脚部に付与された衝撃により発生する、前記脚部に保持された親機の力学的エネルギを、前記脚部と一端で接続した弾性体のポテンシャルエネルギに変換し、
前記弾性体の他端と接続し、かつ前記親機と解除可能に固定された子機の、前記親機との固定を解除することにより、前記弾性体のポテンシャルエネルギを、前記子機の力学的エネルギに変換する衝撃応答緩和方法。
Converting the mechanical energy of the base unit held by the leg generated by the impact applied to the leg to the potential energy of the elastic body connected at one end to the leg,
By releasing the fixing of the slave unit connected to the other end of the elastic body and releasably fixed to the master unit, the potential energy of the elastic body is reduced to the dynamics of the slave unit. Shock response mitigation method to convert to dynamic energy.
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