JP7389991B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関する。

従来から、下記特許文献１に記載のロボットが知られている。このロボットは、円筒形のスペースデブリ等の対象物を捕獲する。

特開２０１８－１９９１８３号公報

この種のロボットは、例えば捕獲性能を高めるため等を目的として、コンパクト化が望まれている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、コンパクト化を図ることができるロボットを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るロボットは、ベースフレームと、前記ベースフレームに設けられた複数の伸縮デバイスと、前記複数の伸縮デバイスそれぞれに結合された複数のエンドエフェクタと、を備え、前記複数の伸縮デバイスは、前記ベースフレームに交差する第１方向に互いにずらされて配置され、前記ベースフレームを前記第１方向から見た平面視において、前記複数の伸縮デバイスそれぞれの少なくとも一部同士が重なり、前記複数の伸縮デバイスはそれぞれ、前記第１方向に交差する第２方向に伸縮し、前記複数のエンドエフェクタはそれぞれ、前記複数の伸縮デバイスにおける前記第２方向の端部に結合されている。

この発明では、ロボットの使用時には、複数の伸縮デバイスを第２方向に伸ばすことで、複数のエンドエフェクタをベースフレームから大きく広げることができる。また、複数の伸縮デバイスは、第１方向に互いにずらされて配置されている。これにより、ロボットの不使用時には、複数の伸縮デバイスを縮めた状態で、複数の伸縮デバイスそれぞれの少なくとも一部同士が重なっているので、ロボットのコンパクト化を図ることができる。

また、前記複数の伸縮デバイスのうちの少なくとも１つの伸縮デバイスにおける前記第２方向の端部と、前記エンドエフェクタと、は、前記第１方向に延びる結合部材を介して結合されているようにしてもよい。

この場合、結合部材を介して伸縮デバイスの第２方向の端部に結合されたエンドエフェクタと、他の伸縮デバイスに結合されたエンドエフェクタと、の第１方向の位置ずれ量を抑えることができる。これにより、複数の伸縮デバイスに設けられた複数のエンドエフェクタで処理する対象物にバランスよくアクセスすることができる。

また、前記複数のエンドエフェクタの前記第１方向の位置は互いに同等であるようにしてもよい。

この場合、伸縮デバイスの位置が第１方向で互いにずらして配置された構成でありながら、複数のエンドエフェクタの位置を第１方向で揃えることが可能となる。

また、前記複数の伸縮デバイスはそれぞれ、前記ベースフレームに対して回転可能に固定された駆動プーリと、前記ベースフレームに対して前記第２方向に移動する可動フレームと、前記駆動プーリおよび前記可動フレームに両端が固定された駆動ワイヤと、を備え、前記駆動プーリが回転して前記駆動ワイヤが前記駆動プーリに巻き付く、または、巻き戻されるときに、前記駆動ワイヤが前記可動フレームを牽引して前記可動フレームを移動させるようにしてもよい。

この場合、駆動プーリを回転させることで、駆動ワイヤを介して可動フレームを移動させ、伸縮デバイスを伸縮させることができる。

また、前記ベースフレームに対して回転可能に固定され、前記複数の伸縮デバイスそれぞれの前記駆動プーリに回転力を伝達するベースプーリを更に備えているようにしてもよい。

この場合、ベースプーリを回転させれば、複数の伸縮デバイスの駆動プーリを回転させて、可動フレームを移動させることができる。

また、前記伸縮デバイスを伸縮駆動させるためのワイヤが巻き回されるプーリ部材の外周面に、前記ワイヤが収容される螺旋溝が形成され、前記伸縮デバイスは、前記プーリ部材の回転時に、前記プーリ部材を、前記プーリ部材の回転軸方向に移動させる移動機構を更に備え、前記移動機構は、前記螺旋溝から繰り出される前記ワイヤの前記回転軸方向の位置が同等となるように、前記プーリ部材の回転量に応じて前記プーリ部材を前記回転軸方向に移動させるようにしてもよい。

