JPH01295772A

JPH01295772A - 宇宙用ロボット

Info

Publication number: JPH01295772A
Application number: JP63122780A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sato; 佐藤　好章; Yukio Tanaka; 幸雄田中; Sadao Mikami; 三上　定夫
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1989-11-29

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】［産業上の利用分野］本発明は、宇宙発電ステーション、宇宙工場。

宇宙プラットホーム、フリーフライヤ、宇宙基地等の建
設作業や、上記基地のメインテナンス、点検１部品資財
の補給、生産物の持ち帰りに直接当たる作業や、個々の
装置の形態は異なるがシステム概念として有効に活用で
きる深海あるいは汚染環境での作業などにも適用可能な
宇宙用ロボットに関する。

［従来の技術］スペースシャトルあるいは宇宙ステーション構想に基づ
いて、アメリカ、ヨーロッパ等においては、宇宙空間で
行なわれる組立て作業や修理作業などに対して次に示す
ような構想がねられてきた。

・フランス／オランダによるＨ　Ｅ　ＲＡ　（、Ｈｅｒ
ｍｅｓＲｏｂｏｔ　　Ａ　ｒ＋ｇ）・西ドイツによるＲ　ＯＴ　Ｅ　Ｘ　（Ｒｏｂｏｔｉｃ
ｓＴ　ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｅ　ｘｐｅｒｌｍｅｎｔ　
）ΦイタリアにおけるＡ　Ｓ　Ｍ　Ｖ　（Ａ　５ｓｅＩ
ＩｂｉｙＳ　ｅｒｖｉｃ４ｎｇ　　Ｍ　ａｎｎｅｄ　Ｖ
　ｅｈｉｃｌｅ）・アメリカにおけるＦ　Ｔ　Ｓ　（Ｆ
　ｌｉｇｈｔＴ　ｃｌｅｒｏｂｏｔｉｃ　　Ｓ　ｃｒｖ
ｉｃｅｒ　）［発明が解決しようとする課題］従来の宇宙用ロボットには次に示すような問題点があっ
た。

（１）作業の種類ごとにロボットが開発、設計されてい
たことにより、・今後も作業ごとにロボットを開発、設計していく必要
があるため、莫大な開発費用を要する。

・夫々のロボットのハード、ソフト両面において互換性
がなく、インターフェースも標準化されていない。

・部品の種類が多くなり、ロボットのメインテナンスを
行ないにくい。

・多種、多様の型式のロボットを操作するには、複数の
操作系を必要とした。

等の欠点があった。

（２）万能型ロボットとして開発されたものは、非常に
大型であり、小回りが効かないために作業の種類が限定
された。

（３）長期間の宇宙飛行の経験から次のことが指摘され
改善が望まれている。

・複雑な構造のものは宇宙において故障し易い。

・船内外の様々な作業などに幅広く対処できるロボット
が必要である。

・自己で補用品を調達できる者であることが必要がある
。

・自立性の高いロボットである必要がある。

そこで本発明は、構造が単純であり、信頼性が高く、汎
用性があり、しかも製造コストの低い宇宙用ロボットを
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は上記
課題を解決し目的を達成するために次に示すような手段
を講じた。

（１）知覚機能、知能、コミユニケイジョン、作動機能
、移動機能などの基本的構成のうちいずれか一つを備え
た構成モジュールをつくり、これらを有機的に結合可能
にする。

（２）各構成モジュールは、当該構成モジュールの持つ
機能を単体でも発揮できるようにすることで、宇宙にお
いて直面する様々な作業の要求に対応できるようにする
。

（３）将来発生すると思われる作業に対しては、新たな
構成モジュールを結合することが可能なようにする。

（４）各宇宙用ロボット間および各構成モジュール間に
おいて、機械的、電気的なインターフェースは、標準化
し、統一化する。

（５）宇宙空間で作業する場合、新たな作業の要求に対
してマニピュレータ機能を備えた構成モジュールは、当
該作業に適応する編成を自動的に行えるようにする。ま
た、使用後の分散した構成モジュールをマニュピレータ
を用いることにより回収できるようにする。

