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JP4247004B2 - Space transportation equipment - Google Patents
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JP4247004B2 JP2003018719A JP2003018719A JP4247004B2 JP 4247004 B2 JP4247004 B2 JP 4247004B2 JP 2003018719 A JP2003018719 A JP 2003018719A JP 2003018719 A JP2003018719 A JP 2003018719A JP 4247004 B2 JP4247004 B2 JP 4247004B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙空間における被搬送物の搬送作業を行う宇宙用搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、下記非特許文献1に記載されているように、太陽エネルギーを受けて発電し、これを電磁波により送電する太陽発電衛星の開発が検討されている。この種の宇宙大型構造物の構築を人手で行うとすると、数百人レベルの宇宙飛行士が必要であるため、専用機械とロボットで無人化する試みがなされている。このような専用機器・ロボットを用いることにより、浮遊モジュール間の結合や、遠距離を往復して行う作業や、飛散した部材の回収などの高度な作業が可能となるため、宇宙飛行士がMMUを装着して行う作業を代行させることができ、宇宙飛行士の負担を著しく軽減させることが可能となる。
【0003】
【非特許文献1】
町田 和雄、“太陽発電衛星におけるロボティックス”、1992年6月7日、ロボティクスメカトロニクス講演会(ROBOMEC92)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような宇宙空間における大型構造物の構築に際しては、例えば浮遊モジュール間で、人手を要することなく物資をいかに受け渡しするかが、作業効率化に際しての一つの大きな課題となっており、そのための搬送手段の開発が求められていた。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被搬送物の搬送作業を自律して行うことができる宇宙用搬送装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1に記載の宇宙用搬送装置は、宇宙空間における被搬送物の搬送作業を行う装置であり、架設されたテザー又はケーブルを軌道として移動可能なコンテナに推進装置を備えており、前記コンテナを複数備え、前記各コンテナ間の間隔を計測する測定手段として、レーザ光測距センサ、または光センサ、または磁気変位計が用いられ、前記測定手段による検出結果に基づいて、前記各コンテナ間の間隔が一定となるように前記推進装置の推進力を制御するフィードバック手段を有し、これらコンテナ間の間隔を一定に保持すると共に、前記テザー又はケーブルに沿って同時に移動させることを特徴とする。
請求項2に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザー又はケーブルを複数本備え、これらに沿って移動することを特徴とする。
請求項3に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1または請求項2に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに配置され、前記被搬送物の荷揚げ及び荷下ろし作業を行うロボットアームと、前記コンテナの移動を制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする。
【0007】
請求項4に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに、前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、スラスタが備えられていることを特徴とする。
請求項5に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに、前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、リニアモータが備えられていることを特徴とする。
請求項6に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、車輪を回転アクチュエータにより回転させる機構が備えられていることを特徴とする。
【0008】
請求項7に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項6の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザー又はケーブルに対して磁気力を発生させることで、これらテザー又はケーブルに対して前記コンテナを非接触状態に懸架する懸架手段がさらに備えられていることを特徴とする。
請求項8に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項6の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザーまたはケーブルに嵌合することで脱輪防止された車輪を、これらテザー又はケーブルに対して前記コンテナを懸架する懸架手段としてさらに備えることを特徴とする
【0009】
請求項9に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項8の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザー又はケーブルからなる軌道を複数本、掛け渡し、これら軌道の交差点を分岐点として、前記コンテナが任意方向に移動方向を変更することを特徴とする。
【0010】
請求項10に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項9の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに、空荷状態及び荷積み状態における自らの重心位置を求める重心位置検出センサと、該重心位置検出センサで求められた前記重心位置に基づいて自らの重心位置を所定の位置に調整する重心位置調整手段とが備えられていることを特徴とする。
