JPH0224073A - Module formation for outboard action robot for cosmic ship - Google Patents
Module formation for outboard action robot for cosmic shipInfo
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- B64G4/00—Tools specially adapted for use in space
-
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Landscapes
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- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
目 次
概 要 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ 4頁産業上の利用分野 ・・・・・・・
・ 5頁従来の技術 ・・・・・・・・・・・ 6頁発
明が解決しようとする課題 ・・・ 7頁課題を解決す
るための手段 ・・・・ 8頁作 用 ・ ・
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10頁実
施 例 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ 13頁発明の効果 ・・ ・・・・・・・・3
3頁概要
宇宙用船外活動ロボットをモジュールに分割し、これを
必要に応じて結合する宇宙用船外活動ロボットのモジュ
ール化方式に関し、
宇宙空間での作業内容に応じて最適の組合せを得ること
のできる宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式を
提供することを目的とし、宇宙用船外活動ロボットを少
なくとも、作業を行うための複数のマニピュレータと、
環境認識用センサと、自己の位置・姿勢の計測手段と、
近距離移動用の推進手段と、姿勢制御手段と、通信手段
とを具備したマニピユレーションモジュールと、遠距離
移動用の推進手段と、自己の位置・姿勢の計測手段と、
近距離移動用の推進手段と、姿勢制御手段と、通信手段
とを具備した推進モジュールとから構成し、前記マニピ
ユレーションモジュール及び推進モジュールは前後にそ
れぞれ共通の結合機構及び被結合機構を有し、マニピユ
レーションモジュール及び推進モジュールをサンドイッ
チ状に結合・分離可能に構成する。[Detailed description of the invention] Table of contents Overview ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ 4 pages Industrial application fields ・・・・・・・
・Page 5: Prior art ・・・Page 6: Problems to be solved by the invention ・Page 7: Means for solving the problem ・・Page 8: Effects ・・
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10 pages actual
Example ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ Page 13 Effects of the invention ・・・・・・・・・・・3
3 page summary Regarding the modularization method of space extravehicular activity robots, which divides space extravehicular activity robots into modules and combines them as necessary, to obtain the optimal combination according to the work content in outer space. The purpose of the present invention is to provide a modularization method for a space extravehicular activity robot that can perform tasks, and the space extravehicular activity robot at least has a plurality of manipulators for performing work,
An environment recognition sensor, a means for measuring one's own position and orientation,
A manipulation module equipped with a propulsion means for short-distance movement, an attitude control means, and a communication means, a propulsion means for long-distance movement, and a means for measuring its own position and attitude;
It is composed of a propulsion module equipped with a propulsion means for short-distance movement, an attitude control means, and a communication means, and the manipulation module and the propulsion module have a common coupling mechanism and a coupled mechanism at the front and rear, respectively. , the manipulation module and the propulsion module are configured so that they can be combined and separated in a sandwich manner.
産業上の利用分野
本発明は宇宙用船外活動ロボットをモジュールに分割し
、これを必要に応じて結合する宇宙用船外活動ロボ7)
のモジュール化方式に関する。Industrial Application Field The present invention is a space extravehicular activity robot that divides a space extravehicular activity robot into modules and combines them as necessary.
Regarding the modularization method.
人類の宇宙空間への進出に伴い、宇宙船外での各種作業
が今後益々重要となってくるが、宇宙飛行士による船外
活動は、宇宙の特殊環境を考えた場合非常に危険であり
、人間が宇宙船外で活動できる作業時間や作業範囲が限
定されることを考えると作業効率も悪いという問題があ
る。そこで、宇宙空間を自由に移動して各種船外活動を
行う宇宙用船外活動ロボットの技術が要求されている。As humanity advances into outer space, various tasks outside the spacecraft will become increasingly important, but extravehicular activities by astronauts are extremely dangerous considering the special environment of space. Considering that the work hours and range of work that humans can do outside the spacecraft are limited, there is also the problem of poor work efficiency. Therefore, there is a need for technology for space-use extravehicular activity robots that can move freely in outer space and perform various extravehicular activities.
この宇宙用船外活動ロボットに遂行させる作業項目とし
ては、アンテナ、工場、プラットホーム等の大型構造物
の組立、人工衛星等の宇宙機器の点検・修理、機器、軌
道用交換ユニッ) (ORU)等の交換、人工衛星、塵
等の回収、さらには燃料の補給等多岐にわたる。従って
、これらの各作業に柔軟に対応できる宇宙用船外活動ロ
ボットが要望されている。Work items that this space extravehicular activity robot is required to perform include assembling large structures such as antennas, factories, and platforms, inspecting and repairing space equipment such as artificial satellites, equipment, and orbital exchange units (ORUs). It covers a wide range of areas, including replacing satellites, collecting artificial satellites, dust, etc., and even replenishing fuel. Therefore, there is a need for a space extravehicular activity robot that can flexibly handle each of these tasks.
従来の技術
現在実用化されている宇宙用船外活動ロボットは存在し
ないが、提案された従来の宇宙用船外活動ロボットは、
それに要求されるマニビニレーション機能、環境認識機
能、姿勢側!O機能、航法・誘導制御機能、通信機能、
その他の機能を全て本体に搭載した一体型で汎用性のあ
るロボソ)であった。或いは、遠距離移動用エンジンの
みを着脱型とし、必要に応じて本体に装着して使用する
という構、思が提案されているにすぎない。Conventional technology There is currently no space-use extravehicular activity robot in practical use, but conventional space-use extravehicular activity robots that have been proposed include:
Manibiniration function, environment recognition function, posture side required for that! O function, navigation/guidance control function, communication function,
It was an all-in-one, versatile robot with all other functions built into the main body. Alternatively, only the long-distance transportation engine has been proposed as being removable, and it can be used by attaching it to the main body as needed.
発明が解決しようとする課題
このように従来の技術は、各種作業をカバーする種々の
機能を搭載した汎用ロボットを使用しているので、個々
の作業に対しては必ずしも最適な機能構成とは言えず、
作業を遂行する上で効率的でない。又、所定の作業にと
っては無駄な機能を搭載することになるので、移動等に
要する燃料エネルギー等を無駄に消費してしまうという
問題がある。また、地上から宇宙への宇宙用船外活動ロ
ボ7)の打ち上げの際、従来の一体型のものでは一括し
て打ち上げなければならず、打ち上げ可能重量の大きな
打ち上げ用ロケットを用意する必要がある。また−括打
ち上げでなく部品に分けて打ち上げた場合には、その組
立方法が単純でなく、又、統一されていないと宇宙で組
み立てるときの手間が非常にかかるという問題がある。Problems to be Solved by the Invention As described above, conventional technology uses general-purpose robots equipped with various functions to cover various tasks, so it is not necessarily the case that the functional configuration is optimal for each task. figure,
Inefficient in carrying out work. Furthermore, since functions that are useless for a given task are installed, there is a problem in that the fuel energy required for movement and the like is wasted. Additionally, when launching space extravehicular activity robots 7) from the ground to space, conventional all-in-one types must be launched all at once, which requires the preparation of a launch vehicle with a large launch capacity. . Furthermore, if the parts are launched in parts rather than all at once, there is a problem that the assembly method is not simple, and if the parts are not unified, it takes a lot of effort to assemble them in space.
更に、各種機能を本体に一括搭載しているので、点検・
保守がしづらく、システム全体の信頼性を高く保つこと
が困難である等の問題がある。Furthermore, since various functions are integrated into the main body, inspection and
There are problems such as difficulty in maintenance and difficulty in maintaining high reliability of the entire system.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、宇宙空間での作業内容に応じて
最適の組合せを得ることのできる宇宙用船外活動ロボッ
トのモジュール化方式を提供することである。The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide a modular system for space extravehicular activity robots that can obtain optimal combinations depending on the work content in outer space. The goal is to provide the following.