（６）宇宙空間で作業する場合、新たな作業の要求に対
して当該ロボットが対応可能なようにするため、各構成
モジュールの容量を可能な限り小さくすると共に、当該
作業に必要のない構成モジュールを削除できるようにす
る。

（７）有人操作の可能な構成モジュールを編成可能とす
る。

［第１実施例］第１図（ａ）（ｂ）は宇宙ロボットの第１実施例の構成
を示す斜視図で、第２図は同ロボットおよび外部操作系
の構成を示すブロック図である。

視覚システム１は人間の目に相当し、レンズおよび光学
センサ等により構成される。

この視覚システム１は宇宙用ロボットの移動やドツキン
グの際に目標を捕捉する。また、マニピュレータ等によ
る作業のときには、対象物とエンドエフェクタ９との相
対位置を捕え、遠隔監視や画像フィードバック制御を可
能とする。

マニピュレータシステム２は人間の腕に相当し、複数の
リンク、関節等により構成されている。このため、リン
クの伸縮や関節での回転、旋回が自在に行なえるので、
大きな自由度を持っている。

また、駆動系に内蔵されモータ、アクチュエータ等は、
機構系・電装系インターフェース１１を介して電力、熱
制御媒体、制御信号等の供給を受けることにより作動す
る。

推進φ姿勢制御システム３は人間の足に相当し、複数個
の噴射ジェットと噴射制御機構と推薬タンクとを備えて
おり、制御システムにより自律的に駆動するとともに、
操作システム又は中央操作システムにより制御され、各
軸方向に対して回転。

平行移動を行うことが可能となる。

通信システム４は人間の耳１口に相当し、各種のバンド
幅の指向性アンテナを含む送受信装置である。中央シス
テムからのコマンド、データ送信。

テ１ノメータ通信を受信し、制御システムに伝達すると
共に、宇宙用ロボットの情報を中央操作システム２１に
送出する。

制御システム５は人間の頭脳に相当し、宇宙用ロボット
システムの動作制御、故障診断、伝送データ処理等を実
行するコンピュータシステムにより構成されている。

電源システム６は、宇宙用ロボットシステムのマニピュ
レータ用モータ、熱制御装置駆動モータ。

各制御電子機器などで用いる電力を供給するためのバッ
テリを備え、適宜充電される。

熱制御システム７は、マニピュレータの可動部。

制御装置などの強制冷却を行うための装置である。

フレーム８は、宇宙用ロボットを構成するボディ部であ
り、各種構成モジュールが取付は又は内装可能な構造と
なっている。

エンドエフェクタ９は、人間の手先に相当し、マニピュ
レータ２の先端に取付けることにより細かい操作を行う
ことが可能となる。

操作システム１０は、ロボットシステムを有人操作でき
るようにするための装置であり、操作盤。

飛行士の搭乗台１等により構成されている。

機構系・電装系インターフェース１１は、各構成モジュ
ールを機械的結合、流体管結合、電力および信号用コネ
クション等、機能的に結合するためのインターフェース
であり、自動着脱が行なえる。また、個々の作業に応じ
て提供される装置と構成モジュールとの間には特殊なコ
ネクタが準備される。ｌｌａはロボットシステム２０を
有人により操作する際の軌道船とフレーム８との間のイ
ンターフェースである。

ツール箱１２は、エンドエフェクタ９等の汎用ツールを
保管し、必要に応じて取出し可能な如く設けられている
。

中央操作システム２１は、宇宙用ロボットシステムを遠
隔操作し、監視するための装置であり、電装系インター
フェース２２１表示システム２３゜制御システム２４．
電源システム２５１通信システム２６．操作システム２
７により構成される。

この中央操作システム２１は地上または軌道船上に設置
され、この中央操作システム２１と宇宙用ロボットシス
テム２０との間の情報は、各種の周波数バンドを用いた
無線または有線により送信。