この場合、プーリ部材が回転し、プーリ部材の螺旋溝からワイヤが繰り出されると、移動機構により、プーリ部材がプーリ部材の回転軸方向に移動する。これにより、螺旋溝から繰り出されるワイヤの回転軸方向の位置が同等となる。これにより、例えば、プーリ部材から繰り出されるワイヤに作用する張力の大きさが、プーリ部材の回転量に応じて変化するのを抑えることができる。

本発明によれば、コンパクト化を図ることができることができる。

本発明の一実施形態に係るロボットを備えた把持システムにおいて、除去衛星がスペースデブリのＰＡＲにロボットを配置する動作を示す図である。 上記ロボットを、ＰＡＲの内側に挿入した状態を示す図である。 上記ロボットのエンドエフェクタを径方向外側に伸ばし、ＰＡＲを把持した状態を示す図である。 上記ロボットの全体構成を示す斜視図である。 上記ロボットを第１方向から見た平面図である。 上記ロボットの伸縮デバイスを伸長させた状態を示す斜視図である。 上記ロボットの伸縮デバイスを伸長させた状態を示す立面図である。 上記伸縮デバイスを、第１方向から見た平面図である。 上記伸縮デバイスを第２方向に伸長させた状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの変形例を示す図であり、ロボットに備えられたプーリ部材を示す図である。 上記プーリ部材が、図１０に示した状態から回転し、回転軸方向に移動した状態を示す図である。 本発明の変形例に係るロボットを備えた把持システムにおいて、除去衛星がスペースデブリのＰＡＲにロボットを配置する動作を示す図である。 図１２に示すロボットによるＰＡＲに対する把持動作を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係るロボットを説明する。
図１に示すように、把持システム１は、除去衛星２と、ロボット１０とを備える。
除去衛星２は、支柱３を備えている。ロボット１０は、支柱３の先端部に設けられている。

図２、図３に示すように、ロボット１０は、複数のエンドエフェクタ７０が、ロボット本体２０から径方向外側に展開可能となっている。ロボット１０は、その先端部に設けられた複数のエンドエフェクタ７０で、スペースデブリ１００を捕獲する。例えば、ロボット１０は、除去衛星２を移動させてロボット１０をＰＡＲ１０１の開口部の内側に位置させた状態で、複数のエンドエフェクタ７０を径方向外側に展開させることで、ＰＡＲ１０１を把持する。

以下、ロボット１０の詳細な構成について説明する。
図４～図７に示すように、ロボット１０は、ロボット本体２０と、複数の伸縮デバイス３０と、複数のエンドエフェクタ７０と、を備えている。

ロボット本体２０は、複数枚のベースフレーム２１を備えている。本実施形態では、ロボット本体２０は、例えば４枚のベースフレーム２１を備えている。複数枚のベースフレーム２１は、ロボット本体２０の中心軸２０ｃに沿った第１方向Ｄ１に間隔を空けて積層して配置されている。ここで本実施形態では、ロボット本体２０の中心軸２０ｃは、支柱３の軸方向に沿っていて、第１方向Ｄ１は軸方向と一致している。

各ベースフレーム２１は、第１方向Ｄ１に直交する面内に位置する平板状である。第１方向Ｄ１において互いに隣り合うベースフレーム２１の間には、それぞれ、複数本の支柱２２が設けられている。複数本の支柱２２は、ベースフレーム２１の外周部に、中心軸２０ｃを中心とした周方向（中心軸２０ｃ周りに沿う方向）に間隔をあけて配置されている。第１方向Ｄ１において互いに隣り合うベースフレーム２１同士は、これら複数本の支柱２２を挟み込むことで、所定の間隔をあけて連結されている。

以下の説明において、複数のベースフレーム２１は、第１方向Ｄ１の第１側から第２側に向かって、第１ベースフレーム２１Ａ、第２ベースフレーム２１Ｂ、第３ベースフレーム２１Ｃ、第４ベースフレーム２１Ｄと称することがある。本実施形態では、第１方向Ｄ１の第１側は、ロボット１０に対する除去衛星２側である。なお前記第１側が、ロボット１０に対する除去衛星２の反対側であってもよい。