請求項11に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項10の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに、姿勢制御用ジャイロセンサを有してかつ、この姿勢制御用ジャイロセンサの検出結果に基づいて移動時に自転しないように姿勢制御する姿勢制御手段が備えられていることを特徴とする。
請求項12に記載の宇宙用搬送装置は、請求項1から請求項11の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに、複数自由度の加速度を計測可能な加速度センサを有し、この加速度センサの検出結果に基づいて移動時に自転しないように姿勢制御する姿勢制御手段が備えられていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の宇宙用搬送装置は、宇宙空間における物資(被搬送物)の搬送作業を行う装置であり、その一実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
本実施形態の宇宙用搬送装置は、前記物資を搭載する搬送コンテナ(コンテナ。以下、搬送コンテナ1と称する。)と、この搬送コンテナが移動する軌道と、前記搬送コンテナを制御するベース側制御装置とを備えて概略構成されている。なお、以下の説明においては、前記軌道としてテザーを用いた場合を例に説明するが、これに限らず、テザーを用いて架設されたケーブルを軌道として用いても良い。
【0012】
図1及び図2に示すように、搬送コンテナ1は、前記物資を搭載する搭載部2を上下の2カ所に有する車体3と、前記軌道の一部をなすテザーTに沿って走行する自走機構5と、空荷状態及び荷積み状態における自らの重心位置を求める重心位置検出センサ(図示せず)と、この重心位置検出センサで求められた前記重心位置に基づいて自らの重心位置を所定の位置に調整するバランサー6(重心位置調整手段)と、前記制御装置からの制御信号を受信するとともに自らの動作を制御する車載側制御装置(制御手段。図示せず。)と、各部に電力供給を行う車載バッテリと(図示せず)を備えて構成されている。なお、符号Hは、宇宙ステーション側に取り付けられて、搬送コンテナ1との間で物資の荷揚げ及び荷下ろしを行うロボットアームである。
【0013】
車体3は、テザーTを間に挟む位置に配置された一対の筺体3a,3bと、テザーTとの干渉を避けた状態で筐体3a,3b間を連結する連結部3cとを備えて構成されている。筐体3a,3bの各側面には、扉3a1,3b1が開閉可能に取り付けられており、これら扉3a1,3b1を開くことで、搭載部2内にアクセスすることが可能となっている。なお、扉3a1,3b1の開閉動作は、前記車載側制御装置からの指示に基づいて、図示されない車載アクチュエータが行うものとなっている。
【0014】
前記ロボットアームHは、複数の関節において折曲する多関節アームHaと、この多関節アームHaの先端に取り付けられて前記物資を把持するロボットハンドHbと、これら多関節アームHaの旋回動作及び折曲動作、ならびにロボットハンドHbの把持動作を行う駆動部(図示せず)とを備えている。この駆動部は、複数の電動モータやアクチュエータなどを備えており、前記車載側制御装置からの要求またはベース側制御装置からの指示に基づいて、荷揚げ及び荷下ろし作業を行うものとなっている。
【0015】
自走機構5は、一方の筐体3b側の上面に取り付けられた2個の駆動輪5aと、これら駆動輪5aを回転駆動する電動モータ(図示せず)と、他方の筐体3a側の下面に取り付けられた2個の従動輪5bと、これら従動輪5bを格納または各駆動輪5aに向かって突出させるアクチュエータ(図示せず)とを備えて構成されている。各従動輪5bは、前記アクチュエータの動作により、図1及び図2に示すように各駆動輪5aとの間に各テザーTを挟み込む保持状態と、折り畳んでテザーTの保持を解除した解除状態との何れかを選択することができるようになっている。各駆動輪5a及び各従動輪5bのそれぞれには、テザーTと接する面に凹部が形成されており、この凹部内にテザーTを嵌合させることで、脱輪防止している。
なお、前記各アクチュエータの動作は、前記車載側制御装置によって行われる。
【0016】
前記重心位置検出センサは、例えばジャイロセンサを用いたものであり、搬送コンテナ1の走行開始時に自らに作用するモーメントを検知することで、搬送コンテナ1の重心位置を迅速かつ高精度に求めることが可能となっている。そして、求められた重心位置は、前記車載側制御装置へと伝達されるようになっている。
バランサー6は、各筐体3a,3bの各側面に設けられた複数のウェート6aと、各筐体3a,3bに対する各ウェート6aの高さ位置を調整するウェート駆動機構(ステッピングモータなど。図示せず。)とを備えて構成されている。
【0017】
そして、これら重心位置検出センサ及びバランサー6により、搬送コンテナ1は、積み荷によって狂った自らの重心位置を、元の位置に復帰させることが可能となっている。すなわち、搬送コンテナ1の走行開始時に、積み荷によって変わった重心位置を前記重心位置検出センサで検出する。この検出結果は、すぐさま前記車載側制御装置へと伝達され、この車載側制御装置では、この重心位置を元の重心位置に戻すための最適な各ウェート6の配置(高さ位置)を算出する。そして、この算出結果は、前記ウェート駆動機構へと送り出され、各ウェート6の高さ位置が調整される。この各ウェート6の新たな配置により、搬送コンテナ1の重心位置が元の位置に復帰される。このようにして、搬送コンテナ1は、積み荷による姿勢の狂いを生じることなく、テザーTに沿って安定した走行を確保することが可能となっている。
【0018】
前記軌道は、図示を省略するが、搬送コンテナ1が物資を積み込む出発点側の第1宇宙ステーションユニットと、その送り先である目標到達点側の第2宇宙ステーションユニットとの間に架設された前記テザーTと、このテザーTのテンションを一定に保つ張力調整機構とを備えて構成されている。
前記ベース側制御装置は、第1宇宙ステーションユニットまたは第2宇宙ステーションユニットの何れか一方もしくは両方に配置されており、搬送コンテナ1の前記車載側制御装置と通信連絡して積み荷情報等の指示を与えることが可能となっている。
【0019】
以上説明の構成を有する本実施形態の宇宙用搬送装置によれば、第1宇宙ステーションユニットに配置された搬送コンテナ1では、前記車載側制御装置またはベース側制御装置からの指示に基づいて、ロボットアームHが積み荷を各搭載部2に搭載する。この荷積み作業時では、各扉3a1,3b1を開くことで、各搭載部2にアクセスする。そして、荷積み完了時には、各扉3a1,3b1を閉じ、搬送コンテナ1の走行時における積み荷の飛散を防止する。
