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JP3981727B2 - Assembly member storage device - Google Patents
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JP3981727B2 - Assembly member storage device - Google Patents

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JP3981727B2
JP3981727B2 JP2002365727A JP2002365727A JP3981727B2 JP 3981727 B2 JP3981727 B2 JP 3981727B2 JP 2002365727 A JP2002365727 A JP 2002365727A JP 2002365727 A JP2002365727 A JP 2002365727A JP 3981727 B2 JP3981727 B2 JP 3981727B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の組立部材を取り出し可能に収納する組立部材収納装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の組立部材を組み立てることにより一つ又は複数の構造物を構築する場合、組立作業を行う場所が遠隔地にあるときには、組立部材を容器等の収納装置に収容した状態で搬送することが一般的である。ところで、昨今、太陽光発電衛星やプラットフォームのような宇宙における大型構造物を地球周回軌道等の宇宙空間において構築する必要性が高まっている。このような大型構造物の構築方法の一つとして、大型構造物をトラス構造やパネル構造に組み立てて折り畳んだ状態でロケットや宇宙往還機に搭載して打ち上げ、折り畳んだ状態の構造物を宇宙空間にて展開する方法がある。この折畳み・展開方法は、予め組み立てておくため、組立て作業を宇宙空間で行う必要がない点で有利であるが、折り畳みに特別の工夫を要したり、ロケットや宇宙往還機内での効率的な折り畳みに限界があり、展開を安定して行う点でも技術的な課題が残されている。
【0003】
こうした大型構造物の別の構築方法として、大型構造物を構成する組立部材をロケットや宇宙往還機に搭載して運搬し、組立部材を宇宙空間にて組み立てる方法がある。宇宙飛行士が現場で組み立てる場合には、長時間に渡って作業をしていると、人体に有害な電磁波や放射線を浴びたり、宇宙デブリ等と衝突するという危険性がある。そこで、ロボットによる作業も研究開発が行われているが、組立部材の搬送、組立等、そのときの状況に応じた高度で複雑な作業がロボットに求められ、故障することなく確実に組立作業を実現できるロボットの開発にはなお技術的な課題が多い。
【0004】
このような宇宙大型構造物の構築方法の一例として、多数のパネルを積層状態に集積させたパネル積層体をロケットで宇宙空間に運搬し、宇宙空間において、最上部のパネルを押し上げた後、該パネルを搬送ロボットによってスライドさせ、パネル同士を同一平面内に係合させ、以下順次、パネルの押し上げとスライドとを繰り返して平面状に展開した構造物を構築する方法が提案されている(特許文献1参照)。パネルの一方の面にはガイドレールが配設され、他方の面にはガイドレールに嵌合可能な車輪が配設されている。パネルが並べられるとき、隣り合うパネルのガイドレール同士が溝を介して接続可能とされ、搬送ロボットもガイドレールに沿って移動可能である。
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の宇宙大型構造物の構築方法では、パネルの積層体については、ロケット内での収納状態と積層状態からの展開・組立とについては開示があるが、軌道上への運搬後に収納されたパネル積層体を組み立てる位置まで搬送することについては開示がなく、また、ロボットは、ガイドレールに形成されている溝を走行してパネル上を移動する搬送ロボットに限定されていて、個々のパネルを移動することのみが可能であるので、ロボットの作動についてより一層の汎用性や応用性を持たせることが望まれる。
【0006】
このように、組立を行う周囲の環境が宇宙空間等の極限状態である場合において、ロボットによって組立部材の搬送・組立を行うには、周囲環境特有の技術的問題が存在する。ロボット自体の構造、即ち、ロボットアームやエンドエフェクタの構造・機能についてはそれぞれ研究開発が行われているが、作業ツールが限定される状況において、組立部材を収納した収納装置から組立部材を取り出して組立作業を開始するまでの各段階で効率的な作業を行うには、ロボット側の問題のみではなく、収納装置及び収納装置とロボットとの関連における問題が存在する。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−278695号公報(第3頁、図3、図9)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、組立部材を収納装置に安定的に収納してそうした収納状態で搬送可能とし、作業手段がロボットアームのような特定の手段に限定される状況下であっても、組立部材を収容した状態にある収納装置の取扱いと個々の組立部材の取扱いとについて一層の効率化を図る点で解決すべき課題がある。
【0009】
この発明の目的は、過酷な運搬状態でも組立部材を安定して収納装置に収納し、組立部材を収容した収納装置の搬送や外部への固定、及び個々の組立部材の取扱いについて、ロボットアームによって簡単で効率良く操作可能とする組立部材収納装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明による組立部材収納装置は、宇宙で組立てる宇宙構造物の組立部材を収納する組立部材収納装置であって、複数の組立部材を内部に収容する主構造、前記主構造内に収容されている前記組立部材を前記主構造に結合状態に保持する被結合部を有する結合構造、前記主構造に設けられたロボットアームが係合可能な主取っ手、及び前記主取っ手に係合するロボットアームの操作により固定又は解除を行うことができる前記主構造に設けられた外部への固定用の固定機構を備えていることを特徴とするものである。
【0011】
この組立部材収納装置によれば、主構造は複数の組立部材を内部に効率良く収容することができ、複数の組立部材は主構造の内部において結合状態に保持される。従って、組立部材収納装置が打ち上げ時等の振動を生じる状態で運搬されても、互いの結合状態が維持され、主構造の内部において位置や姿勢を変えることがない。また、主構造にはロボットアームが係合可能な主取っ手が設けられているので、ロボットアームは、主取っ手に係合することによって、組立部材が収納された状態の組立部材収納装置ごと一括して搬送することができる。更に、主構造には外部への固定用の固定機構が設けられているので、搬送先で組立部材収納装置を固定機構によって外部構造物等の固定場所に固定させることができる。このように、この組立部材収納装置によれば、複数の組立部材の結合状態での保持、ロボットアームによる組立部材収納装置の搬送及び固定機構による組立部材収納装置の固定という、組立部材収納装置についての基本的な機能を効率良く実現することができる。
【0012】
この組立部材収納装置において、前記組立部材は前記主構造内に積層状態に収容可能な複数のパネル部材であり、前記結合構造は前記各パネル部材を前記主構造に対して保持することができる。組立部材がパネル部材である場合には、主構造内に積層状態に収容することでパネル部材の収納効率を向上することができる。このとき、積層状態に収容されている各パネル部材は主構造に対して結合構造によって保持され、外部からの力や振動が加わってもパネル部材の積層状態を保持することができる。
【0013】
組立部材がパネル部材である組立部材収納装置において、前記パネル部材は、宇宙構造物に組み立て可能なパネル部材とすることができる。宇宙構造物としては、太陽光発電衛星に用いられる太陽電池パネルや、通信衛星や観測衛星に用いられる電磁波集束パネル、或いは、各種宇宙用機器を搭載するプラットフォーム、宇宙実験室の壁パネル等が挙げられる。これらの宇宙構造物用の多数のパネルを積層状態とすることで、ロケットや宇宙往還機による打ち上げ時に一括して且つ効率良く組立部材収納装置内に収納保持し、宇宙区間に運搬し、軌道上で組立部材収納装置に収納された状態で保管し、更に、ロボットアームによって宇宙構造物の所定の組立位置まで効率よく搬送することができる。
【0014】
この組立部材収納装置において、前記組立部材には、前記ロボットアームが係合可能な組立用取っ手を設けることができる。組立部材にロボットアームが係合可能な組立用取っ手を設けることにより、ロボットアームを組立部材に備わる組立て用取手に係合させることで、組立部材の組立或いは分解作業をロボットアームによって効率的に行うことができる。組立用取っ手は、主構造に備わる主取っ手と共通化することで、製造コストが低減可能であるのみならず、同じロボットアームによる作業が可能となる。