複数の伸縮デバイス３０は、ロボット本体２０の複数枚のベースフレーム２１に設けられている。本実施形態において、伸縮デバイス３０は、例えば三組が設けられている。本実施形態において、複数の伸縮デバイス３０は、第２ベースフレーム２１Ｂを含んで構成された第１伸縮デバイス３０Ａと、第３ベースフレーム２１Ｃを含んで構成された第２伸縮デバイス３０Ｂと、第４ベースフレーム２１Ｄを含んで構成された第３伸縮デバイス３０Ｃと、を備えている。

これら複数の伸縮デバイス３０は、第１方向Ｄ１に互いに位置をずらして配置されている。また、図５に示すように、これら第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃは、第１方向Ｄ１から見た平面視において、それぞれの少なくとも一部同士が重なるように設けられている。

図４～図７に示すように、第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃは、それぞれ第１方向Ｄ１に直交（交差）してベースフレーム２１の表面に沿う方向に伸縮可能とされている。第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃの伸縮方向Ｄｓは、ベースフレーム２１の表面に沿った面内で、互いに異なる方向とされている。

本実施形態では、三組の伸縮デバイス３０（第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃ）は、ベースフレーム２１の表面に沿った面内で、第１方向Ｄ１周りの周方向に等間隔となる３方向に伸縮方向Ｄｓを有している。ここで、第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃのそれぞれの伸縮方向Ｄｓは、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２となっている。

各伸縮デバイス３０（第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃ）は、その伸縮方向Ｄｓが異なるのみで、同様の構造を有している。図８、図９に示すように、各伸縮デバイス３０は、ベースフレーム２１と、第１アーム（可動フレーム）３１と、第２アーム３２と、第１駆動機構４０と、第２駆動機構５０と、を備えている。

ベースフレーム２１は、平板状で、第１方向Ｄ１（図８、図９において紙面に直交する方向）から見て長方形状をなしている。ベースフレーム２１は、その長辺方向が、伸縮デバイス３０の伸縮方向Ｄｓに沿うよう設けられている。ベースフレーム２１の上面には、伸縮方向Ｄｓに延びる第１ガイドレール３５が設けられている。

第１アーム３１は、ベースフレーム２１に対して第１方向Ｄ１に積層して配置されている。第１アーム３１は、平板状で第１方向Ｄ１から見て長方形状とされている。第１アーム３１は、その長辺方向が伸縮方向Ｄｓに沿うよう設けられている。第１アーム３１は、第１アーム３１およびベースフレーム２１の短辺方向における幅方向Ｄｗの寸法が、ベースフレーム２１の幅方向Ｄｗの寸法よりも小さい。第１アーム３１は、ベースフレーム２１の幅方向Ｄｗの中央部に配置されている。これにより、第１アーム３１に対し、幅方向Ｄｗ両側には、ベースフレーム２１の一部の表面２１ｆ、２１ｇが露出している。

第１アーム３１において、ベースフレーム２１に対向する裏面には、第１ガイドレール３５に沿って伸縮方向Ｄｓにスライド移動可能とされた第１スライドガイド（図示無し）が設けられている。これにより、第１アーム３１は、ベースフレーム２１に対して伸縮方向Ｄｓにスライド移動を可能に設けられている。図９に示すように、第１アーム３１の上面には、伸縮方向Ｄｓに延びる第２ガイドレール３７が設けられている。

第２アーム３２は、第１アーム３１に対して第１方向Ｄ１に積層して配置されている。第２アーム３２は、平板状で、第１方向Ｄ１から見て長方形状をなしている。第２アーム３２は、その長辺方向が伸縮方向Ｄｓに沿うように設けられている。第２アーム３２の短辺方向の幅方向Ｄｗの寸法は、第１アーム３１の幅方向Ｄｗの寸法よりも小さい。第２アーム３２は、第１アーム３１に対し、幅方向Ｄｗ一方側（図８、図９において下側）に偏って配置されている。これにより、第２アーム３２の幅方向Ｄｗ他方側（図８、図９において上側）には、第２アーム３２の一部の表面３２ｆが露出している。