その後、搬送コンテナ1は、テザーTに沿って移動する。第2宇宙ステーションユニットに到着した搬送コンテナ1は、前記車載制御装置またはベース側制御装置からの指示に基づいて、ロボットアームHが荷下ろし作業を行う。このようにして、荷揚げから荷下ろしまでの一連の作業が連続して行われる。
【0020】
なお、搬送コンテナ1の搬送先が複数ある場合には、例えば図3に示すように、各搬送先に向かう複数本の軌道を交差させ、これら軌道の交差点に中継ステーション11を設け、これを分岐点として搬送コンテナ1が任意の軌道を選択できるようにすることで対応できる。この中継ステーション11は、第1宇宙ステーションユニットや第2宇宙ステーションユニットなど、搬送コンテナ1が往復する各宇宙ステーションユニット間との間で、各テザーTにより接続されている。そして、この中継ステーション11は、各テザーTが接続されるベース11aと、このベース11a上に各テザーTの端部を接続するテザー固定部11cと、同ベース11a上に配置されて搬送コンテナ1の行き先を変えるベース側ロボットアーム11bとを備えて構成されている。
【0021】
そして、搬送コンテナ1は、この中継ステーション11に到達すると、まず、ベース側ロボットアーム11bにより捕捉される。その後、搬送コンテナ1は各従動輪5bを格納することで、各テザーTの保持を解除する。その後、フリーとなった搬送コンテナ1を、ベース側ロボットアーム11bが行き先(R1〜R3の何れか)に応じて新たなテザーTへと移動させる。移動後の搬送コンテナ1は、各従動輪5bを再び突出させて各駆動輪5aとの間に新たなテザーTを挟み込むことで保持する。後は、そのテザーTに沿って走行することで、所望の搬送先へと向かうことができる。
【0022】
なお、上記実施形態では、1台の搬送コンテナ1を走行させる場合を例に説明したが、これに限らず、例えば図4に示すように複数の搬送コンテナ1を同一のテザーTに沿って走行させるものとしても良い。この場合、各搬送コンテナ1に相対位置検出センサ(図示せず)を設けて、この検出結果に基づいて、各搬送コンテナ1間の車間距離Lが常に一定となるように自走機構5の推進力を制御するフィードバック制御を前記車載側制御装置に行わせることが、衝突防止などの観点より好ましい。この場合の相対位置検出センサとしては、例えば、レーザ光測距センサ、光センサ、磁気変位計、等距離センサなどが好適に採用可能である。
【0023】
以上説明の本実施形態の宇宙用搬送装置は、各搭載部2を有する搬送コンテナ1と、この搬送コンテナ1が移動する軌道と、荷揚げ及び荷下ろし作業、ならびに搬送コンテナ1の移動を制御する車載側制御装置とを備える構成を採用した。この構成によれば、荷積み作業、搬送作業、さらには荷下ろし作業までを連続して行えるので、積み荷の搬送作業を自律して行うことが可能となる。
【0024】
なお、上記実施形態では、自走機構5の各駆動輪5aの回転によって搬送コンテナ1を走行させるものとしたが、これに限らず、例えば図5に示すように、軌道に沿って移動する際の推進力を自らに与えるスラスタ21a(推進機構)を設けるものとしても良い。この場合には、各駆動輪5aは不要となるので、代わりに前記従動輪5bを設けるだけでよい。
【0025】
また、この他に、例えば図6に示すような走行機構も採用可能である。すなわち、前記軌道に、これが掛け渡される始点及び終点間に架設された2本のテザーT(このテザーTは、一対のローラ31間に巻帯された無端ベルト状に構成されているため、実際には1本であるが、走行路としては実質的に2本のテザーをなしている。)を備えている。そして、これらテザーTを、始点及び終点間に沿って搬送コンテナ1をガイドするガイド用テザーT1(ガイド用紐状体)と、始点及び終点間でガイド用テザーT1に対して平行に移動する走行用テザーT2(移動用紐状体)とに機能を分離するとともに、走行用テザーT2側に搬送コンテナ1を固定部32で固定する構成を採用している。
同様に、単純に軌道としての強度を向上させることを目的として、架設するテザーT(またはケーブル)の本数を複数本とし、これらに沿って搬送コンテナ1を移動させても良い。
【0026】
また、搬送コンテナ1の走行駆動源としては、上記各例の他に、バネの付勢力、ガス圧力、油圧力、リニアモータ推進力、車輪を回転アクチュエータにより推進する推進機構などを採用しても良い。
また、上記実施形態では、テザーTへの懸架手段として、これを機械的に把持する構成を採用したが、これに限らず、図7に示すように、非接触状態に保持する構成も採用可能である。すなわち、テザーTに金属を用い、このテザーTを周囲より包む筒状体31を搬送コンテナ1側に固定し、この筒状体31内に磁気力を発生させる電磁石32を環状配置する。そして、これら電磁石32に通電することで、これらとテザーTとの間に反発力を生じせしめ、前記筒状体の中心位置にテザーTを非接触状態に保持する(実際には、テザーTに対して搬送コンテナ1側が固定される。)。
【0027】
また、搬送コンテナ1は、前記各重心位置検出センサ及びバランサー6により、自らの重心位置を一定にすることを可能としているが、さらに、姿勢制御用ジャイロセンサまたは、複数自由度の加速度を計測可能な加速度センサと、姿勢制御用のスラスタとを備えて、前記加速度センサの検出結果に基づいて各スラスタを起動させ、移動時の自転を防止することで、さらなる安定した移動を確保することが可能となる。
また、上記実施形態では、テザーTが1本の場合を例に図示して説明したが、これに限らず、複数本のテザーTを用いても良い。
また、上記実施形態では、宇宙ステーション側にロボットアームHを設ける構成を採用したが、これに限らず、搬送コンテナ1側に1本または複数本を設け、搬送コンテナ1と共に移動させる構成を採用しても良い。この場合においても、ロボットアームは、被搬送物の荷揚げ及び荷下ろし作業を行う。
【0028】
【発明の効果】
本発明の宇宙用搬送装置は、宇宙空間における被搬送物の搬送作業を行う装置であり、テザー又はケーブルに沿って移動可能なコンテナ及び推進装置を持つ構成を採用した。この構成によれば、コンテナに被搬送物を積み込み、さらには推進機構によって搬送先まで搬送することができるので、被搬送物の搬送作業を自律して行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の宇宙用搬送装置の一実施形態を示す図であって、その一構成要素である搬送コンテナを示す正面図である。
【図2】 同宇宙用搬送装置の同搬送コンテナを示す図であり、図1のA方向から見た側面図である。
