JPS6150783A

JPS6150783A - 宇宙用マニピユレ−タ

Info

Publication number: JPS6150783A
Application number: JP17239284A
Authority: JP
Inventors: 克彦山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1986-03-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、宇宙構築物わるいは人工術」、などに取り付
けられて所定の装置などの据付、組立などの作業を行な
う宇百用マニピュレータに関するものである。

〔従来技術〕

従来の宇宙用マニピュレータとしては、米国によって実
施されているスペースシャトル計画で使用されているも
のがある。この計画では、リモート・マニピュレータ・
システム（ＲＭＳ）の中で宇宙用マニピュレータが使用
されている。この宇宙用マニピュレータが第４図及び第
５図に示されている。

これらの第４図及び第５図において、宇宙用マニピュレ
ータ００は、２つのアームプーム（６）ヲ有していると
ともに、６つのジヨイント（ｌＩ→を有している。各ジ
ヨイントα→の自由度すなわち回転方向は矢印Ｆで示さ
れている。ジヨイント０４のうち最先端のものＶＣは、
エンドエフェクタ（ＩＱが設けられている。

次に、第５図ＶＣは、第４図に示す宇宙用マニピュレー
タ００の制御ブロック図が示されている。この第５図に
おいて、宇宙用マニピュレータＱＩ３のジヨイントＱ４
Ｖｃは、回転の角度・角速度を検知するセンサ（１）が
取付けられている。このセンサ（４）の出力は、表示装
置（ハ）に入力されている。他方、宇宙用マニピュレー
タα０の駆動は、制御装置（ハ）によって行なわれるよ
うになっており、この制御装置（ハ）１て対する＋１１
１１＠指令は、マニピュレータを操縦するオペレータ翰
による操作端（至）の操作によって行なわれるようＶＣ
なっている。また、表示装置η（イ）ＶＣにＴＶカノラ
ぐりが接続されており、オペレータｃ！１＞ｈ、直接（
第５図「３２」参照）又は表示装置（イ）及びＴＶ右カ
メラ０を介して間接的に宇宙用マニピュレータθ０を監
視でさるようになっている。

次に以上のように構成されたＲＭＳの動作について説明
する。第４図に示す宇宙用マニピュレータ（１０は、６
個のジヨイント（ｌ→を有しており、自由度が６である
から、基本的な作業を行なうことができる。

ＲＭＳは、主としてオペレータ（至）による手動操作で
操縦される。この場合には、ＴＶカノラくりに中　　　
よっテ宇宙用マニピュレータ（１０の姿態が表示装置（
イ）に表示されるとともに、センサ（イ）によってエン
ドエフェクタ００の位置・姿勢を衣わす信号が表示装置
（イ）に入力され、所定の表示が行なわれる。オペレー
タ（ハ）は、表示装置（イ）の表示に従って１・ψｒ「
瑞（至）を操作する。

また、オペレータ（イ）は、直接宇宙用マニピュレータ
ＯＱを観察することもでき（第５図「６２」参（１ζり
この直接観察によって得られた情報から操作端翰を操作
する。

操作端（ハ）が操作されると、該当する信号が１ｔｉｌ
ｌ仰装置（ハ）に入力される。この制御装置ｌ（財）Ｖ
Ｃげ、セ／す（イ）からの角度・角速度を衣わす信号も
人力さｔしている。これら入力される信号に基づいて１
ラリシυ装置（ハ）ハ、宇宙用マニピュレータα０の各
ジヨイント０に対し、駆動信号を出力する。これらの駆
動１６号によって各ジヨイント←→が駆動され、エンド
エフェクタ（ＩＱがオペレータ（ハ）の指令する方向に
移Ｋｂする。

ところで、以上のような従来のＲＭＩ−ｊ、基本的な作
業を行うことはでさるものの組立作業などの細かい作菓
に対して特に考慮されたものではなく、例工ばエンドエ
フェクタαＱＶｃ働く力を検１ｔｉすることができず、
アームブーム０２の柔軟性の影響でエンドエフェクタａ
Ｑに振動が発生するなど、細かい作業を行うには必ずし
も好ましくないという不都合がるる、〔発明の概要〕本発明はかかる点に８みてなされたものでるり、広範囲
にわたって、細かい精度の要求される作業を行うことが
できる宇宙用マニピュレータを提供することをその目的
とするものでろる。