第２アーム３２において、第１アーム３１に対向する裏面には、第２ガイドレール３７に沿って伸縮方向Ｄｓにスライド移動可能とされた第２スライドガイド（図示無し）が設けられている。これにより、第２アーム３２は、第１アーム３１に対して伸縮方向Ｄｓにスライド移動可能に設けられている。

図６、図７、図９に示すように、上記ベースフレーム２１に対し、第１アーム３１と第２アーム３２とを、伸縮方向Ｄｓ一方の側（方向Ｄｓ１）にスライド移動させることで、伸縮デバイス３０が伸長した状態となる。この状態で、ベースフレーム２１に対して、第１アーム３１、及び第２アーム３２は、ロボット本体２０から、その中心軸２０ｃに交差する径方向外側に突出して延びている。

図４、図５、図８に示すように、伸縮デバイス３０が縮んだ状態では、上記のベースフレーム２１、第１アーム３１、及び第２アーム３２が、第１方向Ｄ１において互いに重なり合っている。この状態で、図４、図５に示すように、ベースフレーム２１、第１アーム３１、及び第２アーム３２は、第１方向Ｄ１から見て、ベースフレーム２１から径方向外側に突出していない。

図８、図９に示すように、第１駆動機構４０は、駆動プーリ（プーリ部材）４１と、従動プーリ４２と、第１可動部材４３と、駆動ワイヤ（ワイヤ）４４と、を備えている。
駆動プーリ４１、従動プーリ４２は、ベースフレーム２１に、伸縮方向Ｄｓに間隔をあけて配置されている。駆動プーリ４１、従動プーリ４２は、それぞれ、その中心軸４１ｃ、４２ｃまわりに回動自在に設けられている。駆動プーリ４１及び従動プーリ４２は、その中心軸４１ｃ、４２ｃが、ベースフレーム２１の表面に直交するように第１方向Ｄ１に沿って配置されている。
第１可動部材４３は、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間で、第１アーム３１に固定されている。

駆動ワイヤ４４は、駆動プーリ４１と従動プーリ４２とに張設されている。本実施形態において、駆動ワイヤ４４は、第１ワイヤ４４Ａと、第２ワイヤ４４Ｂと、を備えている。
第１ワイヤ４４Ａの一端は、駆動プーリ４１に固定されている。第１ワイヤ４４Ａは、駆動プーリ４１に対し、図８、図９において時計回りに巻き回されている。第１ワイヤ４４Ａの他端４４ｃは、第１可動部材４３に固定されている。
第２ワイヤ４４Ｂの一端は、駆動プーリ４１に固定されている。第２ワイヤ４４Ｂは、従動プーリ４２に対し、図８、図９において時計回りに巻き回されている。第２ワイヤ４４Ｂの他端４４ｄは、第１可動部材４３に固定されている。

このような第１駆動機構４０において、図８に示した状態で、駆動プーリ４１がその中心軸４１ｃ、４２ｃまわりの反時計方向に回転すると、図９に示すように、第２ワイヤ４４Ｂが、駆動プーリ４１に巻き取られる。すると、第２ワイヤ４４Ｂの先端が固定された第１可動部材４３が、第２ワイヤ４４Ｂに牽引され、従動プーリ４２側に移動する。第１可動部材４３が従動プーリ４２側に移動すると、第１ワイヤ４４Ａが駆動プーリ４１から従動プーリ４２側に繰り出される。このようにして、第１可動部材４３が従動プーリ４２側に移動すると、第１アーム３１が、ベースフレーム２１に対して伸縮方向Ｄｓにおいて伸縮デバイス３０が伸長する方向Ｄｓ１にスライド移動する。

また、図９に示す状態において、第１駆動機構４０の駆動プーリ４１が、その中心軸４１ｃ、４２ｃ周りの時計方向に回転すると、第１ワイヤ４４Ａが駆動プーリ４１に巻き取られる。すると、図８に示すように、第１ワイヤ４４Ａの先端が固定された第１可動部材４３が、第１ワイヤ４４Ａに牽引されて駆動プーリ４１側に移動する。第１可動部材４３が駆動プーリ４１側に移動すると、先端が第１可動部材４３に固定された第２ワイヤ４４Ｂが、駆動プーリ４１側に引っ張られ、駆動プーリ４１から繰り出される。このようにして、第１可動部材４３が駆動プーリ４１側に移動すると、第１アーム３１が、ベースフレーム２１に対し、伸縮方向Ｄｓにおいて伸縮デバイス３０が縮む方向Ｄｓ２にスライド移動する。