課題を解決するための手段
宇宙用船外活動ロボットを少なくとも、作業を行うため
の複数のマニピュレータと、環境認識用センサと、自己
の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段と
、姿勢制御手段と、通信手段とを具備したマニピユレー
ションモジュールと、遠距離移動用の推進手段と、自己
の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進手段と
、姿勢制御手段と、通信手段とを具備した推進モジュー
ルとから構成する。更に、前記マニピユレーションモジ
ュール及び推進モジュールは前後にそれぞれ結合機構及
び被結合機構を有しており、マニピユレーションモジュ
ール及び推進モジュールをサンドイッチ状に結合・分離
可能に構成する。Means for Solving the Problem A space extravehicular activity robot must have at least a plurality of manipulators for performing work, a sensor for environment recognition, a means for measuring its own position and orientation, and a propulsion means for short-distance movement. , a manipulation module equipped with an attitude control means, a communication means, a propulsion means for long-distance movement, a means for measuring one's own position and attitude, a propulsion means for short-distance movement, an attitude control means, , and a propulsion module equipped with communication means. Further, the manipulation module and the propulsion module each have a coupling mechanism and a coupled mechanism at the front and rear thereof, and the manipulation module and the propulsion module are configured to be able to be coupled and separated in a sandwich-like manner.
また望ましい態様としては、宇宙用船外活動ロボットに
想定される各種作業に特有な機能を提供するオプション
モジュールを用意し、該オプションモジュールは前後に
結合機構及び被結合機構を有し、マニピユレーションモ
ジュール、推進モジュール及びオプションモジュールを
サンドイッチ状に結合・分離可能に構成する。In addition, as a desirable aspect, an optional module is prepared that provides functions specific to various tasks envisioned for the space extravehicular activity robot, and the optional module has a coupling mechanism and a coupled mechanism at the front and rear, and the manipulation The module, propulsion module, and option module are constructed so that they can be combined and separated in a sandwich manner.
更に、各モジュールの結合機構及び被結合機構を共通と
し、結合部を通じて情報・エネルギー等を相互に通信・
授受するモジュール間結合バスを共通に有せしめること
により、複数の各モジュールを任意の組合せで任意の順
番で結合可能に構成する。Furthermore, the coupling mechanism and coupled mechanism of each module are common, and information, energy, etc. can be mutually communicated and transmitted through the coupling part.
By providing a common inter-module coupling bus for sending and receiving, a plurality of modules can be coupled in any combination in any order.
作 用
本発明はこのように、宇宙用船外活動ロボットをマニピ
ユレーションモジュールと、推進モジュールと、オプシ
ョンモジュールとに分離し、これらの各モジュールをサ
ンドイッチ状に結合・分離できるように構成したので、
単純で信頼性の高いモジュールの結合方式を実現できる
。更に、ahの各モジュールを任意の組合せで任意の順
番で結合できる特徴を有しているので、宇宙用船外活動
ロボットに想定される各種作業に応じて、(1) マ
ニピユレーションモジュールを単独で使用する、
(2) マニピユレーションモジュール1個あるいは
複数個と推進モジュールを結合して使用する、(3)
マニピユレーションモジュールにオプションモジュー
ルを1個あるいは複数個結合して使用する、
(4)オプションモジュール1個あるいは複数個と推進
モジュールを結合して使用する、
(5) マニピユレーションモジュール1個あるいは
複数個と推進モジュールの間に、オプションモジュール
を1個あるいは複数個挿入結合して使用する、
(6) マニピユレーションモジュールにオプション
モジュールを複数個結合した組合せに推進モジュールを
結合して使用する、
(7)上記(1)〜(6)の結合にリモート・マニピュ
レータ・システムを結合して使用する、
等の結合方法の中から作業の内容に応じたオプションモ
ジュールを使用して、最適な構成をとることが可能であ
る特徴を有している。Function The present invention is configured such that the space extravehicular activity robot is separated into a manipulation module, a propulsion module, and an option module, and each of these modules can be combined and separated in a sandwich-like manner. ,
A simple and reliable module combination method can be realized. Furthermore, since each module of ah can be combined in any combination and in any order, it is possible to: (2) Use one or more manipulation modules and propulsion module in combination; (3)
(4) Use one or more optional modules in combination with a propulsion module; (5) One or more manipulation modules (6) Use a combination of a manipulation module and a plurality of option modules combined with a propulsion module, ( 7) Establish the optimal configuration by using optional modules according to the content of the work from among the combination methods (1) to (6) above, combined with a remote manipulator system, etc. It has the characteristic that it is possible to
この特徴によって、各種作業に合わせた専用ロボットを
個々に用意する必要がなく、また各種作業をカバーする
種々の機能を搭載した汎用ロボットを用意する方法に較
べて各種作業に最適な構成をとることが可能で、各種作
業を効率的に遂行でき、必要最小限の機能のみを宇宙用
船外活動ロボットに搭載できるので、移動等に要する燃
料エネルギー等を最小限に抑えることができる。Due to this feature, there is no need to prepare dedicated robots for each type of work, and compared to the method of preparing general-purpose robots equipped with various functions to cover various types of work, it is possible to create an optimal configuration for each type of work. It is possible to perform various tasks efficiently, and only the minimum necessary functions can be installed on a space extravehicular activity robot, so fuel energy required for movement etc. can be kept to a minimum.
また、地上から宇宙への宇宙用船外活動ロボットの打ち
上げの際、分割して個々に打ち上げて宇宙空間で再構成
可能であることにより、従来の一体型のロボットに較べ
、1回の打ち上げ重量の節減ができ、打ち上げ可能重最
の大きな打ち上げロケットを用意する必要がない。さら
に、各モジュールの形状を多角柱(円柱も含む)形状と
すると、ロケットやスペースシャトル等で運搬容易であ
り、さらに結合機構及び被結合機構を中心軸方向前後に
設けると複数のモジュールを結合した状態でも依然とし
て多角柱(円柱台)形状を保つので運搬容易で且つ荷物
室の容積効率も高くなる。In addition, when launching an extravehicular activity robot for space from the ground to space, the ability to split it up and launch it individually and reconfigure it in space reduces the weight of a single launch compared to conventional integrated robots. There is no need to prepare the heaviest and largest launch vehicle that can be launched. Furthermore, if each module has a polygonal column (including cylinder) shape, it can be easily transported by rockets, space shuttles, etc., and if a coupling mechanism and a coupled mechanism are provided at the front and rear of the central axis direction, multiple modules can be coupled. Even in this state, it still maintains its polygonal column (cylindrical pedestal) shape, making it easy to transport and increasing the volumetric efficiency of the luggage compartment.
さらに、各モジュールの結合機構及び被結合機構が統一
されているので、打ち上げ後の宇宙での組立は一定の方
法による二とができ、自動化も容易である。又、該結合
機構及び被結合機構を利用して、積層して格納すること
により、各モジュールそれぞれに対して格納機構を用意
する必要がなく、コンパクトな格納を実現でき、又、新
しいモジュールの打ち上げ後の格納に関しても柔軟に対
処できる。さらに、各種機能に合わせてモジュール分割
するのでシステム全体の信頼性を高く保つことができる
とともに、各モジュール個々に点検・保守できるので、
点検・保守が容易である。Furthermore, since the coupling mechanism and the coupled mechanism of each module are unified, assembly in space after launch can be done by two fixed methods, and automation is also easy. In addition, by using the coupling mechanism and the coupled mechanism to stack and store each module, there is no need to prepare a storage mechanism for each module, compact storage can be realized, and it is also possible to launch new modules. Later storage can also be handled flexibly. Furthermore, since the modules are divided according to various functions, the reliability of the entire system can be maintained high, and each module can be inspected and maintained individually.
Easy to inspect and maintain.
実 施 例
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。Embodiments The present invention will be explained in detail below based on embodiments shown in the drawings.
