JP2002018748A - Outboard activity support robot for spacecraft - Google Patents
Outboard activity support robot for spacecraftInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は宇宙ステーションの
如き宇宙機で用いる船外活動支援ロボットに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an outboard activity support robot used in a spacecraft such as a space station.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、地球周回軌道上に恒久的且つ多目
的な有人施設としての宇宙ステーションを構築し、該宇
宙ステーションに連結した実験モジュールで、各種の実
験や研究を行う計画が進められている。2. Description of the Related Art In recent years, plans have been made to construct a space station as a permanent and versatile manned facility in orbit around the earth, and to conduct various experiments and research with an experimental module connected to the space station. .
【０００３】上記実験モジュールとしては、宇宙ステー
ションから電力、空気等の供給を受ける有人の実験スペ
ースとなる与圧部や、宇宙ステーション外部で宇宙環境
をそのまま実験スペースとして使用できる曝露部等を有
する。The above-mentioned experimental module has a pressurizing section serving as a manned experimental space for receiving supply of electric power, air, and the like from the space station, and an exposure section that can use the space environment as an experimental space outside the space station.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記曝露部
での各種作業は、いわゆる、船外活動（ＥＶＡ）となる
ため、実験モジュールのロボットアームとしてのマニピ
ュレータが用いられるが、曝露部の底面、側面や与圧部
の前方及びペイロード等の底面にはアクセスすることは
できない。したがって、マニピュレータが届かない範囲
に軌道上交換要素（ＯＲＵ）等の荷物を運ぶ場合には、
ＥＶＡクルーに大きな負担がかかることになる。すなわ
ち、この場合、足拘束具やＯＲＵをクルーのテザーに固
定し、クルーがＥＶＡ支援具としてのハンドレールやハ
ンドホールド等の把手を掴みながら移動することになる
が、曝露部のように凹凸のあるエレメントでは非常に時
間がかかると共に、交換用の荷物を衝突させて壊してし
まう可能性がある。However, since the various operations at the above-mentioned exposed part are so-called extra-board activities (EVA), a manipulator is used as a robot arm of the experimental module. It is not possible to access the side, the front of the pressurized section, and the bottom of the payload. Therefore, when carrying luggage such as on-orbit exchange elements (ORUs) out of reach of the manipulator,
The EVA crew will be overwhelmed. In other words, in this case, the foot restraint or the ORU is fixed to the tether of the crew, and the crew moves while grasping a handle such as a handrail or a hand hold as an EVA support tool. Some elements are very time consuming and can cause the replacement luggage to collide and break.
【０００５】そこで、本発明は、クルーの負担を軽減す
ることができるような宇宙機用船外活動支援ロボットを
提供しようとするものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a spacecraft outboard activity support robot capable of reducing the burden on the crew.
【０００６】[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、宇宙機の外部で作業を行う船外活動支援
ロボットにおいて、移動用視覚装置と、宇宙機表面に設
けられた把手を把持する移動用マニピュレータと、目的
の作業を行う作業用マニピュレータと、該作業用マニピ
ュレータに設けられた作業用視覚装置と、各視覚装置か
らの情報に基づいて各マニピュレータを操作する制御部
とを備え、且つ制御部には作業場所まで移動するコース
が予め記憶されている構成とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to an extra-vehicle activity support robot for performing an operation outside a spacecraft, which comprises a moving visual device and a handle provided on the surface of the spacecraft. A manipulator for movement to grip the object, a manipulator for work to perform a target work, a work visual device provided in the work manipulator, and a control unit that operates each manipulator based on information from each visual device. The control unit has a configuration in which a course for moving to a work place is stored in the control unit in advance.
【０００７】設定されたコースに従って自立動作させる
ことよって、これまでのマニピュレータではアクセスで
きない場所へのアクセスが可能となるので、クルーの負
担を軽減できるようになる。[0007] By performing the independent operation in accordance with the set course, it is possible to access a place that cannot be accessed by the conventional manipulator, so that the burden on the crew can be reduced.