図８、図９に示すように、第２駆動機構５０は、第１プーリ（プーリ部材）５１と、第２プーリ５２と、固定部材５３と、第２可動部材５４と、第３ワイヤ（ワイヤ）５５と、を備えている。
第１プーリ５１、第２プーリ５２は、第１アーム３１に、伸縮方向Ｄｓに間隔をあけて配置されている。第１プーリ５１、第２プーリ５２は、それぞれ、その中心軸５１ｃ、５２ｃまわりに回動自在に設けられている。第１プーリ５１及び第２プーリ５２は、その中心軸５１ｃ、５２ｃが、ベースフレーム２１の表面に直交するように第１方向Ｄ１に沿って配置されている。

固定部材５３は、第１プーリ５１と第２プーリ５２との間で、ベースフレーム２１に固定されている。第２可動部材５４は、第１プーリ５１と第２プーリ５２との間で、第２アーム３２に固定されている。
第３ワイヤ５５は、第１プーリ５１、及び第２プーリ５２に張設され、その両端が固定部材５３に固定されている。

図８に示した伸縮デバイス３０が縮んだ状態において、上記第１駆動機構４０の駆動プーリ４１が反時計回りに回転し、図９に示すように、第１アーム３１が、ベースフレーム２１に対して伸縮デバイス３０が伸長する方向Ｄｓ１にスライド移動すると、第２駆動機構５０では、第１プーリ５１、及び第２プーリ５２が、第１アーム３１とともに方向Ｄｓ１にスライド移動する。すると、両端が固定部材５３に固定された第３ワイヤ５５が、第１プーリ５１、及び第２プーリ５２の周囲で周り、第２可動部材５４が、伸縮デバイス３０が伸長する方向Ｄｓ１に牽引される。これにより、第２アーム３２が第１アーム３１に対し、伸縮デバイス３０が伸長する方向Ｄｓ１に相対的にスライド移動する。

図９に示した伸縮デバイス３０が伸長した状態で、第１駆動機構４０の駆動プーリ４１が時計回りに回転して、図８に示すように、第１アーム３１が、伸縮デバイス３０が縮む方向Ｄｓ２にスライド移動すると、第２駆動機構５０では、第１プーリ５１、及び第２プーリ５２が、第１アーム３１とともに伸縮デバイス３０が縮む方向Ｄｓ２にスライド移動する。すると、両端が固定部材５３に固定された第３ワイヤ５５が、第１プーリ５１、及び第２プーリ５２の周囲で周り、第２可動部材５４が、伸縮デバイス３０が縮む方向Ｄｓ２に牽引される。これにより、第２アーム３２が第１アーム３１に対し、伸縮デバイス３０が縮む方向Ｄｓ２に相対的にスライド移動する。

図４、図７に示すように、上記ロボット１０は、第１ベースフレーム２１Ａに、各伸縮デバイス３０（第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃ）の駆動プーリ４１を同期して回転駆動させるためのベースプーリ（プーリ部材）６０が設けられている。ベースプーリ６０は、第１ベースフレーム２１Ａと第２ベースフレーム２１Ｂの間に、第１方向Ｄ１に延びる中心軸６０ｃ回りに回転自在に設けられている。

このベースプーリ６０は、第１方向Ｄ１に延びる駆動シャフト６１と一体に設けられている。この駆動シャフト６１は、第４ベースフレーム２１Ｄに設けられた第３伸縮デバイス３０Ｃの駆動プーリ４１Ｃと同軸上に配置されている。駆動シャフト６１は、第２ベースフレーム２１Ｂ、第３ベースフレーム２１Ｃ、及び第４ベースフレーム２１Ｄを貫通し、駆動プーリ４１Ｃに連結されている。ベースプーリ６０の回転力は、駆動シャフト６１を介して駆動プーリ４１Ｃに伝達される。