第1図はモジュール分離状態の本発明実施例の斜視図で
ある。同図において、10はマニピユレーションモジュ
ールであり、八角柱形状の第1本体11に同じく八角柱
形状の第2本体12が積層されており、第1本体11と
第2本体12は中心軸回りに互いに回転可能である。第
2本体12には例えば全長約4mの7自由度マニピュレ
ータ13が2本取り付けられており、第1本体11には
例えば全長約4mの4自由度マニピュレータ14が2本
取り付けられている。7自由度マニピュレータ13及び
4自由度マニピュレータ14の先端にはそれぞれエンド
エフェクタ(ハンド)15゜16が取り付けられている
。さらに7自由度マニピュレータ13の先端部近傍には
手首立体カメラ17が取り付けられている。FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention in a module separated state. In the figure, 10 is a manipulation module, in which a first body 11 having an octagonal prism shape and a second body 12 also having an octagonal prism shape are laminated, and the first body 11 and the second body 12 are arranged around the central axis. are rotatable with respect to each other. For example, two 7-degree-of-freedom manipulators 13 each having a total length of about 4 m are attached to the second body 12, and two 4-degree-of-freedom manipulators 14 each having a total length of about 4 m, for example, are attached to the first body 11. End effectors (hands) 15.degree. 16 are attached to the tips of the 7-degree-of-freedom manipulator 13 and the 4-degree-of-freedom manipulator 14, respectively. Furthermore, a wrist three-dimensional camera 17 is attached near the tip of the seven-degree-of-freedom manipulator 13.
18は交換用エンドエフェクタ収納箱であり、第2本体
12の両側に2個設けられている。19は照明付き立体
視覚センサであり、センサ用6自由度マニピュレータ2
0を介して第2本体12に取り付けられている。第1本
体11には無線通信用アンテナ21が2個設けられてお
り、この無線通信用アンテナ21にはGPS (グロー
バル・ポジショニング・システム)用アンテナ22が取
り付けられている。23は位置・姿勢センサである。Reference numeral 18 designates replacement end effector storage boxes, two of which are provided on both sides of the second main body 12. 19 is an illuminated stereoscopic vision sensor, and a 6-degree-of-freedom sensor manipulator 2
0 to the second body 12. The first main body 11 is provided with two wireless communication antennas 21, and a GPS (global positioning system) antenna 22 is attached to the wireless communication antennas 21. 23 is a position/orientation sensor.
24は短距離移動用及び姿勢制御用の推進装置であり、
第1本体11の周囲に複数個設けられている。これらの
推進装置24はその噴射口の角度が互いに異なっており
、複数の推進装置24のうちのいくつかを選択的に作動
させることにより、マニピユレーションモジュール10
の姿勢制御を達成したり、又は短距離移動を行うように
している。24 is a propulsion device for short distance movement and attitude control;
A plurality of them are provided around the first main body 11. These propulsion devices 24 have injection port angles different from each other, and by selectively operating some of the plurality of propulsion devices 24, the manipulation module 10
The aim is to achieve postural control or to move over short distances.
25は軌道交換ユニット (○RU)であり、例えば人
工衛星の交換部品、燃料、宇宙構造物組立用部材等が含
まれる。25 is an orbit replacement unit (○RU), which includes, for example, replacement parts for artificial satellites, fuel, space structure assembly members, etc.
マニピユレーションモジュール10の前面中央には、各
モジュールを結合するための結合機構26が中心軸方向
に突出するように設けられている。At the center of the front surface of the manipulation module 10, a coupling mechanism 26 for coupling each module is provided so as to protrude in the central axis direction.
また、マニピユレーションモジュール10の背面中央に
は他のモジュールの結合機構により結合される被結合機
構が設けられている。27は後述するRMS (リモー
ト・マニピュレータ・システム)用の被結合機構である
。Further, in the center of the back surface of the manipulation module 10, there is provided a coupled mechanism that is coupled by a coupling mechanism of another module. 27 is a coupled mechanism for RMS (Remote Manipulator System) which will be described later.
30は推進モジュールであり、マニピユレーションモジ
ュール10と同様な八角柱形状の本体30°を有してい
る。31は無線通信用アンテナであり、32はGPS用
アンテナである。33は照明付き立体視覚センサである
。34は位置・姿勢センサである。35は短距離移動用
及び姿勢制御用の推進装置であり、推進モジュール30
の側面に複数個設けられている。各々の推進装置35の
噴射口は互いに角度をずらして取り付けられており、い
くつかの推進装置35を選択的に作動することにより推
進モジュール30の姿勢制御を達成する。Reference numeral 30 denotes a propulsion module, which has an octagonal prism-shaped body 30° similar to the manipulation module 10. 31 is a wireless communication antenna, and 32 is a GPS antenna. 33 is an illuminated stereoscopic vision sensor. 34 is a position/orientation sensor. 35 is a propulsion device for short distance movement and attitude control, and the propulsion module 30
Multiple pieces are provided on the side of the. The injection ports of each propulsion device 35 are attached at angles shifted from each other, and attitude control of the propulsion module 30 is achieved by selectively operating some of the propulsion devices 35.
36は太陽電池パドルであり、折り畳み可能に推進モジ
ュール30の側面に取り付けられている。36 is a solar battery paddle, which is foldably attached to the side of the propulsion module 30.
また、推進モジュール30はレーダ装置37を有してお
り、その前面中央には各モジュールを互いに結合するた
めの結合機構38が中心軸方向に突出して設けられてい
る。推進モジュール30の背面には他のモジュールの結
合機構により結合される被結合機構が設けられていると
ともに、遠距離移動用の推進エンジンが設けられている
。39はRMS用の被結合機構である。Further, the propulsion module 30 has a radar device 37, and a coupling mechanism 38 for coupling the modules to each other is provided at the center of the front surface of the radar device 37 and protrudes in the direction of the central axis. On the back surface of the propulsion module 30, there is provided a coupled mechanism that is coupled by a coupling mechanism of another module, and a propulsion engine for long-distance movement. 39 is a coupled mechanism for RMS.
40はオプションモジュールの一種である○RU(軌道
交換ユニット)搭載モジュールであり、上述したマニピ
ユレーションモジュール10及び推進モジュール30と
同様な八角柱形状をした本体41を有している。ORU
搭載モジュール40の側面には交換用の0RU42が搭
載されている。Reference numeral 40 denotes a RU (orbit exchange unit) mounting module, which is a type of optional module, and has a main body 41 having an octagonal prism shape similar to the above-mentioned manipulation module 10 and propulsion module 30. ORU
A replacement ORU 42 is mounted on the side surface of the mounted module 40.
ORU搭載モジュール40の前面中央には他のモジュー
ルを結合するための結合機構43が突出して設けられて
いるとともに、その側面にはRMS用被用台結合機構4
4けられている。上述した結合機構26,38.43は
全く同一構成をしており、RMS用被用台結合機構27
9.44も全く同一構成である。A connecting mechanism 43 for connecting other modules is provided protruding from the center of the front surface of the ORU mounting module 40, and an RMS mounting base connecting mechanism 4 is provided on the side of the connecting mechanism 43 for connecting other modules.
I've been kicked out by 4. The above-mentioned coupling mechanisms 26, 38, and 43 have exactly the same configuration, and the RMS work base coupling mechanism 27
9.44 also has exactly the same configuration.
45はRMS (リモート・マニピュレータ・システム
)であり、その基端部を宇宙基地等の構造体に取り付け
られており、その先端部には上述した各モジュールの結
合機構と同一構成の結合機構46が設けられている。R
MS 45の結合機構46を上述した各モジュールの側
面に設けられたRMS用被用台結合機構279.44に
結合するか、あるいは各モジュールの背面に設けられた
図示しない被結合機構に結合して、RMS 45で各モ
ジコールを結合・分離したりすることができる。Reference numeral 45 denotes an RMS (remote manipulator system), whose base end is attached to a structure such as a space base, and whose tip end has a coupling mechanism 46 having the same configuration as the coupling mechanism of each module described above. It is provided. R
The coupling mechanism 46 of the MS 45 can be coupled to the RMS receiving base coupling mechanism 279.44 provided on the side of each module, or coupled to a coupled mechanism (not shown) provided on the back of each module. , RMS 45 can be used to combine and separate each modicoll.
本実施例の宇宙用船外活動ロボットは、このようにマニ
ピユレーションモジュール10と、推進モジュール30
と、ORU搭載モジュール40とに分割されており、こ
れらの各モジュールを中心軸方向にサンドイッチ状に結
合することにより、一体的に組み立てられる。The space extravehicular activity robot of this embodiment thus includes the manipulation module 10 and the propulsion module 30.
and an ORU mounting module 40, and are assembled integrally by connecting these modules in a sandwich-like manner in the direction of the central axis.