すなわち本発明は、第１のマニピュレータと、これの先
端に取付けられるｖｇ２のマニピュレータとｔ含み、第
１のマニピュレータによってｅ？ｔ　略（７）位Ｎｔ制
御を行い、第２のマニピュレータｒｃよって細部の位置
制御と力制御とを行うようにした宇宙用マニピュレータ
によって前記目的を達成しようとするものである。

〔発明の゛一実施例〕

以下、本発明にかかる宇宙用マニピュレータを添附図面
に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

なお、上述した従来例と同様の構成部分については同一
の符号を用いることとする。

第１図ＶＣは、本発明にかかる宇宙用マニビュＶ−夕の
一実施例が示されている。この図において、宇宙用マニ
ピュレータ（１００）Ｈ１宇宙ＭＡ物や人工衛星などに
取付けられる大型マニピュレータ（１ｏ２）　　と、こ
の大型マニピュレータ（１０２）の先端に取付けられる
高剛性の小型マニピュレータ（１０４）とによって構成
されている。

宇宙用マニピュレータ（１００）Ｈ１９個のジヨイント
（１０６）を■しており、各ジヨイントの自由度すなわ
ち回転方向は、矢印Ｆで示されている。

ジヨイント（１０６＞間にはアームブーム（１０Ｂ）が
適宜設けられており、最先端ＶｃＶ′ｉ、エンドエフェ
クタ（１１０）が設けられている。また、このエンドエ
フェクタ（１１０）ｌ’ｌｊ、これに働ぐ力・トルクの
少なくともいずれか一万を検出する力／トルクセンサ（
１１２）が設けられているうの図において、大型マニピ
ュレータ（１０２）ＶＣａ、各ジヨイント（１０６）に
角度・角速度検出用のセンサ（１１４）が設けられてお
り、このセンサ（１１４）の出力は、成子装ｒ／ｌ、（
１１６）Ｉｃ人力されている。

小型マニピュレータ（１０４）には、各ジヨイント（１
０６）Ｖｃ角匿・角速度検出用のセンサ（１１Ｒ）が設
けられており、このセンサ（１１８）の出力は、氏子装
置（１１６）に人力されている。

成子装置（１１６）には、宇宙用マニピュレータ（１０
０）　の姿態（ｉ−観察するＴ　ｖ力、ｓ　ラ（１２０
）カ接続さｎでおり、宇宙用マニピュレータ（１００）
の姿態が表示されるようになっている。また、オペレー
タ（イ）は、直接宇宙用マニピュレータ（１００）の姿
態を観察することがでさるようになっている（第２図（
１２２）参照）。

オペレーションを行う操作端（１２４）に、制（財）Ｐ
Ｉ（１２６）Ｋ接Ｈさｎており、制御装置１ｉ２（１２
６）に、大型マニピュレータ（１０２）及び小型マニピ
ユレー４（１ｏ４）ＶＣ接続されている。この制御装置
（１２６）には、操作端（１２４）からの指令信号の他
に、センサ（１１２）、（１１４）、（１１８）の信号
が人力されており、これらの信号に基づいて宇宙用マニ
ピュレータ（１００）の駆動が行なわれるようになって
いる。

次に、上記実施例の全体的作用を第３図に示すような場
合を想定して説明する。

第３図は、宇宙用マニピュレータ（１００）による作業
の一例を示すものであり、物体（１３０）ｔ’ｆｍ対し
てペイロード（１３２）を据え付ける作条である。例え
ば、ミッション機器を宇宙用マニピュレータ（１００）
を用いて宇宙構築物のある位置に投置する場合を想定す
ると、物体（１３０）ｔ−ｔ、宇宙構築物に対応し、ミ
ッション機器がペイロード（１３２）に対応することと
なる。

この第３図に示すような組立作業では、ペイロード（１
３２）の位置を保ちながら同時にペイロード（１３２）
を相手側の物体（１３０）に所定の押圧力でＸ方向に押
し付ける必要かめる。このためオペレーション、まス大
型マニピュレータ（１０２）によって広い作業範囲でペ
イロード（１３２）の概略の位置を制御し、更に小型マ
ニピュレータ（１０４）によって細部の位置決めを行う
。すなわち、オペレータ（イ）は、直接に、るるいはＴ
Ｖ右カメラ１２０）及び成子装Ｒ（１１６）により間接
に宇宙用マニピュレータ（１００）の姿態を観察し、更
に成子装置（１１６）Ｋよって各ジヨイント（１０６）
の角度・角速度のデータを得て操作端（１２４）を操作
する。