受信が行なわれる。

以下、上記構成の第１実施例について、その動作ないし
機能について説明する。フレーム８に制御システム５．
電源システム６、熱制御システム７を内蔵し、上記フレ
ーム８の頂部に視覚システム１と通信システム４とを取
付け、前記フレーム８の底側部には推進・姿勢制御シス
テム３を取付ける。また、必要に応じて複数個のマニピ
ュレータ２をフレーム８の周側部に取付け、その先端に
は所要のエンドエフェクタ９を取付ける。また単独の機
能性が要求されるときは、フレーム８の背面部に操作シ
ステム１０を取付けてオペレータＭが搭乗し当該ロボッ
トを操作するか、または地上あるいは軌道船内に設置さ
れた中央操作システム２１から当該ロボットに対して操
作信号を送出することにより当該ロボットの方向制御を
行ないながら移動し、目標である対象物に接近する。そ
して、マニピュレータ２により作業を行う。第１図およ
び第２図に示した宇宙用ロボットの構成は上記構成モジ
ュールの全てが取付けられ、万能機能を有するように構
成されており、当該作業に応じて他の構成モジュールま
たは部品を削除、追加することができる。

［第２実施例］第３図は本発明の第２実施例の構成を示す斜視図で、第
４図は外部操作系を含む構成を示すブロック図である。

第３図および第４図中、第１図および第２図と同一部分
には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

１１は、船内別置の台車システム３０と宇宙用ロボット
システムとの間の情報の授受を仲介する機構系・電装系
インターフェースである。３１は宇宙用ロボットの作業
の対象となる操作盤である。

宇宙用ロボットまたは人が、マニピュレータ２を、船内
に予め設置された台車システム３０に機構系・電装系イ
ンターフェース１１を介して取付ける。

こうすることにより、船内で人による作業が困難な場合
、オペレータＭが中央操作システム２１を操作すること
により、当該ロボットは制御盤３１等の作業対象を操作
することができる。

［第３実施例］第５図は本発明の第３実施例の構成を示す斜視図で、第
６図は外部操作系を含む構成を示すブロック図である。

第５図および第６図中、第１図および第２図と同一部分
には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

フレーム８に制御システム５．電源システム６゜熱制御
システム７を内装し、かつ上記フレーム８に機構系・電
装系インターフェース１１を介して視覚システム１．推
進・姿勢制御システム３１通信システム４を取付けられ
た宇宙用ロボットをコントロールすることにより、対象
物（不図示）の作動状態を中央操作システム２１の表示
システム２３により監視１点検することが可能である。

中央操作システム２１から当該ロボットシステム２０に
向けて監視を必要とする対象物に向けてランデブーする
ように制御することにより、当該ロボット２０は自己の
装備する推進・姿勢制御システム３により対象物に向け
てランデブー行動を実行する。そして当該対象物の作動
状態を視覚システム１により捕えた画像情報を通信シス
テム４から中央操作システム２１に向けて送出する。中
央操作システム２１は、受信した対象物の状態を示す画
像を表示システム２３により表示し、オペレータＭは対
象物の状態を監視する。

［第４実施例］第７図は本発明の第４実施例の構成を示す斜視図で、第
８図は外部操作系を含む構成を示すブロック図である。

第７図および第８図中、第１図および第２図と同一部分
には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

フレーム８に制御システム５．電源システム６゜熱制御
システム７を内蔵し、かつ視覚システム１゜マニピュレ
ータ２を取付けられた宇宙用ロボットは、機構系・伝送
系インターフェース１１を介して軌道船４０に接続され
る。この際、軌道船４０に特殊コネクタを取付ける作業
は、予め人により行なわれるかまたは宇宙空間において
別の宇宙用ロボットシステムにより行なわれる。オペレ
ターＭは操作システム２７を操作することにより、当該
ロボットシステム２０は宇宙空間において作業を行う。

なお、当該ロボットが内蔵している制御システム５．電
源システム６、熱制御システム７に代用可能な制御系、
ｆ！源系、熱制御システム系が軌道船４０内にある場合
、当該ロボットに前記制御システム５、電源システム６
、熱制御システム７を組込む必要はない。

［第５実施例］第９図は本発明の第５実施例の構成を示す斜視図で、第
１０図は外部操作系を含む構成を示すブロック図である
。第９図および第１０図中、第１図および第２図と同一
部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

