JPH0871964A

JPH0871964A - 回転機器捕獲装置

Info

Publication number: JPH0871964A
Application number: JP6215815A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kito; 克巳鬼頭
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】宇宙空間を回転しつつ航行している宇宙機を
捕獲するための、回転機器捕獲装置を提供する。【構成】宇宙船１の側面に突設され、回転する宇宙機
の回転面に対向させたアダプタに嵌脱自在に連結され、
駆動モータを内蔵する本体部５と、駆動モータのシャフ
トに連結された中央部から外方向へ伸縮できる伸展アー
ム１１を具えた回転部８と、伸展アーム１１の先端に伸
展アームと直交する枢軸で基端部が連結され、先端部に
把持装置１３を具えた先端アーム１２と、把持装置１３
を、捕獲を行う宇宙機の捕獲位置へ誘導するため、把持
装置１３と宇宙機器の相対位置を認知するモニタ装置と
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転状態にある機器
（以下回転機器という）等の物体を捕獲するための装置
に係り、特に、回転運動をしないで航行する静止状態の
宇宙船に装着されて、宇宙空間を回転しながら航行する
衛星等の回転機器としての、宇宙機を捕獲するために好
適な回転機器捕獲装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転機器を、静止状態にされた捕獲機に
設けた把持装置で掴み連結等を行う必要が生じることが
ある。例えば、クレーン等で搬送している物品を所定の
場所に搬入するため、回転を止め方向決めを行う必要が
ある場合などである。

【０００３】また、宇宙船が宇宙空間を飛行中に、衛星
等の他の宇宙機に対するサービスや、輸送などを目的と
して、回転運動を伴う任意の運動をしながら航行してい
る当該宇宙機を捕獲しなければならないときがある。こ
のような目的で、宇宙空間で衛星等の宇宙機を捕獲する
場合、従来、大別して次の２つの方法によって行われて
いる。（１）宇宙船の乗員の船外活動による人力捕獲（２）宇宙船に装着したマニピュレータ操作による捕獲しかしながら、（１）の方法による人力捕獲では、船外
活動を行う乗員に対する危険が大きく、また、任意の回
転状態にある宇宙機の捕獲は（１）の方法では到底困難
である。

【０００４】また、（２）の方法による捕獲では、捕獲
対象の宇宙機がほとんど非回転状態にある場合、捕獲機
としての宇宙船に、捕獲用のマニピュレータを装着する
だけで、ほとんど問題は生じないが、宇宙機が何らかの
異常、又はミッション上の都合等により、任意の回転状
態にある、又はされている場合、マニピュレータの操作
では捕獲が困難となる。

【０００５】このような場合の対処方法として、マニピ
ュレータを装着した捕獲機としての宇宙船全体を、捕獲
対象の宇宙機に同期させた回転状態にすることにより、
相対的な動きをなくして捕獲作業を行うことも考えられ
る。しかし、この方法による宇宙機の捕獲においては、
宇宙船を捕獲対象の宇宙機に同期させた、回転状態にす
るために必要な制御装置（ガス・ジェット）の燃料消費
を伴ない、また、図５に示すように、宇宙船０１が太陽
電池パドル０２等の大きな付属物を外部に具える通常の
ケースでは、宇宙機と同期させたｘ軸まわりに、宇宙船
０１の回転を行いながらのマニピュレータ０３操作時、
これらの太陽電池パドル０２等と捕獲対象の宇宙機との
物理的な干渉（接触）が発生する可能性がきわめて大き
く、実際的ではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の不具
合を解消するため、（１）捕獲操作（作業）に危険が伴
うことなく、（２）捕獲を行う把持装置を設けた宇宙船
等の捕獲機に特別な作動をさせる必要がなく、（３）捕
獲時に、捕獲機と捕獲対象との物理的な干渉を発生させ
ることなく、回転状態にある回転機器を、相対的に静止
状態にされた捕獲機で捕獲できる回転機器捕獲装置を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の回転
機器捕獲装置は次の手段とした。

【０００８】（１）捕獲を行う回転機器の回転面に直交
させるアダプタを捕獲機の外側面に突設し、このアダプ
タと、同軸状に嵌脱自在に連結されて、内部に駆動モー
タを設置した本体部を設けた。