このため指令信号が制御装置（１２６）に人力され、更
に制御装置（１２６）から駆動信号が大型マニピュレー
タ（１０２）Ｋ入力されて概略の位置制御が行なわれる
。次に、同様にして小型マニピュレータ（１０４）が駆
動されて細部の位置決めが行なわれる。

他方、Ｘ方向の押圧力の制御ｔ−ｔ、力／トルクセンサ
（１１２）から得られるデータに基づいて小型マニピュ
レータ（１０４）をＸ方向に力制御することにより行な
われる。

これらの制御ＶＣは、操作端（１２４）が用いられるが
、小型マニピュレータ（１０４）の操作１ｃｅ−ｔ、カ
フィードバックを行なうことのでさるパイラテラル方式
の操作端を用いれば作業性の向上が期待できる。また、
ペイロード（１３２）　　のＸ方向の位置は、物体に押
し付けることで常に高１度ＶＣ保たれることとなり、作
業用のガイドに沼ってペイロード（１３２）を動かすよ
うな作業も実行できる。

以上のような力制御を併用した宇宙用マニピュレータ（
１００）による組立作業は力／ドルクセ／す（１１２）
を用いれば大型マニビエレータだけでも原理的に実現で
きるが、大型マニピュレータ（１０２）だけではアーム
プーム（１０８）のもつ弾性振動の影響や大型のブーム
による精肋の劣化を補償することは困難なので、高精度
の位置制御や力制御？行なうことは難しくなる。

なお上記実施例ではオペレータ（イ）が宇宙用マニピュ
レータ（１００”）を手動操作する場合を示したが、位
置制御や力制御の一部あるいは全部全白・）山制御する
場合でも同じ構成で同様の効果がイ：ｔられる。また、
小型マニピュレータ（１０４）ｆモジュール化して必要
に応じて着脱するような構ユ六にしても小型マニピュレ
ータ（１０４）を装着した状態で同様の効果が得られる
。壕だ上記実施例では犬ＷＪ、　マニピュレータ（１０
２）の自由度が３、小型マニピュレータ（１０４）の自
由度が６の場合を示したが、これらの自由度数にマニピ
ュレータのｆ′ｃ、業内容によって適宜定めればよく、
定まったものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による宇宙用マニピュレー
タによれば、大型マニピュレータの先に小型マニピュレ
ータを取り付け、概略の位置制御を大型マニピュレータ
で行うとともに、細部の位置制御及び圧力制御を小型の
マニピュレータで行うこととしたので、広い作業範囲に
おいて細かい作′ｐＪを行なうことがでさるという効果
がろる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる宇宙用マニピュレータの一実施
例を示す斜視図、第２図は第１図に示すマニピュレータ
の制御ブロック図、第６図はマニピュレータによる作業
の一例を示す説明図、第４図は従来の宇宙用マニピュレ
ータを示す斜視図、第５図は姶４図のマニピュレータの
制御ブロック図である。（１００）・・・宇宙用マニピュレータ、（１０２）・
・大型マニピュレータ、（１０４）・・・小型マニピュ
レータ、（１１２）・・・力／トルクセンサ、（１１４
）　、　（１＊Ｒ）・・・センサ、（１２６）・・・制
御装置。なお、各図中同一符号・は、同−又は相当部分を示すも
のとする。代理人　弁理士　木　村　三　朗手続補正書（自発）昭和５９年１２　月２６　ｒ］特３Ｔ庁長官１り１　、　”Ｉ；　ｆ’ｌの表示　　　特願昭　５９−１
７２３９２号２、多と明の名称宇宙用マニピュレータ３、補正をする者代表者片山仁へ部４、代理人５、ｔ−、補正の対象明細書の「発明の詳細な説明」の欄。Ｇ、　？ｌｌｌ正の内容（１）明細書第６頁第１６行の「の少な（ともいずれか
一方」を削除する。以　　　上 −ｉス犬

Claims

【特許請求の範囲】宇宙環境における作業に用いる宇宙用マニピュレータに
おいて、該宇宙用マニピュレータは、第１のマニピュレータと、
これの先端に取付けられる第２のマニピュレータとを含
み、前記第１のマニピュレータは概略の位置制御に用いられ
、前記第２のマニピュレータは細部の位置制御と力制御に
用いられることを特徴とする宇宙用マニピュレータ。