次に第2図〜第4図を参照してオプションモジュールの
例について説明する。第2図はORU搭載モジュールの
斜視図であり、第1図に示したORU搭載モジュール4
0と同一構成であるので、その説明は省略する。第3図
はカーゴモジュールの斜視図であり、カーゴモジュール
4゛7は細長イへ角柱形状の本体48に蓋49が取り付
けられて構成されている。またその前面中央には結合機
、構50が中心軸方向に突出して設けられている。第4
図は宇宙飛行士搭乗用モジュール52の斜視図を示して
おり、八角柱形状の本体53の側面に宇宙飛行士が搭乗
するコックピット54が設けられている。55は短距離
移動用及び姿勢制御用の推進装置であり、本体53の側
面用りに複数個設(すられている。宇宙飛行士搭乗用モ
ジュール52の前面中央には他のモジュールを結合する
ための結合機構56が中心軸方向に突出して設けられて
いる。宇宙用船外活動ロボットは人間の操作により動作
する場合、宇宙基地等の宇宙の指令局あるいは地上の指
令局からの遠隔操作が主体となるが、非常の場合人間が
現場に行きたい場合がある。第4図の宇宙飛行士搭乗用
モジュール52はそれを可能とするもので、コックピッ
ト54に宇宙飛行士が搭乗して現場に向かい、宇宙飛行
士が直接ロボットを操作可能とするものである。Next, examples of optional modules will be explained with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a perspective view of the ORU-mounted module, and shows the ORU-mounted module 4 shown in FIG.
Since it has the same configuration as 0, its explanation will be omitted. FIG. 3 is a perspective view of the cargo module, and the cargo module 4-7 is constructed by attaching a lid 49 to a main body 48 in the shape of an elongated prism. In addition, a coupling mechanism 50 is provided at the center of the front surface thereof and protrudes in the direction of the central axis. Fourth
The figure shows a perspective view of an astronaut boarding module 52, in which a cockpit 54 in which an astronaut boards is provided on the side of an octagonal prism-shaped main body 53. Numeral 55 is a propulsion device for short-distance movement and attitude control, and a plurality of propulsion devices are installed on the side of the main body 53. Other modules are connected to the front center of the astronaut boarding module 52. A coupling mechanism 56 is provided protruding in the direction of the central axis.When the space extravehicular activity robot is operated by human operation, it can be remotely controlled from a command station in space such as a space base or a command station on the ground. However, in the event of an emergency, humans may want to go to the scene.The astronaut boarding module 52 shown in Figure 4 makes this possible, and the astronaut can board the cockpit 54 and go to the scene. This will allow astronauts to directly operate the robot.
第5図はマニピユレーションモジュール10とORUモ
ジュール40と推進モジュール30を組み合わせた状態
の本発明実施例の斜視図を示している。推進モジュール
30を組合せたことにより遠距離移動が可能であり、O
RU搭載モジュール40により複数の0RU42を一度
に持って、現場(場合によっては複数の現場)まで行き
交換することができるため作業効率が向上する。FIG. 5 shows a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10, the ORU module 40, and the propulsion module 30 are combined. By combining the propulsion module 30, long-distance movement is possible, and O
With the RU mounting module 40, it is possible to carry multiple 0RUs 42 at once and go to the site (in some cases, multiple sites) to exchange them, which improves work efficiency.
!601マニピユレーションモジュール10と、カーゴ
モジュール47と推進モジュール30を組み合わせた本
発明実施例の斜視図を示しており、この組合せ状態で現
場に向かった後、マニピユレーションモジュール10の
み切り離して、カーコモジュール47の中から組立用材
料を取り出して組立作業を効率良く行うことができる。! 601 Manipulation module 10, a cargo module 47, and a propulsion module 30 are combined.The figure shows a perspective view of an embodiment of the present invention in which a 601 manipulation module 10, a cargo module 47, and a propulsion module 30 are combined.After heading to the site in this combined state, only the manipulation module 10 is separated and the cargo Assembly materials can be taken out from the module 47 and assembly work can be performed efficiently.
第7図はマニピユレーションモジュール10と、宇宙飛
行士搭乗用モジュール52と、推進モジュール30を組
み合わせた状態の本発明実施例斜視図を示している。宇
宙飛行士搭乗用モジュール52に宇宙飛行士が搭乗し、
推進モジュール30の推進エンジンを噴射して遠距離の
現場に向かい、宇宙飛行士が直接マニピュレータ13.
14を操作して作業を実施することができる。FIG. 7 shows a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10, the astronaut boarding module 52, and the propulsion module 30 are combined. An astronaut boards the astronaut boarding module 52,
The propulsion engine of the propulsion module 30 is fired and the astronaut heads to a distant site, and the astronaut directly operates the manipulator 13.
14 can be operated to perform the work.
第8 図ハマニピュレーションモジュール10と、カー
ゴモジュール47と、宇宙飛行士搭乗用モジュール52
と、推進モジュール30を組み合わせた本発明実施例の
斜視図を示している。この実施例は第7図の組合せにカ
ーゴモジュール47を付加したものであり、カーゴモジ
ュール47中に組立用資材を大量に積み込んで現場に向
かうことができる。FIG. 8 Hamanipulation module 10, cargo module 47, and astronaut boarding module 52
2 shows a perspective view of an embodiment of the present invention in which a propulsion module 30 is combined. In this embodiment, a cargo module 47 is added to the combination shown in FIG. 7, and a large amount of assembly materials can be loaded into the cargo module 47 and then headed to the site.
さらにマニピユレーションモジュール101jt数結合
可能に構成しであるので、第9図の模式図に示すような
構成も考えられる。これは丁度、大型トラックに入夫が
複数(第9図では4人)乗って現場に向かうイメージで
ある。第10図はマニピユレーションモジュール10と
推進モジュール30を組み合わせた本発明実施例の斜視
図を示している。このようにオプションモジュールを何
も結合しないで現場に向かい作業を実施することも可能
である。Furthermore, since the configuration is such that the number of manipulation modules 101jt can be combined, a configuration as shown in the schematic diagram of FIG. 9 is also conceivable. This is exactly the image of a large truck with multiple workers (four in Figure 9) heading to the site. FIG. 10 shows a perspective view of an embodiment of the present invention in which the manipulation module 10 and propulsion module 30 are combined. In this way, it is also possible to go to the site and perform work without connecting any optional modules.
第11図は作業状態を示す実施例斜視図であり、マニピ
ユレーションモジュール10が4本のマニピュレータ1
3,14により構造物58を組み立てている様子を示し
ている。即ち、照明付き立体視覚センサ19により現場
環境を認識しながら、マニピュレータ14によって構造
物58にとりつき、マニピュレータ13により○RU搭
載モジュール40に搭載されている資材57を抜き取り
、構造物58を組み立てている。第12図は作業状態を
示す他の実施例の斜視図であり、この実施例ではRMS
45により宇宙用船外活動ロボットの偉業を制御してい
る。FIG. 11 is a perspective view of the embodiment showing the working state, in which the manipulation module 10 has four manipulators 1.
3 and 14, the structure 58 is being assembled. That is, while recognizing the site environment using the illuminated stereoscopic vision sensor 19, the manipulator 14 attaches to the structure 58, the manipulator 13 extracts the material 57 mounted on the RU mounting module 40, and the structure 58 is assembled. . FIG. 12 is a perspective view of another embodiment showing the working state, and in this embodiment, the RMS
45 controls the feats of space extravehicular activity robots.
第13図はモジュールの格納方法を示す模式!であり、
宇宙基地構造体60にRMS 45が取り付けられてい
る。RMS 45によりマニピユレーションモジュール
10.1進モジユール30、○RUMeモジュール40
、カーゴモジュール47等の側面に設けられている被結
合機構27,39゜44等を掴み、各モジュールを任意
の順番で宇宙基地構造体60に積層して格納している。Figure 13 is a schematic diagram showing how to store the module! and
RMS 45 is attached to spacebase structure 60. Manipulation module 10 by RMS 45. Uniform module 30, ○RUMe module 40
, the coupled mechanisms 27, 39° 44, etc. provided on the sides of the cargo module 47, etc. are grasped, and each module is stacked and stored in the space base structure 60 in an arbitrary order.