また、第１ベースフレーム２１Ａと第２ベースフレーム２１Ｂとの間には、２つの伝達プーリ６３、６４が設けられている。伝達プーリ６３は、第３ベースフレーム２１Ｃに設けられた第２伸縮デバイス３０Ｂの駆動プーリ４１Ｂ（図７参照）と同軸上に配置されている。伝達プーリ６３は、第２ベースフレーム２１Ｂ、及び第３ベースフレーム２１Ｃを貫通する伝達シャフト６５を介して、第２伸縮デバイス３０Ｂの駆動プーリ４１Ｂに連結されている。

伝達プーリ６４は、第２ベースフレーム２１Ｂに設けられた第１伸縮デバイス３０Ａの駆動プーリ４１Ａと同軸上に配置されている。伝達プーリ６４は、第２ベースフレーム２１Ｂを貫通する伝達シャフト６６を介して、第１伸縮デバイス３０Ａの駆動プーリ４１Ａに連結されている。

図７に示すように伝達プーリ６３、６４とベースプーリ６０とには、それぞれ伝達ワイヤ（ワイヤ）６８、６９が掛け回され、ベースプーリ６０の回転力が伝達ワイヤ６８、６９を介して伝達プーリ６３、６４に伝達される。伝達プーリ６３、６４の回転力は、伝達シャフト６６、６７を介して、駆動プーリ４１Ａ～４１Ｃに伝達される。

図４、図７に示すように、駆動シャフト６１の一端は、第１ベースフレーム２１Ａに対して、第１方向Ｄ１他方の側（図４、図７において紙面下側）に突出している。駆動シャフト６１の一端には、モータ（図示無し）が内蔵、又は外部のモータ（図示無し）が連結されている。モータ（図示無し）は、ロボット１０、または除去衛星２に設けられたコントローラ（図示無し）により、その動作が制御される。

コントローラ（図示無し）の制御によって、モータ（図示無し）で駆動シャフト６１を回転させると、ベースプーリ６０が中心軸６０ｃ周りに回転する。このベースプーリ６０の回転力が、駆動シャフト６１、伝達ワイヤ６８、６９、伝達プーリ６３、６４、伝達シャフト６６、６７を介して、駆動プーリ４１Ａ～４１Ｃに伝達されることで、駆動プーリ４１Ａ～４１Ｃが同期して回転駆動される。これにより、複数の伸縮デバイス３０は、同期して伸縮駆動される。

図４、図６、図７に示すように、エンドエフェクタ７０は、各伸縮デバイス３０（第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂ、第３伸縮デバイス３０Ｃ）の第２アーム３２の先端部に設けられている。エンドエフェクタ７０は、第２アーム３２側の基端部から、伸縮デバイス３０の伸長方向の先端部に向かって略Ｖ字状に拡開する一対の把持部７１Ａ、７１Ｂを有している。一対の把持部７１Ａ、７１Ｂは、結合部材７５Ａ～７５Ｃを介して第２アーム３２の先端部に結合されている。結合部材７５Ａ～７５Ｃは、第２アーム３２に固定された固定基部７５ａと、一対の把持部７１Ａ、７１Ｂが接合された接合基部７５ｂと、を有している。

ここで、前記したように、第２ベースフレーム２１Ｂに設けられた伸縮デバイス３０Ａと、第３ベースフレーム２１Ｃに設けられた伸縮デバイス３０Ｂと、第４ベースフレーム２１Ｄに設けられた伸縮デバイス３０Ｃと、の第１方向Ｄ１における位置は互いに異なっている。一方、図７に示すように、これら複数の伸縮デバイス３０の先端部に設けられたエンドエフェクタ７０は、第１方向Ｄ１の位置が互いに同等とされている。本実施形態では、これら複数のエンドエフェクタ７０は、第１方向Ｄ１において同一面内に位置している。つまり、複数の伸縮デバイス３０の先端部に設けられたエンドエフェクタ７０は、第１方向Ｄ１における位置が、同一とされている。