【０００９】（２）駆動モータの軸端に、その中央部が
連結され、駆動モータにより本体部の軸心まわりに回動
を行うとともに、回動する中央部の両側から外方向へ伸
縮できる伸展アームを具えた回転部を設けた。なお、外
方向とは駆動モータ軸の径方向でも良く、また、径方向
から傾斜させた外方向でも良い。

【００１０】（３）基端部が回転部の中央部両側から外
方向へ伸縮する伸展アームの各先端にそれぞれ枢着さ
れ、回動自在にされるとともに、先端部に同一面内で作
動し、協同して回転機器の捕獲を行う把持装置を具える
先端アームを設けた。

【００１１】（４）把持装置と捕獲を行う回転機器の相
対位置をモニタし、把持装置の作動に必要な相対位置情
報を認知するためのモニタ装置を設けた。

【００１２】

【作用】本発明の回転機器捕獲装置は上述の手段によ
り、（１）回転機器の回転面と直交する方向に、外側面に突
設したアダプタが向くように姿勢制御を行う、捕獲機と
アダプタを介して連結される本体部を設けることによ
り、回転機器の捕獲に必要な電力供給ライン、信号ライ
ンのインタフェイス部を設けることができる。また、ア
ダプタとの連結部を嵌脱自在にすることにより、捕獲作
業を行わないときは連結部を取外し、装置全体を捕獲機
内の適当な場所に格納、保管することができる。また、
駆動モータを内蔵したことにより、駆動モータの設置に
特別な場所を必要とせず、また本体部の中心軸まわりに
回転部を回転でき、振動の少い回転とすることができ
る。

【００１３】（２）本体部に内蔵された駆動モータの軸
端に中央部が連結されて回転する回転部を設けることに
より、駆動モータの軸を、捕獲を行う回転機器が回転し
ている回転軸と、同軸上に配置し、両軸の回転数を同期
させることによって、回転機器との相対的な動きのない
状態がつくりだせる。また、駆動モータの軸端に連結さ
れた中央部の両側から外方向へ伸縮できるようにした、
２本の伸展アームを設けているので、その伸縮量の制御
により、回転機器の捕獲位置を調整できる。また、大、
小の回転機器の捕獲にも自在に対応できる。

【００１４】（３）外方向へ伸縮できる伸展アームの先
端に、それぞれ回動自在に基端部が枢着された２本の先
端アームを設けることにより、枢着点まわりの回動を制
御することにより、先端部に設けられ回転機器を捕獲す
る把持装置を同一面内で作動させ、相対的に静止状態に
なっている回転機器の捕獲位置を容易に把持し、捕獲で
きる。また、伸展アームの伸縮とともに、枢着点まわり
の先端アームの回動量の制御により、把持装置の間隔を
任意に大きさにでき、回転機器の大小に拘わらず捕獲す
ることができる。

【００１５】（４）モニタ装置を設けたことにより、把
持装置と回転機器の相対位置が遠隔で認識でき、把持装
置を回転機器の捕獲装置へ誘導する操作が捕獲機からは
勿論のこと、宇宙空間にある捕獲機を地上等の遠隔から
も正確に制御できる。

【００１６】このように、絶対的に静止した、又は回転
機器と同一速度の航行を行い、回転運動等を行わない宇
宙船等の捕獲機に、回転機器と同一の回転運動等ができ
る回転機器捕獲装置を装備し、その操作により回転機器
を捕獲するようにしたので、・捕獲作業に危険が伴うことがない。

【００１７】・捕獲機には、回転機器の回転面にアダプ
タを直交させる姿勢制御を行う作動をさせるだけで良
く、捕獲機を回転機器と同期させた作動をさせる必要が
なく、この作動のための動力、若しくは動力発生のため
の燃料の使用を低減させる。

【００１８】・外側部に太陽電池パドル等の嵩ばる付属
物を装備する捕獲機の作動が少くなるため、これらの付
属物と回転機器との物理的干渉を回避できる。

【００１９】また、捕獲機の作動によって生じる、アン
テナの方向変動による地上等との通信不能等、捕獲機に
装備された機器の作動不良を回避できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の回転機器捕獲装置の実施例を
図面にもとづき説明する。図１は、本発明の回転機器捕
獲装置の一実施例を具えた捕獲機としての宇宙船を示す
斜視図、図２は、図１に示す回転機器捕獲装置の実施例
の詳細を示す一部断面で示す平面図、図３は、本発明を
構成するモニタ装置の第１実施例を示すブロック図、図
４は、本発明を構成するモニタ装置の第２実施例を示す
ブロック図である。