【０００８】又、作業に必要な荷物を載せる荷物台を備
え、更に、作業に必要な荷物を仮置きしておく荷物仮置
き台を備えた構成とすることにより、荷物を作業場所ま
で運搬できると共に、荷物を仮置き台上にも固定できる
ので、ＯＲＵ交換作業等を能率よく行わせることができ
る。In addition, by providing a luggage stand on which luggage necessary for the work is placed and a temporary luggage stand for temporarily storing luggage necessary for the work, the luggage can be transported to the work place. At the same time, the luggage can be fixed on the temporary placing table, so that the ORU exchange operation or the like can be performed efficiently.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】図１乃至図５は本発明の実施の一形態を示
すもので、一例として、宇宙ステーション外部の曝露部
１で用いる船外活動支援ロボット２について示す。FIGS. 1 to 5 show an embodiment of the present invention. As an example, an outboard activity support robot 2 used in an exposure unit 1 outside a space station is shown.
【００１１】すなわち、該船外活動支援ロボット２は、
ロボット本体３に、７自由度をもつ歩行脚としての２本
の移動用マニピュレータ４と、７自由度をもつ作業腕と
しての１本の作業用マニピュレータ５と、軌道上交換要
素（ＯＲＵ）６を対象とする荷物台７と、該荷物台７の
横に位置させるようにした荷物仮置き台８とを組み付
け、且つ上記ロボット本体３には、カメラ及び照明から
なる視覚装置９を取り付け、又、上記移動用マニピュレ
ータ４には、クルー用のハンドレール１０やハンドホー
ルド１１等の把手を把持するための把持部４´を設け、
更に、上記作業用マニピュレータ５には、カメラ及び照
明からなる視覚装置１２を有し且つ把手を把持する機能
を有する精密ロボットツール（ＥＶＡ工具等を含む）１
３を取り付けてなり、予め記憶させた設定コースに従い
自立動作できるようにしたり、あるいは、宇宙ステーシ
ョン又は地上基地からの指令で動作できるようにした構
成としてある。なお、上記移動用マニピュレータ４がも
つ７自由度とは、脚部材の基部に、前後、左右、上下方
向（図では左右方向のみを示す）の回転軸を有し、且つ
脚部材の中間部に左右方向の回転軸を有し、更に脚部材
の先端部に、前後、左右、上下方向の回転軸を有して、
脚部材が各回転軸を支軸として自在に変位できるように
してあることを意味する。又、作業用マニピュレータ５
がもつ７自由度とは、腕部材の基部と先端部に、それぞ
れ前後、左右、上下方向の回転軸を有し、且つ腕部材の
中間部に左右方向の回転軸を有して、腕部材が各回転軸
を支軸として自在に変位できるようにしてあることを意
味する。That is, the outboard activity support robot 2
The robot body 3 includes two moving manipulators 4 as walking legs having seven degrees of freedom, one working manipulator 5 as a working arm having seven degrees of freedom, and an on-orbit exchange element (ORU) 6. A target luggage stand 7 and a temporary luggage stand 8 that is positioned beside the luggage stand 7 are assembled, and a visual device 9 including a camera and lighting is attached to the robot main body 3. The moving manipulator 4 is provided with a gripper 4 ′ for gripping a handle such as a crew handrail 10 or a handhold 11.
Further, the work manipulator 5 has a visual device 12 composed of a camera and lighting, and a precision robot tool (including an EVA tool) 1 having a function of gripping a handle.
3 so that it can operate autonomously according to a preset course stored in advance, or can operate according to a command from a space station or a ground station. Note that the seven degrees of freedom of the movement manipulator 4 means that the base of the leg member has a rotation axis in the front-back, left-right, up-down direction (only the left-right direction is shown in the figure), and It has a left-right rotation axis, and further has a front-back, left-right, up-down rotation axis at the tip of the leg member,
This means that the leg members can be freely displaced by using each rotation shaft as a support shaft. Also, the work manipulator 5
The seven degrees of freedom of the arm member include a front-rear, left-right, up-down rotation axis at the base and a tip end of the arm member, and a left-right rotation axis at an intermediate part of the arm member. Means that each of the rotary shafts can be freely displaced by using as a support shaft.