【図3】 同宇宙用搬送装置の分岐ステーションを示す平面図である。
【図4】 同宇宙用搬送装置の搬送コンテナの移動制御を説明するための側面図である。
【図5】 同宇宙用搬送装置の、搬送コンテナの移動機構の変形例を説明するための図であって、その移動方向後方側から見た視図である。
【図6】 同宇宙用搬送装置の、搬送コンテナの移動機構の他の変形例を説明する平面図である。
【図7】 同宇宙用搬送装置の、搬送コンテナのテザー保持機構の変形例を示す図であって、(a)が側面図、(b)が正面図、(c)がテザー保持機構の詳細図を示している。
【符号の説明】
1・・・搬送コンテナ(コンテナ)
2・・・搭載部
21a・・・スラスタ(推進機構)
T・・・テザー(紐状体)
T1・・・ガイド用テザー(ガイド用紐状体)
T2・・走行用テザー(移動用紐状体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a space transport device that performs transport work of a transported object in outer space.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Non-Patent Document 1 below, development of a solar power generation satellite that receives solar energy to generate electric power and transmits the electric power using electromagnetic waves has been studied. If this type of large space structure is to be constructed manually, astronauts of several hundreds of levels are required, so attempts have been made to unmanned with dedicated machines and robots. By using such dedicated equipment and robots, it is possible to perform advanced work such as coupling between floating modules, reciprocating long distances, and collecting scattered members. It is possible to substitute the work to be performed by mounting the astronaut, and to remarkably reduce the burden on the astronaut.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Kazuo Machida, “Robotics in Solar Power Satellite”, June 7, 1992, Robotics Mechatronics Lecture (ROBOMEC92)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When constructing such large structures in outer space, for example, how to transfer materials between floating modules without human intervention is one of the major issues in improving work efficiency. There was a need to develop means.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a space transport device that can autonomously carry a work to transport a transported object.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
In other words, the space transportation device according to claim 1 is a device that performs the work of transporting the object to be transported in outer space, and includes a propulsion device in a container that can be moved with a tether or cable installed as a track , A laser beam ranging sensor, an optical sensor, or a magnetic displacement meter is used as a measuring unit that includes a plurality of the containers and measures an interval between the containers. Based on the detection result of the measuring unit, the containers Feedback means for controlling the propulsive force of the propulsion device so that the distance between them is constant, maintaining the distance between these containers constant, and simultaneously moving along the tether or cable To do.
A space transportation device according to a second aspect is the space transportation device according to the first aspect, wherein a plurality of the tethers or cables are provided and moved along these.