【００２１】図において、１は捕獲機としての宇宙船、
２は宇宙船１に装備された太陽電池パドルである。宇宙
船１の外側部には、捕獲器３を嵌脱自在に装着するため
のアダプタ４が固着されている。アダプタ４は、捕獲器
３の本体部５を嵌脱自在に連結するとともに、捕獲器３
への電力供給ライン、及び信号ラインのインタフェース
部が設けられている。このように、本体部５とアダプタ
４とは任意に結合、取外し可能にされており、捕獲器３
が不要な時は、取外して宇宙船１の適当な場所に格納す
るようにしている。

【００２２】また、本体部５には、アダプタ４に設けら
れたインタフェース部に対応させた捕獲器３側のインタ
フェース部が設けられている。本体部５には、駆動モー
タ６が内蔵されており、この駆動モータ６のシャフト７
の軸端には、回転部８の中央部９が固着されている。従
って、この駆動モータ６は、軸端に取付けられた回転部
８を一体として、捕獲対象の宇宙機の回転速度に合せて
回転速度制御を行ないつつ回転させる。すなわち、駆動
モータ６には、回転速度制御機能が具えられており、後
述するモニタ装置１５の情報（画像）に基づいて、外部
より指令される制御信号に従って、捕獲対象の宇宙機の
回転と同期させられ、モニタ装置１５のＴＶカメラ１６
（図３参照）が、相対的静止画像を写しだすようにシャ
フト７の回転速度は制御される。

【００２３】回転部８の中心に設けられ、シャフト７の
軸端に固着された中央部９両側には、電動のアクチュエ
ータ１０が装着されており、このアクチュエータ１０を
介して伸展アーム１１が外方向に向けて設けられてい
る。このアクチュエータ１０は、シャフト７と一体にさ
れた中央部９に連結され回転部８を構成し、モニタ装置
１５の情報に基づいて、外部から与えられる制御信号に
従って、同様に回転部８を構成する、伸展アーム１１を
伸展、収縮させる。アクチュエータ１０により伸展、収
縮する伸展アーム１１は、捕獲対象の宇宙機に設けられ
た捕獲位置に応じてその先端位置を調整する。

【００２４】伸展アーム１１の先端部分には、伸展アー
ム１１と直交する軸回りに回転可能な先端アーム１２の
基端部が結合されている。この先端アーム１２は、モニ
タ装置１５からの情報に基づいて、先端アームアクチュ
エータ２１（図４参照）により、伸展アーム１１と直交
する軸まわりに回動させられ、その回転角が制御され
て、捕獲時の自由度を高めるようにしている。

【００２５】先端アーム１２の先端部には、捕獲対象の
宇宙機の捕獲位置をつかむための把持装置１３が装着さ
れている。把持装置１３は捕獲対象の宇宙機に設けられ
た捕獲対象位置の形状に応じた適当なものが使用され、
把持装置アクチュエータ２２により作動する。把持装置
１３を操作するため、必要に応じて、先端アーム１２の
先端部に補助ＴＶカメラ１４が設置され、この影像とモ
ニタ装置１５の情報と総合した情報により、操作を行う
外部からの制御信号により把持装置１３を作動させる。

【００２６】また、前述したように、本実施例の捕獲器
３の作動部、すなわち駆動モータ６、アクチュエータ１
０、先端アーム１２、および把持装置１３を動作させる
ために必要なモニタ装置１５を、回転部８の中央部９側
面に設置し、このモニタ情報を有人の宇宙船で宇宙機の
捕獲を行う場合は、当該宇宙船内へ、また無人の宇宙船
で捕獲を行う場合は、当該宇宙船を操作する地上、また
は宇宙ステーション等へ送り、捕獲器３を操作するオペ
レータは、このモニタ情報および補助ＴＶカメラ１４か
らの情報をモニタしつつ捕獲器３を操作する。

【００２７】モニタ装置１５が、図３に示すように、画
像データ伝送を主機能とするものである場合、捕獲対象
の宇宙機の画像情報を得るためのＴＶカメラ１６、補助
ＴＶカメラ１４、画像圧縮処理装置１７、宇宙船等へ画
像データを送信する送信機１８、およびアンテナ１９よ
り構成される。