【0015】
この組立部材収納装置において、前記主構造は、前記組立部材の装填及び取り出しを可能にする開閉扉構造を備えた概略六角筒形パネル構造とすることができる。主構造を概略六角筒形パネル構造とすることによって、主構造の内部に形成される概略六角柱状の空間に、多数の六角形パネルを積層して効率よく収納可能である。六角形パネルは、各辺に六角形パネルを互いに突き合わせ状態に配置することで、構築広さを順次広げていくことができる。主構造の一部は開閉扉構造として構成されているので、開閉扉構造を開くことにより、六角形パネルの主構造内への装填と主構造からの取り出しとを行うことができる。
【0016】
主構造を概略六角筒形パネル構造とした組立部材収納装置において、前記開閉扉構造は、前記ロボットアームが係合可能な扉取っ手を備えることができる。開閉扉構造に扉取っ手を備え、ロボットアームを扉取っ手に係合させることにより、開閉扉構造の開閉をロボットアームの操作によって行うことができる。
【0017】
この組立部材収納装置において、前記固定機構は、前記主構造に設けられた前記主取っ手に係合する前記ロボットアームによって、固定又は固定解除の操作を行うことができる。ロボットアームを主構造に設けられた主取っ手に係合させた状態でロボットアームを操作することにより、固定機構が外部構造物等の取っ手を有する構造物への固定又は固定解除を行うことができるので、同じロボットアームによって、組立部材収納装置の把持・搬送と、固定機構による組立部材収納装置の固定又は固定解除とを連続して行うことが可能である。
【0018】
また、複数のこの組立部材収納装置は、前記固定機構と前記主取っ手の結合により、連結状態で保持可能とすることができる。複数のこの組立部材収納装置は、例えば、宇宙構造物に保持された一つの組立部材収納装置に対して、次々と順に連結させることで、そうした連結状態で宇宙構造物に保持することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による組立部材収納装置の実施例を説明する。図1は、この発明による組立部材収納装置の一実施例を組立部材が収納されていない状態で示す図であり、(A)はその平面図、(B)はその側面図である。図2は図1に示す組立部材収納装置を組立部材が収納されている状態で示す図であり、(A)はその平面図、(B)はその側面図である。
【0020】
この発明による組立部材収納装置(以下、簡単のために、「収納装置」と略す)は、例えば、地球周回軌道上で概略六角形の曲面又は平面パネル等の組立部材をロボットアームによって互いに連結することによって宇宙構造物を組み立てるときに、そうした組立部材を収容するのに適した収納装置である。宇宙構造物の一例として、図11に示した組立式反射鏡がある。図11は、反射セグメントを組立部材とした組立式反射鏡を示す図であり、(A)がその正面図、(B)がその側面図である。組立式反射鏡50は、例えば、地球周回軌道上にて、反射セグメントである複数の六角パネル2を、隣接する六角パネル2と側面2a,2a(符号は一部のみ付す)同士を突き合わせて敷き詰めることにより構成されている。個々の六角パネル2は平板状に形成されているが、組立て状態では、図11(B)に示すように、全体に湾曲した形状に構成することもできる。各反射セグメントで反射した光や電波等の電磁波は中央位置に立設されている集束器51に集束され、集められたエネルギーや信号は図示しない機器で処理される。
【0021】
六角パネル2は、ロケット又は宇宙往還機による軌道上への打ち上げ時には、六角筒状の形状を有する収納装置に積み重ねた状態で収納されるので、高い収納効率で収納・運搬される。後に詳細に説明するように、軌道に載せられた後においては、ロボットアームが収納装置から六角パネル2を個別に把持して取り出して、面状に敷き詰めるという作業を行う。ロボットアームによる六角パネル2の把持及び敷き詰め作業を容易にするため、六角パネル2には、組立用取っ手として、ロボットアームの先端部に設けられているエンドエフェクタが係合可能なパネル取っ手3(図1、図2、図4及び図6参照)が設けられている。
【0022】
図1に示す収納装置1は、組立式反射鏡50を分解した反射セグメントである複数枚の六角パネル2を積み重ねて収納するのに好適な収納容器であり、全体が薄壁から成る概略六角筒形パネル構造を呈している。収納装置1は、一部が開閉可能に組み合わされた開閉扉構造20を含む六角筒構造としての主構造10と、収納装置1の全体を搬送するためロボットが把持可能な主取っ手としての第1取っ手30と、組立てを行っている外部の構造物上の取っ手等に固定させるための固定機構35とから構成されている。主構造10は、開閉扉構造20が閉じたとき、六角筒形パネル構造を強固に維持する働きをする。
【0023】
主構造10において、開閉扉構造20以外の本体構造部は、中央側壁10aとその外側の両翼側壁10b,10bとを有しており、六角筒パネル構造の半分を構成している。主構造10は、中央側壁10aに複数の六角パネル2を結合するための結合構造11を備えており、結合構造11によって複数の六角パネル2のそれぞれを主構造10に保持可能である。また、両翼側壁10b,10bには、それぞれ、内側にガイドレール12が設けられており、ガイドレール12は結合状態にある複数の六角パネル2を結合構造11と協働して支持する。ガイドレール12の具体的な構造としては、図10に示す突起79aが入り込むことができる溝状の凹部79bが挙げられる。
【0024】
開閉扉構造20は、主構造10において、両翼側壁10b,10bの先端部において、回転自在なヒンジ21を介して取り付けられた一対の開閉扉20a,20bの構造を有している。開閉扉20a,20bは、ヒンジ21を回動支点として矢印で示す態様で開閉可能である。開閉扉20a,20bの接合端には扉取っ手22が取り付けられており、開閉扉構造20は、保持機構23,23によって扉取っ手22と係合することによって閉鎖状態となる。
【0025】
図2に示すように、組立部材である六角パネル2を収納装置1に積み重ねた状態で収納した場合、六角パネル2は主構造10に対して、結合構造11によって結合され、ガイドレール12に当接する状態となる。開閉扉構造20を閉鎖状態に置くとき、複数の六角パネル2は、開閉扉構造20を含む主構造10によって包囲されて収納装置1の内部に収納されるので、ロケットや宇宙往還機等による打上げ時の加速度や振動にも耐えて保持される。また、打ち上げ後にも、収納装置1は、軌道上で六角パネル2を収容した保管状態に維持することができる。開閉扉構造20は、その上部に設けられた扉取っ手22をロボットアームで把持し、ロボットアームのエンドエフェクタのソケットレンチ駆動などにより保持機構23を解除することによって開扉し、また保持機構23を閉じることによって閉鎖可能である。
【0026】
図1及び図2に示すように、主構造10には、中央側壁10aの上側において主取っ手としての第1取っ手30が設けられており、第1取っ手30に対応して中央側壁10aの下側において第1固定機構35が設けられている。また、開閉扉構造20には、両扉構造部20a,20bにおいて、上側に主取っ手としての第2取っ手31が設けられており、第2取っ手31に対応して下側に第2固定機構36が設けられている。第1取っ手30又は第2取っ手31はいずれもロボットアームがその先端部に設けられているエンドエフェクタによって把持可能な主取っ手であり、ロボットアームは、第1取っ手30又は第2取っ手31を把持することにより、六角パネル2を保持しているか否かにかかわらず収納装置1を搬送することができる。第1固定機構35及び第2固定機構36は、収納装置1を衛星や組立中の宇宙構造物に固定する装置であり、それぞれ第1取っ手30又は第2取っ手31と連係している。ロボットアームは、エンドエフェクタによって第1取っ手30又は第2取っ手31に係合した状態で、エンドエフェクタに内蔵された電動ソケットレンチ機構によって回転動力を出力するとき、第1取っ手30又は第2取っ手31に組み込まれているねじ機構30a,31aを介して第1固定機構35又は第2固定機構36を操作し、衛星や宇宙構造物、或いは他の収納装置の取っ手構造に対して固定又はその解除の動作を行うことができる。このように、ロボットアームの操作によって、第1取っ手30又は第2取っ手31を介して収納装置1の固定又はその解除を行うことができる。
【0027】
複数の収納装置1を連結状態に保持する形態について、図3に基づいて説明する。図3は、連結状態に保持されている複数の収納装置を示す側面図である。複数の収納装置1を軌道上に打ち上げる場合には、複数の収納装置1を衛星本体構造38に効率良く搭載する必要がある。第1及び第2固定機構35,36によって衛星本体構造38に対して固定されている収納装置1aに対して、別の収納装置1bをその第1取っ手30及び第2取っ手31を操作することで、ねじ機構30a,31aを介して第1及び第2固定機構35,36をそれぞれ、収納装置1aの第1取っ手30及び第2取っ手31に固定させる。そうすることで、収納装置1aと収納装置1bとをコンパクトな連結状態に保持することができる。収納装置1bに対して、更に別の収納装置を継ぎ足す態様で連結状態に保持することもできる。
【0028】