′　　フレーム８に制御システム５．電源システム６゜
熱制御システム７を内蔵し、かつ上記フレーム８に機構
系／電装系インターフェース１１を介して視覚システム
１．マニピュレータ２．推進姿勢制御システム３１通信
システム４を取付けた宇宙用ロボットは、地上または軌
道船内の中央操作システム２１からの制御信号により運
搬物５０をマニピュレータ２およびエンドエフェクタ９
により保持し、運搬物５０を運搬目標位置まで運搬する
。

なお本実施例は上述した実施例に限定されるものではな
い。本発明は宇宙において用いられるロボットを機能別
に開発された構成モジュールを適宜組合わせることによ
り編成し、作業を行なわせることが可能な宇宙用ロボッ
トであるため、各構成モジュールの編成およびそのロボ
ットの使用態様について種々変形実施可能であるのは勿
論である。

［発明の効果］本発明によれば、次のような作用効果を奏する。

（１）必要最小限の構成モジュールにより編成すること
が可能であるので省エネルギー効果および省電材の効果
があると共に、ロボットの容量が小さくなることにより
ロボットに必要な作業空間が狭くなり、様々な作業に用
いることが可能となる。

（２）作業に要する部材数が最少であるため、事故発生
の可能性が最小限に抑えることが可能となり、信頼性が
向上する。

（３）夫々の構成モジュールに対する互換性、インター
フェースの共通性によてロボットシステムおよび制御系
などが単純化され、サービス性が向上し、寿命を延ばす
ことが可能となる。

（４）構成モジュールの更新、追加が可能であるため、
作業の種類毎にロボットシステムの設計。

開発をする必要がなくなり、莫大なコストメリットが生
じる。

（５）本発明である宇宙用ロボットに有人操作システム
を組込むことにより、宇宙空間において様々な作業が実
行可能となる。

かくして構造が単純であり、信頼性が高く、汎用性があ
り、しかも製造コストの低い宇宙用ロボ。

ットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す斜視図であり、第２
図は外部操作系を含む第１実施例の構成を示すブロック
図であり、第３図は本発明の第２実施例を示す斜視図で
あり、第４図は外部操作系を含む第２実施例の構成を示
すブロック図であり、第５図は本発明の第３実施例を示
す斜視図であり、第６図は外部操作系を含む第３実施例
の構成を示すブロック図であり、第７図は本発明の第４
実施例を示す斜視図であり、第８図は外部操作系を含む
第４実施例の構成を示すブロック図であり、第９図は本
発明の第５実施例を示す斜視図であり、第１０図は外部
操作系を含む第５実施例の構成を示すブロック図である
。１・・・視覚システム、２・・・マニピュレータ、３・
・・推進・姿勢制御システム、４・・・通信システム、
５・・・制御システム、６・・・電源システム、７・・
・熱制御システム、８・・・フレーム、９・・・エンド
エフェクタ、１０・・・操作システム、１１・・・機構
系・電装系インターフェース、２０・・・ロボットシス
テム、２１・・・中央操作システム、２２・・・電装系
インターフェース−ス、２３・・・表示システム、２４
・・・制御システム、２５・・・電源システム、２６・
・・通信システム、２７・・・操作システム、３０・・
・台車、３１・・・操作盤、４０・・・軌道船。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦図面の序′ｉ：（約８に変更なし）（ａ）第１図第３図第５図第７図第９図手続補正書昭和６３年６月１７日、特許庁長官　古　１）文　毅　殿１、事件の表示特願昭６３−１２２７８０号２、発明の名称宇宙用ロボット３、補正をする者事件との関係　特許出願人Ｃ６２０）三菱重工業株式会社４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号Ｕ＆Ｅビル〒ｉｏ
ｏ　　電話０３（５０２＞３１８１　（大代表）願出に
最初に添附した図面の浄書別紙のとおり（内容に変更なし）

Claims

【特許請求の範囲】

作業に必要な基本的な機能および独立した機能を備える
構成モジュールと、上記構成モジュール同士による電気
的、機械的連結が可能な標準化されたインターフェース
を含む編成手段とを備えたことを特徴とする宇宙用ロボ
ット。