宇宙基地構造体60にも同様の結合機構が設けられてい
る。61はスペースシャトル等の宇宙往還機である。こ
のように結合機構を利用して各モジュールを積層状態で
格納しているので、モジュールの種類や数が増えた場合
の格納に柔軟に対応できる。Space base structure 60 is also provided with a similar coupling mechanism. 61 is a spacecraft such as a space shuttle. Since each module is stored in a stacked state using the coupling mechanism in this way, it is possible to flexibly accommodate the increase in the types and number of modules.
このような格納方法を取ることにより、例えばスペース
シャトル61等からカーゴモジュール47等への資材供
給を効率的に行うことができる。必要があれば、第13
図の格納状態で結合部の信号ラインを通じて、例えばカ
ーゴモジュール47の蓋を開ける等の各モジュールのコ
ントロールが可能である。又、この格納場所にて、必要
なモジュールを組合せ、宇宙用船外活動ロボットを組立
て、現場に出動することができる。これらの組立、格納
作業は単純で統一された結合方法をとっていることによ
り、自動化も容易である。By adopting such a storage method, materials can be efficiently supplied from, for example, the space shuttle 61 to the cargo module 47 and the like. If necessary, the 13th
In the stored state shown in the figure, each module can be controlled, such as opening the lid of the cargo module 47, through the signal line of the coupling section. Also, in this storage location, the necessary modules can be assembled to assemble an extravehicular activity robot for space, and it can be dispatched to the field. These assembly and storage operations can be easily automated because they use a simple and unified connection method.
次に第14図及び第15図を参照して各モジュールを結
合するた狛の従来公知の捕捉機構について説明する。第
14図は捕捉機構模式図を示しており、捕捉シリンダ6
2にはインナーリング63とアウターリング64が取り
付けられており、インナーリング63はアウターリング
64に対して回転可能に構成されている。そしてインナ
ーリング63とアウターリング64にわたりスネアーワ
イヤ65が巻回されている。66は捕捉シリンダ62中
に捕捉される捕捉シャフトである。Next, with reference to FIGS. 14 and 15, a conventionally known catching mechanism for a peg that connects each module will be described. FIG. 14 shows a schematic diagram of the capture mechanism, in which the capture cylinder 6
An inner ring 63 and an outer ring 64 are attached to 2, and the inner ring 63 is configured to be rotatable with respect to the outer ring 64. A snare wire 65 is wound around the inner ring 63 and the outer ring 64. 66 is a capture shaft captured in capture cylinder 62.
然して、第14図及び第15図(A)に示すように、捕
捉シャフト66は捕捉シリンダ62中に捕捉されると、
第15図(B)に示すようにインナーリング63が回転
し、スネアーワイヤ65が捕捉シャフト66に接近する
。インナーリング63の回転が完了した状態では、第1
5図(C)に示すようにスネアーワイヤ65が捕捉シャ
フト66を締め付け、捕捉シャフト66が捕捉シリンダ
62の中心位置に捕捉される。このような捕捉機構は、
重力のない宇宙空間で有効に対象物を中心位置に捕捉す
るのに適している。Thus, as shown in FIGS. 14 and 15A, when the capture shaft 66 is captured in the capture cylinder 62,
As shown in FIG. 15(B), the inner ring 63 rotates and the snare wire 65 approaches the capture shaft 66. When the rotation of the inner ring 63 is completed, the first
As shown in FIG. 5(C), the snare wire 65 tightens the capture shaft 66, and the capture shaft 66 is captured at the center of the capture cylinder 62. Such a capture mechanism is
It is suitable for effectively capturing objects at the center in space, where there is no gravity.
次に第16図及び第17図を参照して、上述した捕捉機
構を含む各モジュールの結合機構について説明する。第
16図は結合機構断面図であり、第17図は結合機構正
面図である。モジュール68の後端面(背面)には凹所
68aが形成されており、この凹所68a中に捕捉シャ
フト(被結合機構)66が設けられている。さらにこの
凹所68a中には電源・信号コネクタ69が設けられて
いる。第17図(A)に最も良く示されるように、モジ
ュール68の背面には円錐状の傾斜を有する3個の嵌合
穴70が設けられており、この嵌合穴70には絞り機構
71が取り付けられている。また、モジュール74の前
面には捕捉シリンダ(結合機構)62が取り付けられて
いるとともに、第17図(B)に最も良く示されるよう
に、3個の円錐状の位置決めビン75がモジュール68
の背面に設けられた嵌合穴70に対応して設けられてい
る。76は結合平面決定用のスペーサである。Next, with reference to FIGS. 16 and 17, the coupling mechanism of each module including the above-mentioned capturing mechanism will be described. FIG. 16 is a sectional view of the coupling mechanism, and FIG. 17 is a front view of the coupling mechanism. A recess 68a is formed in the rear end surface (back surface) of the module 68, and a capture shaft (coupled mechanism) 66 is provided in this recess 68a. Furthermore, a power/signal connector 69 is provided in this recess 68a. As best shown in FIG. 17(A), three fitting holes 70 having a conical slope are provided on the back surface of the module 68, and a throttle mechanism 71 is installed in the fitting holes 70. installed. Additionally, a capture cylinder (coupling mechanism) 62 is attached to the front surface of the module 74, and as best shown in FIG. 17(B), three conical positioning bins 75 are attached to the module 68.
It is provided corresponding to the fitting hole 70 provided on the back surface of the. 76 is a spacer for determining the bonding plane.
第17図において、72はドツキング用マークであり、
77はドツキング用カメラである。ドツキング用カメラ
77でドツキング用マーク72を監視しながら、短距離
移動用及び姿勢制御用の推進装置によって両モジュール
68.74の粗い位置決めを達成する。In FIG. 17, 72 is a marking mark,
77 is a docking camera. While monitoring the marking mark 72 with the marking camera 77, coarse positioning of both modules 68, 74 is achieved by the propulsion device for short distance movement and attitude control.
然して、短距離移動用及び姿勢制御用の推進装置によっ
て、あるいは宇宙基地等ではRMSによって、両モジュ
ール68.74を概略位置決めした後、第14図及び第
15図で説明した捕捉機構によって両モジュール68.
74を互いに引き込む。このとき、ピン75と嵌合穴7
0の傾斜面によって両モジュールの中心軸、回転角、平
行度等が制度良く位置決めされる。引き込み終了後、第
16図(B)に示すように結合固定用絞り機構71によ
って両モジュールを完全に固定する。After roughly positioning both modules 68 and 74 using a propulsion device for short-distance movement and attitude control, or by RMS at a space base, both modules 68 and 74 are moved by the capture mechanism explained in FIGS. 14 and 15. ..
74 into each other. At this time, the pin 75 and the fitting hole 7
The center axis, rotation angle, parallelism, etc. of both modules can be precisely positioned by the 0-angle inclined surface. After the retraction is completed, both modules are completely fixed by the coupling and fixing aperture mechanism 71 as shown in FIG. 16(B).
次に第18図〜第30図を参照して各モジュールの制御
システムについて説明する。第18図は各モジュールの
システム構成概略図であり、モジュール中央制御装置7
7に複数個のサブシステム78、.782.・・・、7
8、が接続されており、これらの各サブシステムはモジ
ュール中央制御装置77により制御される。また、モジ
ュール中央制御装置77はモジュール間結合バス79及
びバス調停マスタ選択サブシステム80を介して他のモ
ジュールの中央制御装置に接続されている。Next, the control system for each module will be explained with reference to FIGS. 18 to 30. FIG. 18 is a schematic diagram of the system configuration of each module.
7 includes a plurality of subsystems 78, . 782. ..., 7
8 are connected, and each of these subsystems is controlled by a module central controller 77. The module central controller 77 is also connected to the central controllers of other modules via an inter-module coupling bus 79 and a bus arbitration master selection subsystem 80.
第19図はマニピユレーションモジュールのシステA[
を図であり、マニピユレーションモジュール中央制御装
置81にマニピュレータ制御サブシステム82、視覚処
理サブシステム83、推進・姿勢制御サブシステム84
、ドツキング制御サブシステム85、電源管理サブシス
テム86、通信制御サブシステム87が接続されており
、これらの各サブシステムはマニピユレーションモジュ
ール中央制御装置81により制御される。Figure 19 shows system A of the manipulation module.