以下、図4〜図7を参照して、この発明による収納装置に収納されている組立部材をロボットアームによって取り出して組み立てていく際の幾つかの基本動作について説明する。図4は組立部材を収納した状態の収納装置を移動させるロボットアームの動作を説明する概略図、図5はロボットアームの尺取り虫様の歩行動作を説明する概略図、図6は収納装置から組立部材を取り出すロボットアームの取出し動作を説明する概略図、図7は組立部材を構造物に取り付けていくロボットアームの組立動作を説明する概略図である。図8に、この発明による収納装置とロボットアームとを用いた組立作業フローが示されている。
【0029】
ロボットアーム40は、一方の端部に設けられているエンドエフェクタ41が既設の宇宙構造物50に備わる組立用取っ手、即ち、宇宙構造物50を構築するために敷き詰められる六角パネル2aに備わるパネル取っ手3aに係合することで、宇宙構造物50(六角パネル2a)に係留している。ロボットアーム40は、中間に配設された複数の関節(図示の例では三つの関節)42と関節42を繋ぐロッド43とによって、他方のエンドエフェクタ44に多様な動作をさせることができる。図4に示すロボットアームの動作によれば、他方のエンドエフェクタ44を収納装置1の第1取っ手30又は第2取っ手31に係合することによって、六角パレット2を収容した収納装置1を搬送することができる(図8の作業フローにおけるステップS1)。ロボットアーム40は、エンドエフェクタ44で収納装置1の位置を調整し、第1取っ手30又は第2取っ手31を操作して、第1固定機構35又は第2固定機構36を六角パネル2bに備わるパネル取っ手3bに着脱して固定又は固定解除することにより、収納装置1を組立済みの宇宙構造物50に仮置き固定する。こうした搬送・固定動作により、ロボットアーム40は、六角パネル2の収納場所に逐一戻ることなく、作業場所の近傍に仮置きされた収納装置1から六角パネル2を取り出して組立作業を行うことができる。
【0030】
次に、ロボットアーム40はインチウォームで移動する(図8の作業フローにおけるステップS2)。図5に示すように、六角パネル2a〜2cが宇宙構造物50として既に構築されている場合、ロボットアーム40は、エンドエフェクタ41を六角パネル2aに備わるパネル取っ手3aに係合した状態で、エンドエフェクタ44を間に六角パネル2bを跨いだ状態で更に隣の六角パネル2cのパネル取っ手3cに移動させ、その後、エンドエフェクタ41をパネル取っ手3aから六角パネル2bに備わるパネル取っ手3bに移動させる。このような尺取り虫様の歩行動作により、ロボットアーム40は宇宙構造物50上を的確に移動していくことができる。
【0031】
次に、ロボットアーム40の操作によって、六角パネル2を収納装置1から取り出すことができる(図8の作業フローにおけるステップS3)。図6に示すように、宇宙構造物50に仮置きされた収納装置1から六角パネル2を取り出す場合、ロボットアーム40のエンドエフェクタ44は第1取っ手30又は第2取っ手31から外されて、収納装置1に収納されている六角パネル2のうち最上部の六角パネル2dに備わるパネル取っ手3dに係合される。エンドエフェクタ44が六角パネル2dのパネル取っ手3dを把持することによって、ロボットアーム40の操作によって、六角パネル2dをその主構造10との結合状態を解除して収納装置1から取り出すことができる。なお、この例においてエンドエフェクタ41が係合している六角パネルを六角パネル2aとしたが、これに限らず、ロボットアーム40が歩行によって移動し得る任意の六角パネルとしてよく、そうすることにより、六角パネルの組立作業の範囲を逐次拡大することができる。
【0032】
更に、ロボットアーム40の操作によって六角パネルが組み付けられる(図8の作業フローにおけるステップS4)。図7に示すように、六角パネル2dを既設の六角パネル2aに敷き足して宇宙構造物50を構築していく場合、エンドエフェクタ44が六角パネル2dのパネル取っ手3dを把持した状態で、ロボットアーム40の操作によって、六角パネル2aの端部に突き合わせて敷き詰めていくことができる。ロボットアーム40に力を六角パネル2dに印加させることによって、組み付けの確認を取ることができる(図8の作業フローにおけるステップS5)。以後、ロボットアーム40についての図3に示す収納装置1の搬送動作、図5に示す尺取り虫様の歩行動作、図6に示す組立部材への着脱動作、及び図7に示す組立部材の組立動作を組み合わせることにより、組立部材(六角パネル2)を次々と敷き詰めて宇宙構造物50を構築していくことができる。
【0033】
固定機構の具体的な一例を図9に基づいて説明する。図9は、図1に示す収納装置に用いられる固定機構の一例を示す断面図であり、収納装置1を積み重ねる場合を例に取って示している。固定機構35(36)を操作するねじ機構60(30a,31a)は、収納装置の主構造10に対して軸受66,66によって回転自在に支持されたねじ軸61を備えている。ねじ軸61の一端側に形成されているねじ部61aにはボールナット62が螺合している。ねじ軸61の他端側の操作端部61bが主構造10の一側に設けられている第1取っ手30内に位置している。操作端部61bには、ロボットアーム40のエンドエフェクタ44が係合可能である。主構造10には、ねじ部61aを挟む位置において、一対の固定用爪64,64が対向配置されている。各固定用爪64は、ヒンジ67によって主構造10に対して回動可能とされているが、スプリング65によってボールナット62に向かって付勢されており、ボールナット62に回転自在に設けられているローラ63に対して常に遊び無く押し当てられている。各固定用爪64は、先端に爪部64aを有しており、爪部64aが収納装置の取っ手30,31(あるいは、組立部材である六角パネルのパネル取っ手3、以下図9に関する説明において同じ)に係合可能である。電力の供給及び各種信号の授受のため、ボールナット62に取り付けられているコネクタ68aが、別の主構造10の第1取っ手30(31)に設けられているコネクタ68bに結合可能である。
【0034】
ねじ機構60(30a,31a)及び固定機構35(36)の作動について説明する。ねじ軸61を回転するとボールナット62がねじ軸61の軸線方向に移動し、ボールナット62の移動に伴ってローラ63,63が固定用爪64,64との当接位置を変えることにより、固定用爪64,64はヒンジ67,67周りに回動して内外に開閉する動作をする。各固定用爪64が外側に開く動作をすることにより、爪部64aが取っ手30(31)に係合する。ねじ軸61を逆回転することで、固定用爪64が取っ手30(31)から離脱させることができる。このように、収納装置1の一側からのロボットアーム40による取っ手30(31)の操作によって、収納装置1の他側に回り込むことなく、収納装置1の他側に位置する固定機構35(36)を操作することができ、収納装置1の取扱いの容易性、操作性が格段に向上する。収納装置1を既設の構造物の六角パネル2に固定したり固定を解除する場合にも、ロボットアーム40のエンドエフェクタ44によって第1取っ手30(31)の操作端部61bを把持し、エンドエフェクタ44の操作によって固定機構35(36)を作動させることで、固定用爪64,64を六角パネル2のパネル取っ手3に係合させることができる。
【0035】
次に、図10に基づいて、組立部材としての六角パネル2を組み立てるときの結合機構について説明する。図10は、六角パネルの組立時に用いられる結合機構の一例を示す図であり、(A)は平面図、(B)はその断面図である。図10(A)に示すように、六角パネル2のパネル取っ手3の近傍に形成されている結合部70aが、相手側の六角パネル2の被結合部70bに結合することで、六角パネル2が組み立てられていく。パネル取っ手3には、六角パネル2のパネル面に直交する方向に延びる操作軸71の外側端部である操作端部が配置されており、ロボットアーム40のエンドエフェクタ44が操作端部に対して係合可能である。操作軸71の内側端部にはベベルギヤ71aが形成されており、ベベルギヤ71aは、六角パネル2のパネル面と平行な方向に延びるねじ軸73の内側端部に形成されているベベルギヤ73aと噛み合っている。操作軸71及びねじ軸73は六角パネル2に軸受72によって回転自在に支持されている。ねじ軸73の外側端部にはねじ部73aが形成されており、ねじ部73aにナット74が螺合している。六角パネル2には、ねじ部73aを挟む位置において、一対の結合用爪75,75が対向配置されている。各結合用爪75は、ヒンジ76によって六角パネル2に対して回動可能とされている。また、ナット74と各結合用爪75とはリンク78によってリンク結合されている。各結合用爪75は、先端に爪部75aを有しており、爪部75aが別の六角パネル2の被結合部70bに係合可能である。更に、ナット74には、コネクタ77aが取り付けられており、結合時、被結合部70bに設けられているコネクタ77bと互いに結合可能である。コネクタ77a、77bの結合状態では、ロボットアーム40に対して電力源から電力を供給し及び制御装置等との間で各種の信号を授受可能である。
【0036】