【００２８】また、モニタ装置１５が、図４に示すよう
に画像データ伝送の他に、駆動モータ６、伸展アーム１
１、先端アーム１２及び把持装置１３の操作制御のため
の各アクチュエータの制御信号、及び状態モニタ信号を
合せて伝送する機能を有するものである場合は、駆動モ
ータ６、アクチュエータ１０、先端アームアクチュエー
タ２１、及び把持装置アクチュエータ２２の状態モニタ
信号を、宇宙船等へアンテナ１９を介して送るととも
に、この状態モニタ信号により、操作される駆動モータ
６、および各アクチュエータ１０，２１，２２の制御信
号を、宇宙船等よりアンテナ１９を経由して伝送する。
このため、図３に示す送信機１８は送受信機２０におき
かえられている。

【００２９】本実施例の回転機器捕獲装置は上述のよう
に構成されるので、（１）宇宙空間を航行する捕獲対象の宇宙機が、ほぼ非
回転状態で航行している場合は、捕獲器３の伸展アーム
１１、先端アーム１２、および把持装置１３の操作制御
により、従来マニピュレータと同様の捕獲機能を実現で
きる。（２）捕獲対象の宇宙機が、任意回転状態で航行してい
る場合は、宇宙船１を宇宙機の近傍へ接近させた後、宇
宙船１を回転させることなく、捕獲器３の回転面を宇宙
機の回転面と平行にしたのち、駆動モータ６により回転
部８を宇宙機と略同じ回転にして、捕獲器３を宇宙機と
相対的な動きのない、非回転状態と同様の状態にして、
（１）と同様の操作制御を行うことで捕獲できる。

【００３０】このように、任意回転状態にある宇宙機を
捕獲する場合においても、宇宙船１を回転させる必要が
ないため、回転のための燃料の節約ができる。また、回
転に伴ない発生が予想される対象宇宙機との物理的干渉
の回避、及び回転に伴なって生ずる宇宙船装備アンテナ
の方向変動による地上との通信不能等の問題を回避でき
る効果がある。

【００３１】上述の通り、本実施例では宇宙機の捕獲に
ついて述べたが、本発明は、このような実施例に限定さ
れるものではなく、例えば地上で使用される製品にも適
用できるものである。すなわち、高層建築等において、
クレーンで吊り下げた搬送物を所定の区画に搬入する場
合、回転状態にある搬送物の回転を停止させる必要のあ
る場合等、本発明の回転機器捕獲装置は適用できるもの
である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の回転機器捕
獲装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により次の
効果が得られる。（１）捕獲作業に伴う危険を回避できる。（２）捕獲作業を行う捕獲機を作動させるための燃料を
少くできる。（３）捕獲を行う回転機器と捕獲機、および捕獲機の装
着物との物理的干渉（衝突）を回避できる。（４）アンテナの方向変動に伴う通信不能状態を回避で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転機器捕獲装置の一実施例を具えた
宇宙船の斜視図。

【図２】図１に示す実施例の詳細を一部断面図で示す平
面図。

【図３】本発明を構成するモニタ装置の第一実施例を示
すブロック図。

【図４】本発明を構成するモニタ装置の第二実施例を示
すブロック図。

【図５】従来の宇宙機の捕獲装置の一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１宇宙船２太陽電池パネル３捕獲器４アダプタ５本体部６駆動モータ７シャフト８回転部９中央部１０アクチュエータ１１伸展アーム１２先端アーム１３把持装置１４補助ＴＶカメラ１５モニタ装置１６ＴＶカメラ１７画像圧縮処理装置１８送信機１９アンテナ２０送受信機２１先端アームアクチュエータ２２把持装置アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転状態にある回転機器を静止状態にさ
れた捕獲機に設けた把持装置で捕獲する回転機器捕獲装
置において、前記捕獲機の外側面に穿設されたアダプタ
と、同軸状に嵌脱自在に連結され駆動モータを内蔵した
本体部と、前記駆動モータの軸端に中央部が連結され、
該中央部の両側から外方向へ伸縮する伸展アームを具え
た回転部と、前記伸展アームの先端にそれぞれ基端部が
回動自在に枢着され、先端部に略同一面内で作動し、前
記回転機器を捕獲する把持装置を設けた先端アームと、
前記回転機器と前記把持装置の相対位置を認知するモニ
タ装置を具えたことを特徴とする回転機器捕獲装置。