The figure shows a manipulation module central control unit 81, a manipulator control subsystem 82, a visual processing subsystem 83, and a propulsion/attitude control subsystem 84.
, a docking control subsystem 85 , a power management subsystem 86 , and a communication control subsystem 87 are connected, and each of these subsystems is controlled by the manipulation module central controller 81 .
第20図は推進モジュールのシステム構成図であり、推
進モジュール中央制御装置88に視覚処理サブシステム
89、推進・姿勢制御サブシステム90、ドツキング制
御サブシステム91、iE源管理サブシステム92、通
信制御サブシステム93が接続されており、これらの各
サブシステムは推進モジュール中央制御装置88により
制御される。FIG. 20 is a system configuration diagram of the propulsion module, in which the propulsion module central control unit 88 includes a visual processing subsystem 89, a propulsion/attitude control subsystem 90, a docking control subsystem 91, an iE source management subsystem 92, and a communication control subsystem. systems 93 are connected and each of these subsystems is controlled by propulsion module central controller 88.
!21Eはマニピユレーションモジュールのマニピュレ
ータ制御サブシステム82と視覚処理サブシステム83
の構成図であり、マニピユレーションモジュール中央制
御装置81にマニピュレータ統括制御装置94及び視覚
処理制御装置101が接続されている。マニピュレータ
統括制御装置94には7自由度マニピュレータ制御装置
95及び4自由度マニピュレータ制御装置96が接続さ
れている。7自由度マニピュレータ制御装置95は6軸
リストセンサ97からの情報に基づいて、7自由度マニ
ピュレータ13を制御し、4自由度マニピュレータ制御
装置96は6軸リストセンサ99からの情報に基づいて
、4自由度マニピュレータ14を制御する。これらの6
軸リストセンサ97.99はマニピュレータの手首位置
に取り付けられた力センサである。マニピュレータ統括
制御装置94は、さらにエンドエフェクタ15,16、
エンドエフェクタ収納箱18、手首立体カメラ17、エ
ンドエフェクタ取付部98,100を制御する。! 21E is a manipulator control subsystem 82 and a visual processing subsystem 83 of the manipulation module.
, in which a manipulator integrated control device 94 and a visual processing control device 101 are connected to a manipulation module central control device 81. A seven-degree-of-freedom manipulator control device 95 and a four-degree-of-freedom manipulator control device 96 are connected to the manipulator general control device 94 . The 7-degree-of-freedom manipulator control device 95 controls the 7-degree-of-freedom manipulator 13 based on the information from the 6-axis wrist sensor 97, and the 4-degree-of-freedom manipulator control device 96 controls the 4-degree-of-freedom manipulator 13 based on the information from the 6-axis wrist sensor 99. The degree of freedom manipulator 14 is controlled. These 6
The axis wrist sensor 97,99 is a force sensor attached to the wrist position of the manipulator. The manipulator integrated control device 94 further includes end effectors 15, 16,
It controls the end effector storage box 18, the wrist three-dimensional camera 17, and the end effector mounting parts 98 and 100.
マニピュレータ統括制御装置94はセンサマニピコレー
タ制御装置103を介してセンサ用マニピュレータ20
を制御し、視覚処理制御装置101はカメラ制御装置1
02を介して照明付き立体視覚センサ19を制御する。The manipulator general control device 94 controls the sensor manipulator 20 via the sensor manipulator control device 103.
The visual processing control device 101 controls the camera control device 1.
02 to control an illuminated stereoscopic vision sensor 19.
122[マニピユレーションモジュールの推進・姿勢制
御サブシステムを示しており、マニピユレーションモジ
ュール中央制御装置81に推進・姿勢制御装置104が
接続され、この推進・姿勢制御装置104により推進・
姿勢制御アクチュエータ(推進装置等)24°及び位置
・姿勢センサ23′を制御する。122 [Shows the propulsion/attitude control subsystem of the manipulation module. A propulsion/attitude control device 104 is connected to the manipulation module central control device 81, and the propulsion/attitude control device 104 performs propulsion/attitude control.
Controls the attitude control actuator (propulsion device, etc.) 24° and position/attitude sensor 23'.
第23Cfflltマニピユレーシヨンモジユールのド
ツキング制御サブシステムを示しており、マニピユレー
ションモジュール中央制御装置81にドツキングメカニ
ズム制御装置105が接続されており、このドツキング
メカニズム制御装置1f)5はドツキング用センサ10
6、モジュール前後のドツキングメカニズム107.1
08を制御する。23 shows the docking control subsystem of the 23rd Cffllt manipulation module, in which a docking mechanism control device 105 is connected to the manipulation module central control device 81, and the docking mechanism control device 1f) 5 is connected to the docking mechanism control device 105. sensor 10
6. Docking mechanism before and after the module 107.1
Controls 08.
また、モジュール前後の電源系・信号系コネクタ109
.110、モジュール間結合バス79、電源供給ライン
111を介して各モジュールが電気的に結合される。In addition, power system/signal system connectors 109 before and after the module
.. 110, an inter-module coupling bus 79, and a power supply line 111 to electrically connect each module.
第24図はマニピユレーションモジュールの電源管理サ
ブシステムを示しており、電源管理制御12112がマ
ニピユレーションモジュール中央制御装置81により制
御される。電源管理制御袋ff1l12はマニピユレー
ションモジュールの各所への電源供給を制御しており、
例えば内蔵バッテリ113の充電状態を監視して、充電
し・たり、モジュール間コネクタを介した電源と切り換
えたりしている。FIG. 24 shows the power management subsystem of the manipulation module, where the power management control 12112 is controlled by the manipulation module central controller 81. The power management control bag ff1l12 controls the power supply to various parts of the manipulation module.
For example, the state of charge of the built-in battery 113 is monitored and charged or switched to a power source via an inter-module connector.
125図はマニビュレーションモジュールノ通信制御サ
ブシステムを示しており、マニピユレーションモジュー
ル中央制御装置81に通信制御装置114が接続されて
おり、この通信制御装置114はアンテナ駆動側ill
装置115を介してアンテナ21が取り付けられている
アンテナ駆動台116を駆動し、アンテナ21を所定の
方向に向けてから、通信処理装置117を介してアンテ
ナ21により無線通信を行うように制御している。FIG. 125 shows the communication control subsystem of the manipulation module, in which a communication control device 114 is connected to the manipulation module central control device 81, and this communication control device 114 is connected to the antenna drive side ill.
The antenna drive stand 116 to which the antenna 21 is attached is driven via the device 115 to orient the antenna 21 in a predetermined direction, and then controlled via the communication processing device 117 so that the antenna 21 performs wireless communication. There is.
第26図は推進モジュールの推進・姿勢制御サブシステ
ムを示しており、推進モジュール中央制御装置118に
推進・姿勢制御装置119が接続されている。推進・姿
勢制御装置119は、推進・姿勢制御アクチュエータ(
推進装置)35”及び位置・姿勢センサ34゛を制御す
る。航行制御装置120は遠距離移動用の推進エンジン
121と、推進・姿勢制御装置119を制御するように
なっている。FIG. 26 shows the propulsion/attitude control subsystem of the propulsion module, in which a propulsion/attitude control device 119 is connected to a propulsion module central control device 118. The propulsion/attitude control device 119 includes a propulsion/attitude control actuator (
The navigation control device 120 controls a propulsion engine 121 for long-distance movement and a propulsion/attitude control device 119.
第27図は推進モジュールのドツキング制御サブシステ
ムを示しており、推進モジュール中央制御装置118に
ドツキングメカニズム制御装置122が接続されており
、このドツキングメカニズム制gfJ装置122はドツ
キング用センサ123及びモジュール前後のドツキング
メカニズム124゜125を制御する。また、モジュー
ル前後の電源系・信号系コネクタ126,127、モジ
ュール間結合バス79及び電源供給ライン111により
モジュール間が電気的に接続されている。FIG. 27 shows the docking control subsystem of the propulsion module, in which a docking mechanism control device 122 is connected to the propulsion module central control device 118, and this docking mechanism control gfj device 122 is connected to the docking sensor 123 and the module Controls front and rear docking mechanisms 124°125. Further, the modules are electrically connected by power system/signal system connectors 126, 127 before and after the modules, an inter-module coupling bus 79, and a power supply line 111.