結合機構の作動について説明すると、ロボットアーム40のエンドエフェクタ44の操作によって、エンドエフェクタ44が把持するパネル取っ手3の操作軸71を回転すると、ベベルギヤ71a,73aを介してねじ軸73が回転し、ナット74がねじ軸73の軸線方向に移動する。ナット74の移動に伴って、リンク78を介して結合用爪75,75の姿勢を変えることにより、結合用爪75,75はヒンジ76,76の周りに回動して内外に開閉する動作をする。各結合用爪75が外側に開く動作をすることにより、爪部75aが隣接する六角パネル2の被結合部70bに形成されている被結合爪70cと結合する。ねじ軸71を逆回転することにより、結合用爪75が隣接する六角パネル2の被結合部70bから離脱可能である。このように、六角パネル2の表側からのロボットアーム40のパネル取っ手3を介した操作によって、六角パネル2の側面に回り込むことなく、六角パネル2の結合機構を操作することができ、六角パネル2の取扱いの容易性、操作性が格段に向上する。また、各六角パネル2にはパネル取っ手3が設けられている側の3辺側面に結合用の突起79aが形成されており、結合される相手側の各六角パネル2のパネル取っ手3が設けられている側とは反対側の3側面に結合用の凹部79bが形成されている。六角パネル2,2の結合時、突起79aが凹部79bに嵌合することで、六角パネル2,2同士の位置決めが正確に行われ且つ充分な結合力が得られる。各六角パネル2は、図示のように次々と組立途中あるいは既設の構造物に組み立てられていく。なお、六角パネル2同士の上記結合機構は、図1及び図2に示すような収納装置1の主構造10に対する六角パネル2の結合にも適用可能であり、具体的には、被結合部70bが結合構造11として用いられる。また、凹部79bは、収納装置1の主構造10において、ガイドレール12として用いることができる。
【0037】
以上、組立部材収納装置の実施例として、太陽光発電パネルやアンテナ等の大型宇宙構造物50について説明したが、これらの大型宇宙構造物50は単に例示に過ぎず、これに限定されるものではない。この発明による組立部材収納装置1は、宇宙用に限らず、慣性力が作用する振動等の加速度運動下、深海、放射線下、極寒冷地等の人にとって生存が厳しい又は危険を伴う環境下において、少ない作業ツールで多様な作業内容を含む組立又は解体作業を実行することが求められる場合に、安全で確実な作業の基礎を提供することができる。また、組立部材収納装置1や組立部材2には、各種の取っ手3,22,30,31が設けられているが、すべての取っ手の仕様を共通化することによって、部品の共通化と製造コストの低減を図ることができ、ロボットアームのように種類及び個数において作業手段が限定される場合に、組立部材との係合の安定化と作動の一層の確実化を図ることができる。
【0038】
【発明の効果】
この発明による組立部材収納装置は、上記のように構成されているので、組立式の構造物を構成する六角形パネル等の組立部材をロケットや往復帰還機で打上げるときや打ち上げ後の軌道上での保管に際して、当該組立部材を組立部材収納装置内に一括して且つ安定して保持することができ、更に、ロボットアームによって組立部材収納装置を把持した状態で構造物上の作業領域を搬送するとともに構造物上に仮に固定することを可能とし、組立部材を組立部材収納装置から順次取り出して組立部材を逐次組み立てていく組立作業、あるいはその反対の分解作業を効率よく行うことができる。また、組立部材を収納する組立部材収納装置に把持・搬送するための主取っ手を設け、これを組立部材に備わる組立用取っ手と共通の形態をすることによって、同じロボットアームによって組立部材収納装置を把持・搬送することができる。これにより、ロボットアームは、作業場所の近傍に部材の収納された組立部材収納装置を仮置きして、部材収納場所に戻ることなく、近傍に仮置きした組立部材収納装置から逐次、組立部材を取り出して組立を行うことができる。
【0039】
構造物を構成する組立部材にロボットアームが係合可能な取っ手を設けた場合には、ロボットアームは、組立済みの構造物に備わっている取っ手を伝わって、尺取り虫型の移動をすることができる。また、主取っ手に連係する固定機構を有することにより、主取っ手の操作によって、組立部材収納装置を組立済みの構造物上の取っ手に仮置き固定することができる。即ち、ロボットアームのエンドエフェクタと取っ手間を電気的に結合するパワーライン及び信号ラインを通すことにより、取っ手を介して、例えば組立部材収納装置に備わる固定機構の固定とその解除の作業を迅速且つ的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による組立部材収納装置の一実施例を組立部材が未収納の状態で示す図であり、(A)はその平面図、(B)はその側面図である。
【図2】図1に示す組立部材収納装置を組立部材の収納状態で示す図であり、(A)はその平面図、(B)はその側面図である。
【図3】図1に示す組立部材収納装置を、複数台、連結状態に保持した状態を示す側面図である。
【図4】組立部材を収納した状態の組立部材収納装置を移動させるロボットの動作を説明する概略図である。
【図5】ロボットの尺取り虫様の歩行動作を説明する概略図である。
【図6】組立部材収納装置から組立部材を取り出すロボットの取出し動作を説明する概略図である。
【図7】組立部材を構造物に取り付けていくロボットの組立動作を説明する概略図である。
【図8】この発明による組立部材収納装置とロボットアームとを用いた構造物の組立作業フローを示す図である。
【図9】図1に示す収納装置に用いられる固定機構の一例を示す断面図である。
【図10】六角パネル同士の結合機構の一例を示す図であり、(A)は平面図、(B)はその断面図である。
【図11】反射鏡パネルを組立部材とした組立式反射鏡を示す図であり、(A)はその正面図、(B)はその側面図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 組立部材収納装置
2,2a〜2d 六角パネル 3,3a〜3d パネル取っ手
10 主構造 10a 中央側壁 10b 側壁
11 結合構造 12 ガイドレール
20 開閉式扉構造 20a,20b 開閉扉
21 ヒンジ
22 扉取っ手 23 保持機構
30 第1取っ手(主取っ手) 31 第2取っ手(主取っ手)
30a,31a,61 ねじ機構
35 第1固定機構 36 第2固定機構
38 衛星本体構造
40 ロボットアーム 41,44 エンドエフェクタ
42 関節 43 ロッド
50 宇宙構造物(組立式反射鏡) 51 集束器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an assembly member storage device that stores a plurality of assembly members in a removable manner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when one or a plurality of structures are constructed by assembling a plurality of assembly members, when the assembly work is in a remote place, the assembly members are transported in a state of being accommodated in a storage device such as a container. Is common. Nowadays, there is an increasing need to construct large structures in space such as solar power generation satellites and platforms in outer space such as earth orbit. As one method of constructing such a large structure, the large structure is assembled into a truss structure or panel structure, folded and mounted on a rocket or spacecraft, and the folded structure is placed in outer space. There is a method to expand in. This folding and unfolding method is advantageous in that it does not require assembling work in outer space because it is pre-assembled, but it requires special ingenuity for folding, and is efficient in rockets and spacecrafts. There is a limit to folding, and technical problems remain in terms of stable deployment.