【００１２】又、上記船外活動支援ロボット２は、待機
時に充電用コネクタ１４を介して宇宙ステーションから
電力の供給を受けるようにしてあり、図２の制御ブロッ
ク図に示す如く、２次電池１５、電源１６、ドライバ及
びアクチュエータ１７、サーボ制御用ＣＰＵ１８、エン
コーダ１９、制御部としてのロボット制御用ＣＰＵ（下
位）２０、通信機器２１、センサ２２、センサＩ／Ｆボ
ード２３、上記視覚装置９，１２の構成要素としてのカ
メラ２４、デジタルレコーダ２５等を有する。又、宇宙
ステーション２６には、ロボット−ステーション間通信
中継器２７を有する他、端末に、制御部としてのロボッ
ト制御用ＣＰＵ（上位）２８、データ記憶装置２９、通
信機器３０、画像処理ボード３１、ジョイスティック３
２、トラックボール３３等を備えている。更に、地上基
地３４側には、ステーション−地上間通信中継器３５を
有すると共に、宇宙ステーション２６側の端末機器と同
じ端末機を備えている。３６はリモコンボックスを示
す。The outboard activity support robot 2 receives power from the space station via the charging connector 14 during standby, and as shown in the control block diagram of FIG. , Power supply 16, driver and actuator 17, servo control CPU 18, encoder 19, robot control CPU (lower order) 20 as a control unit, communication device 21, sensor 22, sensor I / F board 23, visual devices 9, 12 , A camera 24, a digital recorder 25, and the like as constituent elements. The space station 26 has a robot-to-station communication repeater 27 and terminals include a robot control CPU (upper) 28 as a control unit, a data storage device 29, a communication device 30, an image processing board 31, Joystick 3
2. It has a trackball 33 and the like. Further, the ground base 34 has a station-ground communication repeater 35 and the same terminal equipment as the space station 26. Reference numeral 36 denotes a remote control box.
【００１３】次に、図３乃至図５を参照して、上記構成
としたロボット２を用いて、曝露部１に設置されている
ＯＲＵ６を交換する作業について説明する。なお、図３
乃至図５において、３７は曝露部ベース３９にコネクタ
３８を介して結合された実験ペイロードを示す。Next, with reference to FIGS. 3 to 5, an operation of exchanging the ORU 6 installed in the exposure unit 1 using the robot 2 having the above configuration will be described. Note that FIG.
In FIG. 5 to FIG. 5, reference numeral 37 denotes an experimental payload connected to the exposure unit base 39 via the connector 38.
【００１４】先ず、ロボット２には、曝露部ベース３９
上のハンドレール１０や、曝露部ベース３９上に設置さ
れているＯＲＵ６のハンドホールド１１等の位置を予め
記憶させておき、交換すべきＯＲＵ６の設置位置まで設
定されたコースに従って自己制御にてゆっくりと歩行さ
せてＯＲＵ６の交換を行わせるようにする。First, the robot 2 has an exposed part base 39.
The positions of the upper handrail 10 and the hand hold 11 of the ORU 6 installed on the exposure unit base 39 are stored in advance, and slowly controlled by self-control according to the course set up to the installation position of the ORU 6 to be replaced. And the ORU 6 is exchanged.
【００１５】すなわち、図３に示す如く、ロボット２
は、新しいＯＲＵ６を荷物台７上に積んだ状態として、
出発地から、視覚装置９により自己位置を確認しつつ、
２本の移動用マニピュレータ４の把持部４´によりハン
ドレール１０等を把持しながら目的地まで歩行し、目的
地まで到着すると、視覚装置１２により交換すべき旧い
ＯＲＵ６を探して、作業用マニピュレータ５の精密ロボ
ットツール１３を用いて旧ＯＲＵ６のハンドホールド１
１を把持して旧ＯＲＵ６を取り外し、該取り外した旧Ｏ
ＲＵ６を持ち上げて、図４に示す如く荷物仮置き台８に
固定させるようにする。That is, as shown in FIG.
, With the new ORU 6 loaded on the luggage stand 7
From the starting point, while confirming the self-position by the visual device 9,
The user walks to the destination while gripping the handrail 10 or the like with the gripping portions 4 ′ of the two moving manipulators 4, and when arriving at the destination, the visual device 12 searches for the old ORU 6 to be replaced, and the working manipulator 5. ORU6 hand hold 1 using precision robot tool 13
1 to remove the old ORU 6 and remove the old ORU 6
The RU 6 is lifted and fixed to the temporary luggage stand 8 as shown in FIG.