The space transportation device according to claim 3 is the space transportation device according to claim 1 or 2, wherein the space arm is disposed in the container and performs a work of unloading and unloading the object to be transported; And a control means for controlling the movement of the container.
[0007]
The space transportation device according to claim 4 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the propulsive force when moving to the container along the tether or cable. A thruster is provided as a propulsion mechanism that gives the power to itself.
The space transportation device according to claim 5 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the propulsive force when moving to the container along the tether or cable. A linear motor is provided as a propulsion mechanism that gives the power to itself.
The space transportation device according to claim 6 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the space transportation device provides the propulsive force when moving along the tether or the cable to itself. As the propulsion mechanism, a mechanism for rotating a wheel by a rotary actuator is provided.
[0008]
The space transportation device according to claim 7 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the tether or the cable generates a magnetic force to generate the tether. Alternatively, suspension means for suspending the container in a non-contact state with respect to the cable is further provided.
The space transportation device according to claim 8 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the wheel that is prevented from being derailed by being fitted to the tether or the cable is provided. And a suspension means for suspending the container with respect to the tether or the cable .
[0009]
A space transportation device according to claim 9 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 8 , wherein a plurality of orbits comprising the tether or the cable are spanned. The moving direction of the container is changed in an arbitrary direction with an intersection as a branch point.
[0010]
The space transportation device according to claim 10 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the center of gravity of the container in the empty state and the loaded state is set on the container. The center-of-gravity position detection sensor to be obtained, and the center-of-gravity position adjustment means for adjusting its own center-of-gravity position to a predetermined position based on the center-of-gravity position obtained by the center-of-gravity position detection sensor.
The space transportation device according to claim 11 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the container has a gyro sensor for posture control, and the posture. It is characterized in that posture control means for controlling posture so as not to rotate during movement based on the detection result of the control gyro sensor is provided.
The space transportation device according to claim 12 is the space transportation device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the container includes an acceleration sensor capable of measuring acceleration with a plurality of degrees of freedom. And it is characterized by the attitude | position control means which controls attitude | position so that it may not autorotate at the time of a movement based on the detection result of this acceleration sensor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The space transport device of the present invention is a device for transporting materials (conveyed objects) in outer space, and an embodiment thereof will be described below with reference to the drawings. Of course, it is not intended to be limited.
The space transportation device of the present embodiment includes a transportation container (container; hereinafter referred to as transportation container 1) on which the goods are mounted, a trajectory on which the transportation container moves, and a base-side control device that controls the transportation container. And is schematically configured. In the following description, a case where a tether is used as the track will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a cable constructed using a tether may be used as the track.
[0012]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the transport container 1 is a self-propelled vehicle that travels along a vehicle body 3 having mounting parts 2 for mounting the above-mentioned supplies at two upper and lower positions, and a tether T that forms part of the track. Based on the mechanism 5, a gravity center position detection sensor (not shown) that obtains its gravity center position in an empty state and a loaded state, and a predetermined gravity center position based on the gravity center position obtained by the gravity center position detection sensor A balancer 6 (center of gravity position adjusting means) that adjusts to the position of the vehicle, a vehicle-mounted side control device (control means; not shown) that receives a control signal from the control device and controls its own operation, and power to each part An in-vehicle battery that supplies power (not shown) is provided. Reference numeral H denotes a robot arm that is attached to the space station side and that unloads and unloads materials from and to the transport container 1.
[0013]
The vehicle body 3 includes a pair of housings 3a and 3b arranged at positions sandwiching the tether T, and a connecting portion 3c that connects the housings 3a and 3b while avoiding interference with the tether T. Has been. Doors 3a1 and 3b1 are attached to the side surfaces of the housings 3a and 3b so as to be openable and closable, and the inside of the mounting portion 2 can be accessed by opening the doors 3a1 and 3b1. The doors 3a1 and 3b1 are opened and closed by a vehicle-mounted actuator (not shown) based on an instruction from the vehicle-mounted control device.
[0014]
The robot arm H includes a multi-joint arm Ha that bends at a plurality of joints, a robot hand Hb that is attached to the tip of the multi-joint arm Ha and holds the material, and a swiveling operation and folding of the multi-joint arm Ha. And a driving unit (not shown) that performs a bending operation and a holding operation of the robot hand Hb. The drive unit includes a plurality of electric motors, actuators, and the like, and performs unloading and unloading work based on a request from the in-vehicle control device or an instruction from the base control device.
[0015]
The self-propelled mechanism 5 includes two drive wheels 5a attached to the upper surface on one housing 3b side, an electric motor (not shown) that rotationally drives these drive wheels 5a, and the other housing 3a side. Two driven wheels 5b attached to the lower surface and an actuator (not shown) for retracting or driving these driven wheels 5b toward the respective drive wheels 5a are configured. Each driven wheel 5b has a holding state in which each tether T is sandwiched between each driving wheel 5a and a released state in which the holding of the tether T is released as shown in FIGS. Either of these can be selected. Each drive wheel 5a and each driven wheel 5b has a recess formed on the surface in contact with the tether T, and the tether T is fitted into the recess to prevent the wheel from being removed.