[0003]
As another construction method of such a large structure, there is a method in which an assembly member constituting the large structure is mounted on a rocket or a spacecraft and transported, and the assembly member is assembled in space. When astronauts assemble in the field, there is a danger of being exposed to electromagnetic waves or radiation harmful to the human body or colliding with space debris etc. if they are working for a long time. Therefore, research and development is also underway for robot work, but robots are required to perform sophisticated and complex work according to the situation at the time, such as transporting and assembling assembly members, and assembling work without failure. There are still many technical challenges in developing a robot that can be realized.
[0004]
As an example of a method for constructing such a large space structure, a panel laminated body in which a large number of panels are stacked in a stacked state is transported to the outer space by a rocket, and after pushing up the uppermost panel in outer space, A method has been proposed in which a panel is slid by a transfer robot, the panels are engaged with each other in the same plane, and then a structure is constructed in which the panel is pushed up and slid repeatedly to develop a flat structure (Patent Document). 1). A guide rail is disposed on one surface of the panel, and wheels that can be fitted to the guide rail are disposed on the other surface. When the panels are arranged, the guide rails of adjacent panels can be connected via a groove, and the transfer robot can also move along the guide rails.
[0005]
However, in the construction method of the large space structure described in Patent Document 1, the panel stack is disclosed in the storage state in the rocket and the deployment / assembly from the stack state. There is no disclosure about transporting the panel stack stored after transport to the assembly position, and the robot is limited to a transport robot that travels on the panel by running on a groove formed in the guide rail. Since it is only possible to move individual panels, it is desired to have more versatility and applicability for the operation of the robot.
[0006]
As described above, when the surrounding environment for assembling is in an extreme state such as outer space, there are technical problems peculiar to the surrounding environment in order to transport and assemble the assembly member by the robot. The structure of the robot itself, that is, the structure and function of the robot arm and end effector, has been researched and developed. However, in the situation where the work tools are limited, the assembly member is taken out from the storage device containing the assembly member. In order to perform efficient work at each stage until the assembly work is started, there are not only problems on the robot side but also problems related to the storage device and the relationship between the storage device and the robot.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-278695 (page 3, FIG. 3, FIG. 9)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the assembly member can be stably stored in the storage device and can be transported in such a storage state, and the assembly member is stored even in a situation where the working means is limited to a specific means such as a robot arm. There is a problem to be solved in terms of further improving the efficiency of the handling of the storage device and the handling of the individual assembly members.
[0009]
An object of the present invention is to stably store an assembly member in a storage device even in a harsh transport state, and to transport and fix the storage device storing the assembly member to the outside and handle each assembly member by a robot arm. It is an object of the present invention to provide an assembly member storage device that can be operated easily and efficiently.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, an assembly member storage device according to the present invention is an assembly member storage device that stores an assembly member of a space structure assembled in space, and includes a main structure that stores a plurality of assembly members therein, The assembly member housed in a structure is held coupled to the main structure.Has a coupled partA coupling structure, a main handle with which a robot arm provided in the main structure can be engaged, andCan be fixed or released by operating a robot arm that engages the main handleA fixing mechanism for fixing to the outside provided in the main structure.It is characterized by having.
[0011]
According to this assembly member storage device, the main structure can efficiently accommodate a plurality of assembly members inside, and the plurality of assembly members are held in a coupled state inside the main structure. Therefore, even if the assembly member storage device is transported in a state in which vibration occurs at the time of launch or the like, the coupled state is maintained, and the position and posture are not changed inside the main structure. In addition, since the main structure is provided with a main handle that can be engaged with the robot arm, the robot arm is engaged with the main handle to collect the assembly member storage apparatus in a state where the assembly member is stored. Can be transported. Further, since the main structure is provided with a fixing mechanism for fixing to the outside, the assembly member storage device can be fixed to a fixing place such as an external structure by the fixing mechanism at the transport destination. As described above, according to the assembly member storage device, the assembly member storage device includes holding the plurality of assembly members in a coupled state, transporting the assembly member storage device by the robot arm, and fixing the assembly member storage device by the fixing mechanism. Can be realized efficiently.
[0012]
In this assembly member storage device, the assembly member is a plurality of panel members that can be stacked in the main structure, and the coupling structure can hold the panel members with respect to the main structure. When the assembly member is a panel member, the storage efficiency of the panel member can be improved by storing the assembly member in a stacked state in the main structure. At this time, each panel member accommodated in the laminated state is held by the coupling structure with respect to the main structure, and the laminated state of the panel member can be held even when an external force or vibration is applied.
[0013]
In the assembly member storage device in which the assembly member is a panel member, the panel member can be a panel member that can be assembled to a space structure. Examples of space structures include solar panels used for photovoltaic power generation satellites, electromagnetic wave focusing panels used for communication satellites and observation satellites, platforms equipped with various space equipment, wall panels for space laboratories, etc. It is done. By stacking a large number of panels for these space structures, they can be stored and held in the assembly member storage device collectively and efficiently when launched by a rocket or spacecraft, transported to the space section, and in orbit. Thus, the robot can be stored in a state where it is stored in the assembly member storage device, and can be efficiently transported to a predetermined assembly position of the space structure by the robot arm.
[0014]
In this assembly member storage device, the assembly member can be provided with an assembly handle that can be engaged with the robot arm. By providing an assembly handle that can engage the robot arm on the assembly member, the assembly or disassembly of the assembly member can be efficiently performed by the robot arm by engaging the robot arm with the assembly handle provided on the assembly member. be able to. By making the assembly handle common with the main handle provided in the main structure, not only the manufacturing cost can be reduced, but also the operation by the same robot arm is possible.
[0015]
In this assembly member storage device, the main structure may be a substantially hexagonal cylindrical panel structure provided with an opening / closing door structure that enables loading and unloading of the assembly member. By making the main structure a substantially hexagonal cylindrical panel structure, a large number of hexagonal panels can be stacked and efficiently stored in a substantially hexagonal columnar space formed inside the main structure. The hexagonal panel can be expanded in order by arranging the hexagonal panels on each side so as to face each other. Since a part of the main structure is configured as an open / close door structure, the hexagonal panel can be loaded into and removed from the main structure by opening the open / close door structure.
[0016]
In the assembly member storage device in which the main structure is a substantially hexagonal cylindrical panel structure, the opening / closing door structure may include a door handle with which the robot arm can be engaged. By providing the door handle in the door structure and engaging the robot arm with the door handle, the door structure can be opened and closed by operating the robot arm.
[0017]
In this assembly member storage device, the fixing mechanism can be fixed or released by the robot arm engaged with the main handle provided in the main structure. By operating the robot arm with the robot arm engaged with the main handle provided in the main structure, the fixing mechanism can be fixed to or released from the structure having a handle such as an external structure. Therefore, it is possible to continuously perform gripping / conveying of the assembly member storage device and fixing or release of the assembly member storage device by the fixing mechanism by the same robot arm.
[0018]
Further, the plurality of assembly member storage devices can be held in a connected state by coupling the fixing mechanism and the main handle. The plurality of assembly member storage devices can be held in the space structure in such a connected state by sequentially connecting, for example, one assembly member storage device held in the space structure.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an assembly member storage device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing an embodiment of an assembly member storage device according to the present invention in a state in which an assembly member is not stored, (A) is a plan view thereof, and (B) is a side view thereof. 2A and 2B are views showing the assembly member storage device shown in FIG. 1 in a state in which the assembly members are stored. FIG. 2A is a plan view thereof, and FIG. 2B is a side view thereof.