【００１６】しかる後、図５に示す如く、荷物台７上に
積んでおいた新ＯＲＵ６を作業用マニピュレータ５を用
いて、旧ＯＲＵ６を取り外した位置に運んで設置する。
新ＯＲＵ６を設置した後は出発地へ自己歩行により戻る
ようにする。Thereafter, as shown in FIG. 5, the new ORU 6 loaded on the luggage stand 7 is transported to the position from which the old ORU 6 has been removed using the work manipulator 5 and installed.
After installing the new ORU6, return to the place of departure by self-walking.
【００１７】このように、ロボット２を自立動作させる
ことで、実験モジュールのロボットアームとしてのマニ
ピュレータではアクセスすることができなかった場所で
のＥＶＡクルーの作業を代替させることができ、この
際、ロボット本体３に、新ＯＲＵ６を積む荷物台７とは
別に、旧ＯＲＵ６を積む荷物仮置き台８が設けてあるこ
とから、作業能率をより向上させることができる。As described above, by operating the robot 2 independently, it is possible to substitute the work of the EVA crew in a place where the manipulator as the robot arm of the experimental module cannot access the robot. Since the main body 3 is provided with a temporary luggage stand 8 on which the old ORU 6 is loaded in addition to the luggage stand 7 on which the new ORU 6 is loaded, work efficiency can be further improved.
【００１８】なお、図３乃至図５では、ロボット２自体
がＯＲＵ６の交換作業を行うことでＥＶＡクルーが行う
作業を代替させるようにした場合を示したが、ロボット
２を用いてＥＶＡクルーが使用する工具や軌道上作業治
具（ＯＳＥ）及びＯＲＵ６等をワークサイトに予め運ん
でおき、ＥＶＡクルーの負担を軽減させるようにした
り、ワークサイトでの仮置き場の役割をさせたり、他の
簡易なタスクを行わせるようにしようとすること等は任
意であること、又、作業用マニピュレータ５を複数本と
して、更に利便性を向上させるようにすることは任意で
あること、更に、ロボットツール１３の用途はＯＲＵ６
の把手の把持に限定されるものではないこと、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。FIGS. 3 to 5 show a case in which the robot 2 itself replaces the work performed by the EVA crew by replacing the ORU 6. However, the robot 2 uses the EVA crew to replace the work performed by the EVA crew. Tools, on-orbit work jigs (OSE), ORU6, etc., are transported to the work site in advance to reduce the burden on the EVA crew, to serve as a temporary storage space at the work site, and to perform other simple operations. It is optional to attempt to perform the task, and it is optional to use a plurality of working manipulators 5 to further improve the convenience. Use is ORU6
It is needless to say that the present invention is not limited to the gripping of the handle, and that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の宇宙機用船外
活動支援ロボットによれば、宇宙機の外部で作業を行う
船外活動支援ロボットにおいて、移動用視覚装置と、宇
宙機表面に設けられた把手を把持する移動用マニピュレ
ータと、目的の作業を行う作業用マニピュレータと、該
作業用マニピュレータに設けられた作業用視覚装置と、
各視覚装置からの情報に基づいて各マニピュレータを操
作する制御部とを備え且つ制御部には作業場所まで移動
するコースが予め記憶されている構成としてあるので、
クルーの作業を代替させることができて、クルーの負担
を軽減させることができ、又、作業に必要な荷物を載せ
る荷物台を備え、更に、作業に必要な荷物を仮置きして
おく荷物仮置き台を備えた構成とすることにより、ＯＲ
Ｕ等を交換する際の作業能率をより向上させることがで
きる、等の優れた効果を発揮する。As described above, according to the extracorporeal activity support robot for a spacecraft according to the present invention, in an extracorporeal activity support robot working outside the spacecraft, a visual device for movement and a spacecraft A moving manipulator for gripping the provided handle, a working manipulator for performing a target task, and a working visual device provided for the working manipulator,
It has a control unit that operates each manipulator based on information from each visual device, and the control unit has a configuration in which a course to move to the work place is stored in advance,
The crew's work can be substituted, the burden on the crew can be reduced, and there is a luggage stand on which the luggage necessary for the work is placed, and the luggage temporary storage for the luggage necessary for the work is also provided. With the configuration including the table, OR
An excellent effect such as the work efficiency at the time of replacing U or the like can be further improved.