このため、第２ベースフレーム２１Ｂに設けられた伸縮デバイス３０Ａと、第３ベースフレーム２１Ｃに設けられた伸縮デバイス３０Ｂと、第４ベースフレーム２１Ｄに設けられた伸縮デバイス３０Ｃと、では、結合部材７５Ａ～７５Ｃの第１方向Ｄ１における長さが互いに異なっている。本実施形態では、伸縮デバイス３０Ｃの結合部材７５Ｃが最も短く、他の伸縮デバイス３０Ａ、３０Ｂの結合部材７５Ａ、７５Ｂは、結合部材７５Ｃよりも長い。

すなわち、伸縮デバイス３０Ａ、３０Ｂの結合部材（延長部を有した結合部材）７５Ａ、７５Ｂはそれぞれ、固定基部７５ａと接合基部７５ｂとの間に、第１方向Ｄ１に延びる延長部７５ｃを有していると言える。これに対し、伸縮デバイス３０Ｃの結合部材７５Ｃは、延長部７５ｃを有していないと言える。言い換えると、伸縮デバイス３０Ｃの結合部材７５Ｃを基準とすると、他の伸縮デバイス３０Ａ、３０Ｂの結合部材７５Ａ、７５Ｂは、第１方向Ｄ１に延長されている。その上で、伸縮デバイス３０Ａの結合部材７５Ａと伸縮デバイス３０Ｂの結合部材７５Ｂとでは、それぞれの第１方向Ｄ１の長さ（それぞれの延長部７５ｃの長さ）が互いに異なっている。

図４、図５に示すように、各伸縮デバイス３０を縮めた状態では、少なくとも、結合部材７５の固定基部７５ａが、ロボット本体２０の外周縁部よりも径方向内側に収まるとなる構成とされている。このため、結合部材７５やエンドエフェクタ７０との干渉を避けるため、図５、図８に示すように、ベースフレーム２１の各部には、径方向内側に窪んだ逃げ凹部２９が形成されている。

上記したようなロボット１０を備える把持システム１は、図２に示すように、スペースデブリ１００を捕獲する際には、除去衛星２を移動させ、ロボット１０を、スペースデブリ１００のＰＡＲ１０１又はノズル１０２の径方向内側に挿入する。この状態で、図３に示すように、上記各伸縮デバイス３０を伸長させて複数のエンドエフェクタ７０を径方向外側に伸ばし、複数のエンドエフェクタ７０でスペースデブリ１００を把持する。ロボット１０におけるスペースデブリ１００の把持動作については、例えば特開２０１８－１９９１８３号公報に開示されているように公知であるので、詳細な説明は省略する。

ここで、スペースデブリ１００を捕獲することを目的として、ロボット１０をＰＡＲ１０１やノズル１０２（以下、ＰＡＲ１０１等という）に挿入するとき、ロボット１０をＰＡＲ１０１等に対して一定の位置精度をもたせて配置する必要がある。この位置精度の制約は、ＰＡＲ１０１等に対するロボット１０の相対的な大きさが大きいほど厳しくなる。言い換えると、ロボット１０のコンパクト化（小型化）が図れるほど、前記位置精度の制約が緩やかになる。その結果、ロボット１０によるスペースデブリ１００の捕獲性能を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るロボット１０によれば、このロボット１０は、ベースフレーム２１と、ベースフレーム２１に設けられた複数の伸縮デバイス３０と、複数の伸縮デバイス３０それぞれに結合された複数のエンドエフェクタ７０と、を備える。複数の伸縮デバイス３０は、ベースフレーム２１に交差する第１方向Ｄ１に互いにずらされて配置されている。ベースフレーム２１を第１方向Ｄ１から見た平面視において、複数の伸縮デバイス３０それぞれの少なくとも一部同士が重なっている。複数の伸縮デバイス３０はそれぞれ、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に伸縮する。複数のエンドエフェクタ７０はそれぞれ、複数の伸縮デバイス３０における第２方向Ｄ２の端部に結合されている。
このような構成では、ロボット１０の使用時には、複数の伸縮デバイス３０を第２方向Ｄ２に伸ばすことで、エンドエフェクタ７０をベースフレーム２１から大きく広げることができる。また、複数の伸縮デバイス３０は、第１方向Ｄ１に互いにずらされて配置されているので、ロボット１０の不使用時に複数の伸縮デバイス３０を縮めた状態では、複数の伸縮デバイス３０それぞれの少なくとも一部同士が重なる。したがって、ロボット１０のコンパクト化を図ることができる。