[0020]
The assembly member storage device according to the present invention (hereinafter, abbreviated as “storage device” for simplicity), for example, connects assembly members such as a substantially hexagonal curved surface or a flat panel to each other by a robot arm on an orbit around the earth. Thus, when assembling the space structure, the storage device is suitable for storing such an assembly member. As an example of the space structure, there is an assembly type reflecting mirror shown in FIG. FIGS. 11A and 11B are diagrams showing an assembling type reflecting mirror having a reflecting segment as an assembling member, in which FIG. 11A is a front view thereof and FIG. 11B is a side view thereof. The assembling-type reflecting mirror 50 lays a plurality of hexagonal panels 2 that are reflective segments, for example, on the earth orbit, with the adjacent hexagonal panel 2 and side surfaces 2a and 2a (only a part of the symbols are attached) facing each other. It is constituted by. Each hexagonal panel 2 is formed in a flat plate shape, but in the assembled state, as shown in FIG. Electromagnetic waves such as light and radio waves reflected by each reflective segment are focused on a concentrator 51 standing at a central position, and the collected energy and signals are processed by a device (not shown).
[0021]
The hexagonal panel 2 is stored and transported with high storage efficiency because it is stored in a stacked state in a storage device having a hexagonal cylindrical shape when launched into orbit by a rocket or spacecraft. As will be described in detail later, after the robot arm is placed on the track, the robot arm performs an operation of individually grasping and taking out the hexagonal panel 2 from the storage device and laying it in a planar shape. In order to facilitate the gripping and laying work of the hexagonal panel 2 by the robot arm, the hexagonal panel 2 has a panel handle 3 (FIG. 3) that can be engaged with an end effector provided at the tip of the robot arm as an assembly handle. 1, 2, 4, and 6).
[0022]
A storage device 1 shown in FIG. 1 is a storage container suitable for stacking and storing a plurality of hexagonal panels 2 which are reflection segments obtained by disassembling the assembly-type reflecting mirror 50, and is a general hexagonal cylinder made of a thin wall as a whole. It has a shape panel structure. The storage device 1 includes a main structure 10 as a hexagonal cylinder structure including an open / close door structure 20 that is partially opened and closed, and a first handle as a main handle that can be gripped by a robot to convey the entire storage device 1. The handle 30 and a fixing mechanism 35 for fixing the handle 30 to a handle or the like on an external structure being assembled. The main structure 10 functions to firmly maintain the hexagonal cylindrical panel structure when the door structure 20 is closed.
[0023]
In the main structure 10, the main body structure portion other than the open / close door structure 20 has a central side wall 10a and outer wing side walls 10b, 10b, and constitutes a half of the hexagonal cylinder panel structure. The main structure 10 includes a connecting structure 11 for connecting the plurality of hexagonal panels 2 to the central side wall 10 a, and each of the plurality of hexagonal panels 2 can be held by the main structure 10 by the connecting structure 11. Further, guide rails 12 are provided on the inner sides of both blade side walls 10 b and 10 b, respectively, and the guide rails 12 support a plurality of hexagonal panels 2 in a coupled state in cooperation with the coupling structure 11. A specific structure of the guide rail 12 includes a groove-shaped recess 79b into which the protrusion 79a shown in FIG. 10 can enter.
[0024]
The open / close door structure 20 has a structure of a pair of open / close doors 20a and 20b attached to the front end portions of the blade side walls 10b and 10b via a rotatable hinge 21 in the main structure 10. The open / close doors 20a and 20b can be opened and closed in a manner indicated by arrows with the hinge 21 as a pivot. A door handle 22 is attached to the joint ends of the open / close doors 20a and 20b, and the open / close door structure 20 is brought into a closed state by being engaged with the door handle 22 by the holding mechanisms 23 and 23.
[0025]
As shown in FIG. 2, when the hexagonal panel 2, which is an assembly member, is stored in a stacked state in the storage device 1, the hexagonal panel 2 is coupled to the main structure 10 by the coupling structure 11 and contacts the guide rail 12. It will be in contact. When the door structure 20 is placed in the closed state, the plurality of hexagonal panels 2 are surrounded by the main structure 10 including the door structure 20 and stored in the storage device 1, so that they are launched by a rocket, a space shuttle, or the like. It is able to withstand acceleration and vibration during times. Even after launching, the storage device 1 can be maintained in a storage state in which the hexagonal panel 2 is stored on the track. The open / close door structure 20 is opened by holding a door handle 22 provided on the upper part thereof with a robot arm and releasing the holding mechanism 23 by driving a socket wrench of an end effector of the robot arm. It can be closed by closing.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 2, the main structure 10 is provided with a first handle 30 as a main handle on the upper side of the central side wall 10 a, and the lower side of the central side wall 10 a corresponding to the first handle 30. A first fixing mechanism 35 is provided. Further, the open / close door structure 20 is provided with a second handle 31 as a main handle on the upper side in the door structure portions 20 a and 20 b, and a second fixing mechanism 36 on the lower side corresponding to the second handle 31. Is provided. Each of the first handle 30 and the second handle 31 is a main handle that can be gripped by an end effector provided at the tip of the robot arm, and the robot arm grips the first handle 30 or the second handle 31. Thus, the storage device 1 can be transported regardless of whether or not the hexagonal panel 2 is held. The first fixing mechanism 35 and the second fixing mechanism 36 are devices that fix the storage device 1 to a satellite or a space structure being assembled, and are linked to the first handle 30 or the second handle 31, respectively. When the robot arm outputs rotational power by the electric socket wrench mechanism built in the end effector in a state where the robot arm is engaged with the first handle 30 or the second handle 31 by the end effector, the first handle 30 or the second handle 31 is output. The first fixing mechanism 35 or the second fixing mechanism 36 is operated via the screw mechanisms 30a and 31a incorporated in the satellite to fix or release the handle structure of the satellite, space structure, or other storage device. The action can be performed. In this way, the storage device 1 can be fixed or released via the first handle 30 or the second handle 31 by operating the robot arm.
[0027]
The form which hold | maintains the some storage apparatus 1 in a connection state is demonstrated based on FIG. FIG. 3 is a side view showing a plurality of storage devices held in a connected state. When launching a plurality of storage devices 1 in orbit, it is necessary to efficiently mount the plurality of storage devices 1 on the satellite body structure 38. By operating the first handle 30 and the second handle 31 of another storage device 1b with respect to the storage device 1a fixed to the satellite body structure 38 by the first and second fixing mechanisms 35 and 36. The first and second fixing mechanisms 35 and 36 are fixed to the first handle 30 and the second handle 31 of the storage device 1a via the screw mechanisms 30a and 31a, respectively. By doing so, the storage device 1a and the storage device 1b can be held in a compact connected state. It is also possible to hold the storage device 1b in a connected state by adding another storage device to the storage device 1b.
[0028]
Hereinafter, with reference to FIG. 4 to FIG. 7, some basic operations when taking out and assembling the assembly member stored in the storage device according to the present invention by the robot arm will be described. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the robot arm that moves the storage device in a state in which the assembly member is stored, FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the walking movement of the robot arm, and FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an assembling operation of a robot arm for attaching an assembly member to a structure. FIG. 8 shows an assembly work flow using the storage device and the robot arm according to the present invention.
[0029]
The robot arm 40 has an end handle 41 provided at one end thereof for an assembly handle provided in the existing space structure 50, that is, a panel handle provided in the hexagonal panel 2 a laid down to construct the space structure 50. By being engaged with 3a, the space structure 50 (hexagon panel 2a) is moored. The robot arm 40 can cause the other end effector 44 to perform various operations by a plurality of joints (three joints in the illustrated example) 42 disposed in the middle and a rod 43 connecting the joints 42. According to the operation of the robot arm shown in FIG. 4, the other end effector 44 is engaged with the first handle 30 or the second handle 31 of the storage device 1, thereby transporting the storage device 1 storing the hexagonal pallet 2. (Step S1 in the work flow of FIG. 8). The robot arm 40 adjusts the position of the storage device 1 with the end effector 44 and operates the first handle 30 or the second handle 31 to provide the first fixing mechanism 35 or the second fixing mechanism 36 on the hexagonal panel 2b. The storage device 1 is temporarily placed and fixed to the assembled space structure 50 by being attached to and detached from the handle 3b and fixed or released. By such a transfer / fixing operation, the robot arm 40 can take out the hexagonal panel 2 from the storage device 1 temporarily placed in the vicinity of the work place and perform assembly work without returning to the storage place of the hexagonal panel 2 one by one. .