【図１】本発明の宇宙機用船外活動支援ロボットの実施
の一形態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a spacecraft outboard activity support robot according to the present invention.
【図２】ロボットと宇宙ステーション及び地上基地との
関係を示す制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram illustrating a relationship between a robot, a space station, and a ground base.
【図３】宇宙ステーション曝露部での作業状態の一例を
示す概要図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a working state in a space station exposure unit.
【図４】図３とは異なる作業状態を示す概要図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a work state different from FIG. 3;
【図５】図４とは更に異なる作業状態を示す概要図であ
る。FIG. 5 is a schematic diagram showing an operation state different from FIG. 4;
２ ロボット ３ ロボット本体 ４ 移動用マニピュレータ ５ 作業用マニピュレータ ７ 荷物台 ８ 荷物仮置き台 ９ 視覚装置 １０ ハンドレール（把手） １１ ハンドホールド（把手） １２ 視覚装置 １３ 精密ロボットツール ２０，２８ ロボット制御用ＣＰＵ（制御部） 2 Robot 3 Robot main body 4 Movement manipulator 5 Work manipulator 7 Luggage stand 8 Luggage temporary storage stand 9 Visual device 10 Handrail (handle) 11 Hand hold (handle) 12 Visual device 13 Precision robot tool 20, 28 Robot control CPU (Control unit)
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA20 BA02 BA08 BB06 BC07 BC09 CA05 CA06 DA02 DA05 DA08 DB04 DB09 DC08 DD01 DD08 DD11 DE02 FA03 FA05 FA10 FB01 FB12 FB15 FC02 FC04 FC06 FC07 FC13 FC14 3F060 AA09 CA14 CA23 CA26 EB14 GA05 GA13 GD13 GD14 HA28 HA32 HA35 Continued on the front page F term (reference) 3F059 AA20 BA02 BA08 BB06 BC07 BC09 CA05 CA06 DA02 DA05 DA08 DB04 DB09 DC08 DD01 DD08 DD11 DE02 FA03 FA05 FA10 FB01 FB12 FB15 FC02 FC04 FC06 FC07 FC13 FC14 3F060 AA09 CA14 CA23 CA13 EB14 GA05 HA28 HA32 HA35
Claims (4)
ロボットにおいて、移動用視覚装置と、宇宙機表面に設
けられた把手を把持する移動用マニピュレータと、目的
の作業を行う作業用マニピュレータと、該作業用マニピ
ュレータに設けられた作業用視覚装置と、各視覚装置か
らの情報に基づいて各マニピュレータを操作する制御部
とを備えた構成を有することを特徴とする宇宙機用船外
活動支援ロボット。1. An outboard activity support robot that performs work outside a spacecraft, a visual device for movement, a manipulator for movement that grips a handle provided on the surface of the spacecraft, and a manipulator for work that performs a target work. And a control device for operating each manipulator based on information from each visual device provided on the work manipulator, and a spacecraft outboard activity. Support robot.
が予め記憶されている請求項１記載の宇宙機用船外活動
支援ロボット。2. The outboard activity support robot for a spacecraft according to claim 1, wherein a course for moving to a work place is stored in the control unit in advance.
た請求項１又は２記載の宇宙機用船外活動支援ロボッ
ト。3. The spacecraft outboard activity support robot according to claim 1, further comprising a luggage stand on which luggage necessary for work is loaded.
仮置き台を備えた請求項１、２又は３記載の宇宙機用船
外活動支援ロボット。4. The spacecraft outboard activity support robot according to claim 1, further comprising a temporary luggage stand for temporarily storing luggage required for work.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208378A JP2002018748A (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Outboard activity support robot for spacecraft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208378A JP2002018748A (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Outboard activity support robot for spacecraft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002018748A true JP2002018748A (en) | 2002-01-22 |
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ID=18704968
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| JP2000208378A Pending JP2002018748A (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Outboard activity support robot for spacecraft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002018748A (en) |
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