The operation of each actuator is performed by the vehicle-mounted control device.
[0016]
The center-of-gravity position detection sensor uses, for example, a gyro sensor, and can detect the center-of-gravity position of the transport container 1 quickly and with high accuracy by detecting a moment acting on the transport container 1 when the transport container 1 starts to travel. It is possible. And the calculated | required gravity center position is transmitted to the said vehicle-mounted side control apparatus.
The balancer 6 includes a plurality of weights 6a provided on the side surfaces of the housings 3a and 3b, and a weight driving mechanism (stepping motor or the like, for example) that adjusts the height position of the weights 6a with respect to the housings 3a and 3b. Z.).
[0017]
And these center-of-gravity position detection sensors and the balancer 6 enable the transport container 1 to return its center-of-gravity position, which has been distorted due to loading, to the original position. That is, when the transport container 1 starts to travel, the center of gravity position changed by the load is detected by the center of gravity position detection sensor. The detection result is immediately transmitted to the vehicle-mounted control device, and the vehicle-mounted control device calculates the optimal arrangement (height position) of each weight 6 for returning the center of gravity position to the original center of gravity position. . Then, the calculation result is sent to the weight driving mechanism, and the height position of each weight 6 is adjusted. With the new arrangement of the weights 6, the center of gravity of the transport container 1 is returned to the original position. In this way, the transport container 1 can ensure a stable travel along the tether T without causing a misalignment due to loading.
[0018]
Although not shown in the figure, the trajectory is constructed between the first space station unit on the starting point side where the transport container 1 loads goods and the second space station unit on the target destination side that is the destination thereof. The tether T and a tension adjusting mechanism that keeps the tension of the tether T constant are provided.
The base side control device is arranged in one or both of the first space station unit and the second space station unit, and communicates with the in-vehicle side control device of the transport container 1 to give instructions such as loading information. It is possible to give.
[0019]
According to the space transportation device of the present embodiment having the above-described configuration, in the transportation container 1 arranged in the first space station unit, based on an instruction from the vehicle-mounted side control device or the base side control device, the robot Arm H mounts the load on each mounting portion 2. At the time of this loading work, each mounting part 2 is accessed by opening each door 3a1, 3b1. When the loading is completed, the doors 3a1 and 3b1 are closed to prevent the cargo from being scattered when the transport container 1 is traveling.
Thereafter, the transport container 1 moves along the tether T. The transport container 1 arriving at the second space station unit is unloaded by the robot arm H based on an instruction from the in-vehicle control device or the base side control device. In this way, a series of operations from unloading to unloading are continuously performed.
[0020]
If there are a plurality of transport destinations of the transport container 1, for example, as shown in FIG. 3, a plurality of tracks traversing each transport destination are crossed, a relay station 11 is provided at the intersection of these tracks, and this is branched. This can be handled by allowing the transport container 1 to select an arbitrary trajectory as a point. The relay station 11 is connected to each space station unit, such as the first space station unit and the second space station unit, with which the transport container 1 reciprocates, by each tether T. The relay station 11 includes a base 11a to which each tether T is connected, a tether fixing portion 11c that connects the end of each tether T on the base 11a, and a transport container 1 disposed on the base 11a. And a base side robot arm 11b for changing the destination of the robot.
[0021]
When the transport container 1 reaches the relay station 11, it is first captured by the base side robot arm 11b. Thereafter, the transport container 1 stores each driven wheel 5b to release the holding of each tether T. Thereafter, the transport container 1 that has become free is moved to a new tether T by the base side robot arm 11b according to the destination (any one of R1 to R3). The transport container 1 after the movement is held by causing each driven wheel 5b to protrude again and sandwiching a new tether T between each driven wheel 5a. After that, by traveling along the tether T, it is possible to go to a desired transport destination.
[0022]
In the above embodiment, the case where one transport container 1 is driven has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of transport containers 1 travel along the same tether T as shown in FIG. It is also possible to make it happen. In this case, each transport container 1 is provided with a relative position detection sensor (not shown), and based on the detection result, the self-propelled mechanism 5 is propelled so that the distance L between the transport containers 1 is always constant. It is preferable from the viewpoint of collision prevention or the like to cause the in-vehicle side control device to perform feedback control for controlling force. As the relative position detection sensor in this case, for example, a laser beam ranging sensor, an optical sensor, a magnetic displacement meter, an equidistant sensor, or the like can be suitably used.