[0030]
Next, the robot arm 40 moves with an inch worm (step S2 in the work flow of FIG. 8). As shown in FIG. 5, when the hexagonal panels 2a to 2c are already constructed as the space structure 50, the robot arm 40 is engaged with the end effector 41 in the panel handle 3a provided in the hexagonal panel 2a. The effector 44 is moved to the panel handle 3c of the adjacent hexagonal panel 2c with the hexagonal panel 2b interposed therebetween, and then the end effector 41 is moved from the panel handle 3a to the panel handle 3b provided in the hexagonal panel 2b. The robot arm 40 can accurately move on the space structure 50 by such a walking action like a scale insect.
[0031]
Next, the hexagon panel 2 can be taken out of the storage device 1 by operating the robot arm 40 (step S3 in the work flow of FIG. 8). As shown in FIG. 6, when the hexagonal panel 2 is taken out from the storage device 1 temporarily placed in the space structure 50, the end effector 44 of the robot arm 40 is removed from the first handle 30 or the second handle 31 and stored. The hexagonal panel 2 housed in the apparatus 1 is engaged with a panel handle 3d provided on the uppermost hexagonal panel 2d. When the end effector 44 holds the panel handle 3d of the hexagonal panel 2d, the hexagonal panel 2d can be released from the storage device 1 by releasing the coupled state with the main structure 10 by operating the robot arm 40. In this example, the hexagonal panel with which the end effector 41 is engaged is the hexagonal panel 2a. However, the hexagonal panel 2a is not limited to this, and may be any hexagonal panel that the robot arm 40 can move by walking. The range of hexagon panel assembly work can be expanded sequentially.
[0032]
Further, the hexagon panel is assembled by operating the robot arm 40 (step S4 in the work flow of FIG. 8). As shown in FIG. 7, when the space structure 50 is constructed by adding the hexagonal panel 2d to the existing hexagonal panel 2a, the robot arm is in a state where the end effector 44 holds the panel handle 3d of the hexagonal panel 2d. By the operation of 40, the end of the hexagonal panel 2a can be butted and spread. The assembly can be confirmed by applying a force to the hexagonal panel 2d by the robot arm 40 (step S5 in the work flow of FIG. 8). Thereafter, the carrying operation of the storage device 1 shown in FIG. 3 with respect to the robot arm 40, the walking action of the insect-like insect shown in FIG. 5, the attaching / detaching operation to the assembly member shown in FIG. 6, and the assembly operation of the assembly member shown in FIG. By combining them, the space structure 50 can be constructed by spreading the assembly members (hexagonal panels 2) one after another.
[0033]
A specific example of the fixing mechanism will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of a fixing mechanism used in the storage device illustrated in FIG. 1, and illustrates a case where the storage devices 1 are stacked. The screw mechanism 60 (30a, 31a) for operating the fixing mechanism 35 (36) includes a screw shaft 61 that is rotatably supported by bearings 66, 66 with respect to the main structure 10 of the storage device. A ball nut 62 is screwed into a screw portion 61 a formed on one end side of the screw shaft 61. The operation end portion 61 b on the other end side of the screw shaft 61 is located in the first handle 30 provided on one side of the main structure 10. The end effector 44 of the robot arm 40 can be engaged with the operation end 61b. In the main structure 10, a pair of fixing claws 64, 64 are opposed to each other at a position sandwiching the screw portion 61 a. Each fixing claw 64 is rotatable with respect to the main structure 10 by a hinge 67, but is biased toward the ball nut 62 by a spring 65, and is provided rotatably on the ball nut 62. The roller 63 is always pressed against the roller 63 without play. Each fixing claw 64 has a claw portion 64a at the tip, and the claw portion 64a is the handle 30, 31 of the storage device (or the panel handle 3 of the hexagonal panel as an assembly member, and the same in the description relating to FIG. 9 below). ) Can be engaged. The connector 68a attached to the ball nut 62 can be coupled to the connector 68b provided on the first handle 30 (31) of another main structure 10 for supplying power and sending / receiving various signals.
[0034]
The operation of the screw mechanism 60 (30a, 31a) and the fixing mechanism 35 (36) will be described. When the screw shaft 61 is rotated, the ball nut 62 moves in the axial direction of the screw shaft 61, and the rollers 63, 63 change their contact positions with the fixing claws 64, 64 as the ball nut 62 moves, thereby fixing the ball nut 62. The claws 64 and 64 rotate around the hinges 67 and 67 to open and close inside and outside. As each of the fixing claws 64 opens outward, the claw portions 64a engage with the handle 30 (31). By rotating the screw shaft 61 in the reverse direction, the fixing claw 64 can be detached from the handle 30 (31). Thus, the fixing mechanism 35 (36 located on the other side of the storage device 1 without turning around to the other side of the storage device 1 by the operation of the handle 30 (31) by the robot arm 40 from one side of the storage device 1. ) And the ease of handling and operability of the storage device 1 are greatly improved. Even when the storage device 1 is fixed to or released from the hexagonal panel 2 of an existing structure, the end effector 44 of the robot arm 40 holds the operation end 61b of the first handle 30 (31), and the end effector. By operating the fixing mechanism 35 (36) by the operation of 44, the fixing claws 64, 64 can be engaged with the panel handle 3 of the hexagonal panel 2.
[0035]
Next, a coupling mechanism for assembling the hexagonal panel 2 as an assembly member will be described with reference to FIG. 10A and 10B are diagrams showing an example of a coupling mechanism used at the time of assembling the hexagonal panel, where FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 10 (A), the coupling portion 70a formed in the vicinity of the panel handle 3 of the hexagon panel 2 is coupled to the coupled portion 70b of the mating hexagon panel 2, so that the hexagon panel 2 is It will be assembled. The panel handle 3 is provided with an operation end which is an outer end of an operation shaft 71 extending in a direction perpendicular to the panel surface of the hexagonal panel 2, and the end effector 44 of the robot arm 40 is located with respect to the operation end. Engageable. A bevel gear 71 a is formed at the inner end of the operation shaft 71, and the bevel gear 71 a meshes with a bevel gear 73 a formed at the inner end of a screw shaft 73 extending in a direction parallel to the panel surface of the hexagonal panel 2. Yes. The operation shaft 71 and the screw shaft 73 are rotatably supported by the hexagonal panel 2 by bearings 72. A screw portion 73a is formed at the outer end portion of the screw shaft 73, and a nut 74 is screwed to the screw portion 73a. The hexagonal panel 2 has a pair of coupling claws 75, 75 facing each other at a position sandwiching the screw portion 73 a. Each coupling claw 75 is rotatable with respect to the hexagon panel 2 by a hinge 76. Further, the nut 74 and each coupling claw 75 are linked by a link 78. Each coupling claw 75 has a claw portion 75a at the tip, and the claw portion 75a can be engaged with a coupled portion 70b of another hexagon panel 2. Further, a connector 77a is attached to the nut 74, and can be coupled to the connector 77b provided in the coupled portion 70b when coupled. In the coupled state of the connectors 77a and 77b, power can be supplied from the power source to the robot arm 40 and various signals can be exchanged with the control device or the like.