第28図は推進モジュールの視覚処理サブシステムを示
しており、推進モジュール中央制御装置118に視覚処
理制御装置128が接続されており、この視覚処理制御
装置128は雲台制御装置129を介して照明付き立体
視覚センサ30の取り付けられたパンチルト伸縮雲台1
30を制御し、立体視覚センサ30を所定方向に向けた
後カメラ制御装置131を介して照明付き立体視覚セン
サ30の情報を取り込むようにしている。FIG. 28 shows the visual processing subsystem of the propulsion module, in which a visual processing control device 128 is connected to the propulsion module central control device 118, and this visual processing control device 128 is connected to the propulsion module central control device 118 via a pan head control device 129 to control the illumination. A pan-tilt telescopic pan head 1 equipped with a stereoscopic vision sensor 30
After the stereoscopic visual sensor 30 is directed in a predetermined direction, information from the illuminated stereoscopic visual sensor 30 is captured via the camera control device 131.
第29図は推進モジュールの電源管理サブシステムを示
しており、推進モジュール中央制御装置118に電源管
理制御装置132が接続されている。電源管理制御装置
132は、推進モジュールの各所への電源供給及び結合
部のコネクタ及び電源供給ラインを経由した他のモジュ
ールへの電源供給を制御している。電源管理制御装置1
32は、例えば必要に応じてパドル向き・開閉制御装置
133を介して太陽電池パドル36の方向及び開閉の制
御をしたり、内蔵バッテリ134を充電したり、太陽電
池バドル36と内蔵バッテリ134の電源の切換制御を
行う。FIG. 29 shows the power management subsystem of the propulsion module, in which a power management control device 132 is connected to the propulsion module central control device 118. The power management control device 132 controls the power supply to various parts of the propulsion module and the power supply to other modules via the connector of the coupling part and the power supply line. Power management control device 1
32 controls the direction and opening/closing of the solar battery paddle 36 via a paddle orientation/opening/closing control device 133 as needed, charges the built-in battery 134, and provides a power source for the solar battery paddle 36 and the built-in battery 134. Performs switching control.
第30図は各モジュールの結合状態を示す模式図であり
、各モジュールはコネクタ69、モジュール間結合バス
79、バス調停マスタ選択サブシステム80を介して接
続されている。上述した説明及び第30図から明らかな
ように、各モジュールは中央制御装置及び各モジュール
の個別の機能、各種管理機能を制御し実行する複数のサ
ブシステムとから構成される。これらの中央制御装置及
びサブシステムの制御ソフトウェアは、モジュール間結
合バス79を介して外部から交信可能であり、従って、
通信手段をもつモジュールを介して、そのソフトウェア
を遠隔より書き換えることも可能である。また、あるモ
ジュールのサブシステムはマスタモジュールとなった他
のモジュールの中央制御装置から直接制御することも可
能である。さらに、各サブシステムに制御されるセンサ
やアクチュエータ(マニピュレータ、推進装置、カメラ
等)は、サブシステム及びモジュール中央制御装置をス
レーブ動作モードとすることによって、例えば、アンテ
ナ136,137を介して宇宙基地等の制御装置135
、あるいは地上の指令局等の遠隔地の制御装置によって
直接制御することもできる(オペレータによる遠隔操作
を含む)。FIG. 30 is a schematic diagram showing the connection state of each module, in which each module is connected via a connector 69, an inter-module connection bus 79, and a bus arbitration master selection subsystem 80. As is clear from the above description and FIG. 30, each module is comprised of a central controller and a plurality of subsystems that control and execute the individual functions and various management functions of each module. The control software of these central controllers and subsystems can be communicated externally via inter-module coupling bus 79 and thus:
It is also possible to remotely rewrite the software via a module with communication means. It is also possible to directly control the subsystems of one module from the central controller of another module, which serves as a master module. Furthermore, sensors and actuators (manipulators, propulsion devices, cameras, etc.) controlled by each subsystem can be connected to the space station via antennas 136 and 137, for example, by setting the subsystem and module central controller to slave operation mode. etc. control device 135
Alternatively, it can be directly controlled by a remote control device such as a command station on the ground (including remote control by an operator).
各モジュールのマスタとスレーブの関係は、マニピユレ
ーションモジュールが含まれる場合はそのうちの1つを
マスタとし、これ以外の場合で推進モジュールが含まれ
る場合はそのうちの1つをマスタとするのが望ましい。Regarding the relationship between master and slave of each module, if a manipulation module is included, one of them should be the master, and if a propulsion module is included in other cases, it is desirable that one of them be the master. .
また、オプションモジュールは、通常単独では使用せず
、他のモジュールの制御を受けるようにする。Further, the option module is usually not used alone, but is controlled by other modules.
発明の効果
本発明は以上詳述したように構成したので、宇宙用船外
活動ロボットに想定される各種作業に柔軟且つ効果的に
対処できる構成を取ることが可能となり、今後の宇宙進
出におけるロボットの宇宙船外活動による作業の効率化
に寄与するところが非常に大きいという効果を奏する。Effects of the Invention Since the present invention is configured as detailed above, it is possible to adopt a configuration that can flexibly and effectively deal with various tasks expected for a space extravehicular activity robot, and the robot will be used in future space exploration. This has the effect of greatly contributing to the efficiency of work through extraspace activities.
第1図はモジュール分離状態の実施例斜視図、第2図は
ORU搭載モジュール斜視図、第3図はカーゴモジュー
ル斜視図、
第4図は宇宙飛行士搭乗用モジュール斜視図、第5図は
マニピュレーションモジュールトORU搭載モジュール
と推進モジュールを組み合わせた実施例斜視図、
第6図はマニピユレーションモジュールとカーゴモジュ
ールと推進モジュールを組み合わせた実施例斜視図、
第7図はマニピユレーションモジュールと宇宙飛行士搭
乗用モジュールと推進モジュールを組み合わせた実施例
斜視図、
第8図はマニピユレーションモジュールとカーゴモジュ
ールと宇宙飛行士搭乗用モジュールと推進モジュールを
組み合わせた実施例斜視図、第9図はマニピユレーショ
ンモジュールを複数結合した状態の模式図、
第10図はマニピュレーションモジュールト推進モジュ
ールを組み合わせた実施例斜視図、第11図は作業状態
を示す実施例斜視図、第12図は作業状態を示す他の実
施例斜視図、第13図はモジュールの格納方法模式図、
第14図は捕捉機構模式図、
第15図は捕捉ステップ説明図、
第16図は結合機構断面図であり、(A>がモジュール
が離れている状態を、(B)がモジュールが結合された
状態をそれぞれ示している。
第17図は結合機構正面図であり、(A>がモジュール
の背面を、(B)がモジュールの前面をそれぞれ示して
いる。
第18図は各モジュールのシステム構成図、第19図は
マニピユレーションモジュールのシステム構成図、
第20図は推進モジュールのシステム構成図、121[
Htマニピユレーションモジ3:L−ルのマニピュレー
タ制御サブシステムと視覚処理サブシステムの構成面、
122図はマニピユレーションモジュールの推進・姿勢
制御サブシステム構成図、
第23図はマニピユレーションモジュールのドツキング
制御サブシステム構成図、
124図はマニピユレーションモジュールの電源管理サ
ブシステム構成図、
125図はマニピユレーションモジュールの通信制御サ
ブシステム構成図、
第26図は推進モジュールの推進・姿勢制御サブシステ
ム構成図、
第27図は推進モジュールのドツキング制御サブシステ
ム構成図、
第28図は推進モジュールの視覚処理サブシステム構成
図、
第29図は推進モジュールの電源管理サブシステム構成
図、
第30図は各モジュールの結合状態を示す模式%式%
13・・・7自由度マニピュレータ、
14・・・4自由度マニピュレータ、
15.16・・・エンドエフェクタ、
17・・・手首立体カメラ、
18・・・エンドエフェクタ収納箱、
19・・・照明付き立体視覚センサ、
20・・・センサ用6自由度マニピュレータ、21.3
1・・・通信用アンテナ、
23.34・・・位置センサ、
24.35・・・推進装置、
26.38.43.46・・・結合機構、30・・・推
進モジュール、
33・・・照明付き立体視覚センサ、
36・・・太陽電池パドル、
37・・・レーダ、
40・・・ORU搭載モジュール、
42・・・○RU。
47・・・カーゴモジュール、
52・・・宇宙飛行士搭乗用モジュール。Figure 1 is a perspective view of the embodiment in the module separated state, Figure 2 is a perspective view of the ORU mounted module, Figure 3 is a perspective view of the cargo module, Figure 4 is a perspective view of the astronaut boarding module, and Figure 5 is the manipulation. Figure 6 is a perspective view of an example of a combination of a modular ORU mounted module and a propulsion module. Figure 6 is a perspective view of an example of a combination of a manipulation module, a cargo module, and a propulsion module. Figure 7 is a manipulation module and an astronaut. A perspective view of an embodiment in which a boarding module and a propulsion module are combined, FIG. 8 is a perspective view of an embodiment in which a manipulation module, a cargo module, an astronaut boarding module, and a propulsion module are combined, and FIG. 9 is a manipulation module. A schematic diagram of a state in which a plurality of modules are combined, FIG. 10 is a perspective view of an embodiment in which a manipulation module propulsion module is combined, FIG. 11 is a perspective view of an embodiment showing a working state, and FIG. A perspective view of the embodiment, FIG. 13 is a schematic diagram of the method of storing the module,