[0023]
The space transport device of the present embodiment described above has a transport container 1 having each mounting portion 2, a trajectory along which the transport container 1 moves, an unloading and unloading operation, and a vehicle-mounted vehicle that controls the transport of the transport container 1. A configuration including a side control device was adopted. According to this configuration, since the loading operation, the conveying operation, and the unloading operation can be performed continuously, it becomes possible to autonomously perform the conveying operation of the load.
[0024]
In the above embodiment, the transport container 1 is caused to travel by the rotation of each drive wheel 5a of the self-propelled mechanism 5. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. It is also possible to provide a thruster 21a (propulsion mechanism) that gives the propulsive force to itself. In this case, each driving wheel 5a is not necessary, and it is only necessary to provide the driven wheel 5b instead.
[0025]
In addition to this, for example, a traveling mechanism as shown in FIG. 6 can be employed. That is, two tethers T laid between the start point and the end point on which the track is stretched (this tether T is configured as an endless belt wound between a pair of rollers 31; , But there are substantially two tethers as the travel path.). The tether T travels in parallel with the guide tether T1 between the start point and the end point, and the guide tether T1 (guide string) for guiding the transport container 1 along the start point and the end point. The function is separated into the tether T2 (moving string), and the transport container 1 is fixed to the traveling tether T2 side by the fixing portion 32.
Similarly, for the purpose of simply improving the strength as a track, a plurality of tethers T (or cables) to be installed may be provided, and the transport container 1 may be moved along these.
[0026]
Further, as the travel drive source of the transport container 1, in addition to the above examples, a biasing force of a spring, gas pressure, oil pressure, linear motor propulsion force, a propulsion mechanism that propels a wheel by a rotary actuator, and the like may be adopted. good.
Moreover, in the said embodiment, although the structure which hold | grips this mechanically as a suspension means to the tether T was employ | adopted, as shown in FIG. 7, the structure hold | maintained in a non-contact state is also employable. It is. That is, a metal is used for the tether T, a cylindrical body 31 that wraps the tether T from the periphery is fixed to the transport container 1 side, and an electromagnet 32 that generates a magnetic force is annularly arranged in the cylindrical body 31. By energizing these electromagnets 32, a repulsive force is generated between them and the tether T, and the tether T is held in a non-contact state at the center position of the cylindrical body (in practice, the tether T On the other hand, the transport container 1 side is fixed.)
[0027]
In addition, the transport container 1 can make its own center of gravity position constant by the center-of-gravity position detection sensor and the balancer 6, but can further measure an attitude control gyro sensor or acceleration with multiple degrees of freedom. It is possible to secure a more stable movement by providing a simple acceleration sensor and a thruster for attitude control, starting each thruster based on the detection result of the acceleration sensor, and preventing rotation during movement. It becomes.
In the above-described embodiment, the case where the number of tethers T is one is illustrated and described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of tethers T may be used.
In the above-described embodiment, the configuration in which the robot arm H is provided on the space station side is adopted. However, the configuration is not limited to this, and a configuration in which one or a plurality are provided on the transport container 1 side and moved together with the transport container 1 is employed. May be. Even in this case, the robot arm performs the work of unloading and unloading the object to be conveyed.
[0028]
【The invention's effect】
The space transport device according to the present invention is a device that performs a work of transporting an object to be transported in outer space, and employs a configuration having a container and a propulsion device movable along a tether or a cable. According to this configuration, since the object to be transported can be loaded into the container and further transported to the transport destination by the propulsion mechanism, the transporting work of the object to be transported can be performed autonomously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a space transportation device according to the present invention, and is a front view showing a transportation container as one component thereof.
FIG. 2 is a view showing the transport container of the space transport device, and is a side view seen from the direction A in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view showing a branch station of the space transportation device.
FIG. 4 is a side view for explaining the movement control of the transport container of the space transport device.
FIG. 5 is a view for explaining a modified example of a transport container moving mechanism of the space transport device, and is a view seen from the rear side in the moving direction;
FIG. 6 is a plan view for explaining another modification of the transport container moving mechanism of the space transport device.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a modification of the tether holding mechanism of the transfer container of the space transfer device, where FIG. 7A is a side view, FIG. 7B is a front view, and FIG. 7C is a detail of the tether holding mechanism. The figure is shown.
[Explanation of symbols]
1 ... transport container (container)
2 ... Mounting part 21a ... Thruster (propulsion mechanism)
T ... tether
T1 ... Guide tether (guide string)
T2 ... Traveling tether (moving string)

Claims (12)

宇宙空間における被搬送物の搬送作業を行う装置であり、架設されたテザー又はケーブルを軌道として移動可能なコンテナに推進装置を備えており、
前記コンテナを複数備え、前記各コンテナ間の間隔を計測する測定手段として、レーザ光測距センサ、または光センサ、または磁気変位計が用いられ、
前記測定手段による検出結果に基づいて、前記各コンテナ間の間隔が一定となるように前記推進装置の推進力を制御するフィードバック手段を有し、
これらコンテナ間の間隔を一定に保持すると共に、前記テザー又はケーブルに沿って同時に移動させることを特徴とする宇宙用搬送装置。
It is a device that carries transported objects in outer space, and is equipped with a propulsion device in a container that can be moved using a built-in tether or cable as a track ,
A plurality of the containers, as a measuring means for measuring the interval between the containers, a laser beam ranging sensor, or an optical sensor, or a magnetic displacement meter is used,
Feedback means for controlling the propulsive force of the propulsion device based on the detection result by the measuring means so that the interval between the containers is constant;
A space transportation device characterized in that the space between the containers is kept constant and is moved simultaneously along the tether or cable .