[0036]
The operation of the coupling mechanism will be described. When the operation shaft 71 of the panel handle 3 gripped by the end effector 44 is rotated by the operation of the end effector 44 of the robot arm 40, the screw shaft 73 is rotated via the bevel gears 71a and 73a. The nut 74 moves in the axial direction of the screw shaft 73. By changing the posture of the coupling claws 75, 75 via the link 78 in accordance with the movement of the nut 74, the coupling claws 75, 75 rotate around the hinges 76, 76 to open and close inside and outside. To do. When each coupling claw 75 opens outward, the claw portion 75a is coupled to the coupled claw 70c formed on the coupled portion 70b of the adjacent hexagon panel 2. By rotating the screw shaft 71 in the reverse direction, the coupling claw 75 can be detached from the coupled portion 70 b of the adjacent hexagonal panel 2. In this way, the operation through the panel handle 3 of the robot arm 40 from the front side of the hexagonal panel 2 can operate the coupling mechanism of the hexagonal panel 2 without going around the side surface of the hexagonal panel 2. The ease of handling and operability are greatly improved. In addition, each hexagon panel 2 is provided with projections 79a for coupling on three side surfaces on the side where the panel handle 3 is provided, and the panel handle 3 of each hexagon panel 2 on the mating side to be coupled is provided. A concavity 79b for coupling is formed on three side surfaces opposite to the side on which it is provided. When the hexagonal panels 2 and 2 are coupled, the projections 79a are fitted into the recesses 79b, so that the hexagonal panels 2 and 2 are accurately positioned and a sufficient coupling force is obtained. Each hexagonal panel 2 is assembled one after another as shown in the drawing or assembled into an existing structure. The above-described coupling mechanism between the hexagonal panels 2 can also be applied to the coupling of the hexagonal panel 2 to the main structure 10 of the storage device 1 as shown in FIGS. 1 and 2. Is used as the coupling structure 11. Further, the recess 79 b can be used as the guide rail 12 in the main structure 10 of the storage device 1.
[0037]
As described above, the large space structure 50 such as the photovoltaic power generation panel and the antenna has been described as an example of the assembly member storage device. However, the large space structure 50 is merely an example and is not limited thereto. Absent. The assembly member storage device 1 according to the present invention is not limited to space use, but under an acceleration motion such as vibration in which an inertial force is applied, in an environment where survival is severe or dangerous for a person such as deep sea, radiation, or extremely cold region. When it is required to perform assembly or disassembly work including various work contents with a small number of work tools, a safe and reliable work basis can be provided. The assembly member storage device 1 and the assembly member 2 are provided with various handles 3, 22, 30, 31. By sharing the specifications of all the handles, the parts can be shared and the manufacturing cost can be increased. In the case where the working means is limited in kind and number as in the case of the robot arm, it is possible to stabilize the engagement with the assembly member and further ensure the operation.
[0038]
【The invention's effect】
Since the assembly member storage device according to the present invention is configured as described above, when an assembly member such as a hexagonal panel constituting an assembly-type structure is launched by a rocket or a reciprocating feedback machine, or on an orbit after launch. When storing in the storage unit, the assembly members can be collectively and stably held in the assembly member storage device, and the work area on the structure can be transported while the assembly member storage device is gripped by the robot arm. At the same time, it can be temporarily fixed on the structure, and the assembly work of sequentially taking out the assembly members from the assembly member storage device and sequentially assembling the assembly members, or the opposite disassembly operation can be performed efficiently. In addition, the assembly member storage device for storing the assembly member is provided with a main handle for gripping and transporting, and the assembly handle storage device is configured by the same robot arm by forming the main handle in common with the assembly handle provided in the assembly member. It can be gripped and transported. As a result, the robot arm temporarily places the assembly member storage device in which the members are stored in the vicinity of the work place, and sequentially returns the assembly members from the assembly member storage device temporarily placed in the vicinity without returning to the member storage location. It can be taken out and assembled.
[0039]
When a handle that can be engaged with the robot arm is provided on the assembly member that constitutes the structure, the robot arm can be moved in the form of a scale insect through the handle provided on the assembled structure. . In addition, since the fixing mechanism linked to the main handle is provided, the assembly member storage device can be temporarily placed and fixed to the handle on the assembled structure by the operation of the main handle. That is, by passing the power line and the signal line that electrically connect the end effector of the robot arm and the handle, the fixing and fixing operation of the fixing mechanism provided in the assembly member storage device can be quickly and easily performed through the handle. It can be done accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an assembly member storage device according to the present invention in a state in which an assembly member is not stored, (A) is a plan view thereof, and (B) is a side view thereof.
2A and 2B are views showing the assembly member storage device shown in FIG. 1 in a state where the assembly member is stored, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view thereof.
FIG. 3 is a side view showing a state in which a plurality of assembly member storage devices shown in FIG. 1 are held in a connected state.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the robot that moves the assembly member storage device in a state in which the assembly member is stored.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a walking action of a scale insect-like robot.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a take-out operation of a robot that takes out an assembly member from the assembly member storage device.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an assembly operation of a robot that attaches an assembly member to a structure.
FIG. 8 is a diagram showing an assembly work flow of a structure using the assembly member storage device and the robot arm according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing an example of a fixing mechanism used in the storage device shown in FIG. 1. FIG.
10A and 10B are diagrams showing an example of a coupling mechanism between hexagon panels, where FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a cross-sectional view thereof.
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing an assembling-type reflecting mirror using a reflecting mirror panel as an assembling member, where FIG. 11A is a front view and FIG. 11B is a side view thereof;
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b Assembly member storage device
2,2a-2d Hex panel 3,3a-3d Panel handle
10 Main structure 10a Central side wall 10b Side wall
11 Coupling structure 12 Guide rail
20 Open / close door structure 20a, 20b Open / close door
21 Hinge
22 Door handle 23 Holding mechanism
30 First handle (main handle) 31 Second handle (main handle)
30a, 31a, 61 Screw mechanism
35 First fixing mechanism 36 Second fixing mechanism
38 Satellite structure
40 Robot arm 41, 44 End effector
42 joints 43 rods
50 Space Structure (Assembly-type Reflector) 51 Concentrator

Claims (7)

宇宙で組立てる宇宙構造物の組立部材を収納する組立部材収納装置であって、複数の組立部材を内部に収容する主構造、前記主構造内に収容されている前記組立部材を前記主構造に結合状態に保持する被結合部を有する結合構造、前記主構造に設けられたロボットアームが係合可能な主取っ手、及び前記主取っ手に係合するロボットアームの操作により固定又は解除を行うことができる前記主構造に設けられた外部への固定用の固定機構を備えていることを特徴とする組立部材収納装置。An assembly member storage device for storing an assembly member of a space structure assembled in space, wherein a main structure that houses a plurality of assembly members inside, and the assembly member that is housed in the main structure is coupled to the main structure It can be fixed or released by operation of a coupling structure having a coupled portion to be held in a state, a main handle that can be engaged with a robot arm provided in the main structure, and a robot arm that engages with the main handle An assembly member storage device comprising a fixing mechanism for fixing to the outside provided in the main structure. 前記組立部材は前記主構造内に積層状態に収容可能な複数のパネル部材であり、前記結合構造は前記各パネル部材を前記主構造に対して保持することから成る請求項1に記載の組立部材収納装置。  The assembly member according to claim 1, wherein the assembly member is a plurality of panel members that can be accommodated in the main structure in a stacked state, and the coupling structure holds the panel members with respect to the main structure. Storage device. 前記組立部材には、前記ロボットアームが係合可能な組立用取っ手が設けられていることから成る請求項1に記載の組立部材収納装置。  The assembly member storage device according to claim 1, wherein the assembly member is provided with an assembly handle with which the robot arm can be engaged. 前記主構造は、前記組立部材の装填及び取り出しを可能にする開閉扉構造を備えた概略六角筒形パネル構造であることから成る請求項1に記載の組立部材収納装置。  The assembly member storage device according to claim 1, wherein the main structure is a substantially hexagonal cylindrical panel structure having an opening / closing door structure that enables loading and unloading of the assembly member. 前記開閉扉構造は、前記ロボットアームが係合可能な扉取っ手を備えていることから成る請求項5に記載の組立部材収納装置。  The assembly member storage device according to claim 5, wherein the opening / closing door structure includes a door handle with which the robot arm can be engaged. 前記固定機構は、前記主構造に設けられた前記主取っ手に係合する前記ロボットアームの操作によって、固定又は固定解除のために作動されることから成る請求項1に記載の組立部材収納装置。  The assembly member storage device according to claim 1, wherein the fixing mechanism is actuated for fixing or releasing by operation of the robot arm engaged with the main handle provided in the main structure. 前記固定機構と前記主取っ手の結合により、複数の前記組立部材収納装置が連結状態で保持可能であることから成る請求項1に記載の組立部材収納装置。  The assembly member storage device according to claim 1, wherein a plurality of the assembly member storage devices can be held in a connected state by coupling the fixing mechanism and the main handle.
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