Figure 14 is a schematic diagram of the capture mechanism, Figure 15 is an explanatory diagram of the capture step, and Figure 16 is a sectional view of the coupling mechanism, where (A> shows the state in which the modules are separated, and (B) shows the state in which the modules are coupled. Fig. 17 is a front view of the coupling mechanism, where (A> shows the back side of the module and (B) shows the front side of the module. Fig. 18 is a system configuration diagram of each module. , Fig. 19 is a system configuration diagram of the manipulation module, Fig. 20 is a system configuration diagram of the propulsion module, 121[
Ht Manipulation Module 3: Configuration of L-L's manipulator control subsystem and visual processing subsystem, Figure 122 is a configuration diagram of the propulsion/attitude control subsystem of the Manipulation Module, Figure 23 is the configuration of the Manipulation Module's Manipulation Module. Docking control subsystem configuration diagram, Figure 124 is the power management subsystem configuration diagram of the manipulation module, Figure 125 is the communication control subsystem configuration diagram of the manipulation module, and Figure 26 is the propulsion/attitude control subsystem of the propulsion module. Figure 27 is a diagram of the docking control subsystem of the propulsion module, Figure 28 is a diagram of the visual processing subsystem of the propulsion module, Figure 29 is a diagram of the power management subsystem of the propulsion module, and Figure 30 is a diagram of each Schematic % formula showing the combined state of modules 13... 7 degree of freedom manipulator, 14... 4 degree of freedom manipulator, 15.16... end effector, 17... wrist stereoscopic camera, 18... end Effector storage box, 19... Stereoscopic vision sensor with illumination, 20... 6 degrees of freedom manipulator for sensor, 21.3
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Communication antenna, 23.34... Position sensor, 24.35... Propulsion device, 26.38.43.46... Coupling mechanism, 30... Propulsion module, 33... Illuminated stereoscopic vision sensor, 36...Solar battery paddle, 37...Radar, 40...ORU mounted module, 42...○RU. 47... Cargo module, 52... Astronaut boarding module.
Claims (7)
うための複数のマニピュレータと、環境認識用センサと
、自己の位置・姿勢の計測手段と、近距離移動用の推進
手段と、姿勢制御手段と、通信手段とを具備したマニピ
ュレーションモジュールと、 遠距離移動用の推進手段と、自己の位置・姿勢の計測手
段と、近距離移動用の推進手段と、姿勢制御手段と、通
信手段とを具備した推進モジュールとから構成し、 前記マニピュレーションモジュール及び推進モジュール
は前後にそれぞれ共通の結合機構及び被結合機構を有し
、 マニピュレーションモジュール及び推進モジュールをサ
ンドイッチ状に結合・分離可能に構成したことを特徴と
する宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。(1) A space extravehicular activity robot includes at least a plurality of manipulators for performing work, a sensor for environment recognition, a means for measuring its own position and orientation, a means for propulsion for short-distance movement, and a means for controlling posture. a manipulation module equipped with a means of communication, a means of propulsion for long-distance movement, a means of measuring one's own position and attitude, a means of propulsion for short-distance movement, a means of attitude control, and a means of communication. The manipulation module and the propulsion module have a common coupling mechanism and a coupled mechanism at the front and rear, respectively, and the manipulation module and the propulsion module are configured to be able to be coupled and separated in a sandwich-like manner. A modular system for space extravehicular robots.
特有な機能を提供するオプションモジュールをさらに含
み、該オプションモジュールは前後に請求項1記載と共
通の結合機構及び被結合機構を有し、マニピュレーショ
ンモジュール、推進モジュール及びオプションモジュー
ルをサンドイッチ状に結合・分離可能に構成したことを
特徴とする請求項1記載の宇宙用船外活動ロボットのモ
ジュール化方式。(2) It further includes an optional module that provides functions specific to various tasks envisioned for the space extravehicular activity robot, and the optional module has a coupling mechanism and a coupled mechanism common to those described in claim 1 at the front and rear thereof. 2. The modular system for a space extravehicular activity robot according to claim 1, wherein the manipulation module, the propulsion module, and the option module are constructed so that they can be combined and separated in a sandwich manner.
結合バスを介して、結合された各モジュール間の通信を
可能にしたことを特徴とする請求項1または2記載の宇
宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。(3) The module of the space extravehicular activity robot according to claim 1 or 2, characterized in that communication between the connected modules is enabled via the bus arbitration master selection subsystem and the inter-module connection bus. method.
結合バスを介したモジュール間通信方式をとることによ
って、前記各種モジュールの中から任意のモジュールの
組合せを選択し、任意の順番で前記各種モジュールを結
合可能としたことを特徴とする請求項1または2記載の
宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。(4) By using an inter-module communication method via the bus arbitration master selection subsystem and the inter-module coupling bus, any combination of modules can be selected from among the various modules, and the various modules can be combined in any order. 3. The modular system for a space extravehicular activity robot according to claim 1 or 2, wherein
することにより、宇宙基地構造体に各モジュールを積層
して格納することを特徴とする請求項1又は2記載のモ
ジュール化された宇宙用船外活動ロボットの格納方法。(5) The module for use in space according to claim 1 or 2, characterized in that each module is stacked and stored in a space base structure by connecting the coupling mechanism and the coupled mechanism of each module. How to store an extravehicular robot.
を有するリモートマニピュレータシステムを設け、該リ
モートマニピュレータシステムの結合機構で前記各モジ
ュールの一つを結合して、請求項1または2記載のモジ
ュール化された宇宙用船外活動ロボットをリモートマニ
ピュレータシステムにより制御することを特徴とする宇
宙用船外活動ロボットの制御方法。(6) A remote manipulator system having a coupling mechanism similar to the coupling mechanism is provided in the space base structure, and one of the modules is coupled by the coupling mechanism of the remote manipulator system. A method for controlling a space extravehicular activity robot, which comprises controlling a modularized space extravehicular activity robot using a remote manipulator system.
形状とし、中心軸方向の前後に前記結合機構及び被結合
機構を有することを特徴とする請求項1または2記載の
宇宙用船外活動ロボットのモジュール化方式。(7) The shape of each module is a polygonal prism (including a cylinder)
3. The modular system for a space extravehicular activity robot according to claim 1, wherein the robot has a shape and has the coupling mechanism and the coupled mechanism at the front and rear in the direction of the central axis.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63173820A JP2585382B2 (en) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | Modularization of space-based spacecraft robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0224073A true JPH0224073A (en) | 1990-01-26 |
JP2585382B2 JP2585382B2 (en) | 1997-02-26 |
Family
ID=15967759
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---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-07-14 JP JP63173820A patent/JP2585382B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2585382B2 (en) | 1997-02-26 |
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