請求項1に記載の宇宙用搬送装置において、前記テザー又はケーブルを複数本備え、これらに沿って移動することを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to claim 1, wherein the space transportation device includes a plurality of the tethers or cables and moves along the tethers or cables. 請求項1または請求項2に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナに配置され、前記被搬送物の荷揚げ及び荷下ろし作業を行うロボットアームと、前記コンテナの移動を制御する制御手段とが備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。  3. The space transportation device according to claim 1, further comprising: a robot arm that is disposed in the container and performs unloading and unloading work of the transported object; and a control unit that controls movement of the container. A space transportation device characterized by the above. 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記コンテナには、前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、スラスタが備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the container includes a thruster as a propulsion mechanism that gives the propulsion force to the container when moving along the tether or the cable. A space transportation device characterized by the above. 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記コンテナには、前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、リニアモータが備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the container includes a linear motor as a propulsion mechanism that imparts propulsive force when moving along the tether or the cable to the container. A space transportation device characterized by being provided. 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記テザー又はケーブルに沿って移動する際の推進力を自らに与える推進機構として、車輪を回転アクチュエータにより回転させる機構が備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to any one of claims 1 to 3, wherein a mechanism that rotates a wheel by a rotary actuator is provided as a propulsion mechanism that gives the propulsion force when moving along the tether or the cable. A space transportation device comprising: 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記テザー又はケーブルに対して磁気力を発生させることで、これらテザー又はケーブルに対して前記コンテナを非接触状態に懸架する懸架手段がさらに備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to any one of claims 1 to 6, wherein the container is brought into a non-contact state with respect to the tether or the cable by generating a magnetic force with respect to the tether or the cable. A space transportation device further comprising suspension means for suspension. 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記テザーまたはケーブルに嵌合することで脱輪防止された車輪を、これらテザー又はケーブルに対して前記コンテナを懸架する懸架手段としてさらに備えることを特徴とする宇宙用搬送装置。  The space transportation device according to any one of claims 1 to 6, wherein a wheel which is prevented from being derailed by being fitted to the tether or the cable is suspended from the container with respect to the tether or the cable. A space transportation device, further comprising suspension means for carrying out the operation. 請求項1から請求項8の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、 前記テザー又はケーブルからなる軌道を複数本、掛け渡し、これら軌道の交差点を分岐点として、前記コンテナが任意方向に移動方向を変更することを特徴とする宇宙用搬送装置。The space transportation device according to any one of claims 1 to 8 , wherein a plurality of orbits made of the tether or cable are spanned, the intersection of these orbits is a branch point, and the container is in an arbitrary direction. A space transportation device characterized by changing a moving direction. 請求項1から請求項9の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナには、空荷状態及び荷積み状態における自らの重心位置を求める重心位置検出センサと、該重心位置検出センサで求められた前記重心位置に基づいて自らの重心位置を所定の位置に調整する重心位置調整手段とが備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。The space transportation device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the container includes a center-of-gravity position detection sensor that obtains a center-of-gravity position in an empty state and a loaded state, and the center-of-gravity position detection. A space transportation device comprising: a center of gravity position adjusting means for adjusting the center of gravity of the vehicle to a predetermined position based on the position of the center of gravity obtained by a sensor. 請求項1から請求項10の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナには、姿勢制御用ジャイロセンサを有してかつ、この姿勢制御用ジャイロセンサの検出結果に基づいて移動時に自転しないように姿勢制御する姿勢制御手段が備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。The space transportation device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the container includes a posture control gyro sensor and moves based on a detection result of the posture control gyro sensor. A space transportation device comprising posture control means for controlling posture so as not to rotate at times. 請求項1から請求項11の何れか1項に記載の宇宙用搬送装置において、前記コンテナには、複数自由度の加速度を計測可能な加速度センサを有し、この加速度センサの検出結果に基づいて移動時に自転しないように姿勢制御する姿勢制御手段が備えられていることを特徴とする宇宙用搬送装置。The space transportation device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the container includes an acceleration sensor capable of measuring an acceleration having a plurality of degrees of freedom, and based on a detection result of the acceleration sensor. A space transportation device comprising posture control means for controlling posture so as not to rotate when moving.
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