また、複数の伸縮デバイス３０のうち第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂにおける第２方向Ｄ２の端部と、エンドエフェクタ７０とが、第１方向Ｄ１に延びる延長部７５ｃを有した結合部材７５Ａ、７５Ｂを介して結合されている。
このような構成では、延長部７５ｃを有した結合部材７５Ａ、７５Ｂを介して第１伸縮デバイス３０Ａ、第２伸縮デバイス３０Ｂに結合されたエンドエフェクタ７０と、第１方向Ｄ１においてずらして配置された他の第３伸縮デバイス３０Ｃのエンドエフェクタ７０と、の第１方向Ｄ１の位置ずれ量を抑えることができる。これにより、複数の伸縮デバイス３０に設けられた複数のエンドエフェクタ７０で捕獲処理するスペースデブリ１００に、バランスよくアクセスすることができる。

また、複数のエンドエフェクタ７０の第１方向Ｄ１の位置は互いに同等である。
このような構成では、伸縮デバイス３０の位置を第１方向Ｄ１で互いにずらして配置した構成でありながら、複数のエンドエフェクタ７０の位置を、第１方向Ｄ１で揃えることが可能となる。

また、複数の伸縮デバイス３０はそれぞれ、ベースフレーム２１に対して回転可能に固定された駆動プーリ４１と、ベースフレーム２１に対して第２方向Ｄ２に移動する第１アーム３１と、駆動プーリ４１および第１アーム３１に両端が固定された駆動ワイヤ４４と、を備え、駆動プーリ４１が回転して駆動ワイヤ４４が駆動プーリ４１に巻き付く、または、巻き戻されるときに、駆動ワイヤ４４が第１アーム３１を牽引して第１アーム３１を移動させる。
このような構成では、駆動プーリ４１を回転させることで、駆動ワイヤ４４を介して第１アーム３１を移動させることができる。

また、ベースフレーム２１に対して回転可能に固定され、複数の伸縮デバイス３０それぞれの駆動プーリ４１に回転力を伝達するベースプーリ６０を更に備えている。
このような構成では、ベースプーリ６０を回転させれば、複数の伸縮デバイス３０の駆動プーリ４１を回転させて、第１アーム３１を移動させることができる。

［実施形態の変形例］
上記実施形態において、駆動プーリ４１、ベースプーリ６０等には、以下のような構成を採用してもよい。
図１０、図１１に示すように、ロボット１０に備えられている駆動プーリ４１、第１プーリ５１、ベースプーリ６０等のプーリ部材８０には、伸縮デバイス３０を伸縮駆動させるための駆動ワイヤ４４、第３ワイヤ５５、伝達ワイヤ６８、６９等のワイヤ９０が巻き回される。このようなプーリ部材８０の外周面には、ワイヤ９０が収容される螺旋溝８３が形成されている。このようなプーリ部材８０を備える伸縮デバイス３０は、プーリ部材８０の回転時にプーリ部材８０を回転軸８１方向に移動させる移動機構８２を備えている。

この移動機構８２は、例えば、回転軸８１の外周面に形成された雄ネジ部８１ｎと、プーリ部材８０の内周面に形成され、雄ネジ部８１ｎに噛み合う雌ネジ溝（図示無し）と、を備えている。このような移動機構８２では、プーリ部材８０が回転軸８１周りに回転すると、プーリ部材８０は、雄ネジ部８１ｎと雌ネジ溝（図示無し）との噛み合いによって、回転軸８１に沿って移動する。ここで、雄ネジ部８１ｎ、および雌ネジ溝（図示無し）のピッチは、螺旋溝８３の回転軸８１方向におけるピッチと同等に設定されている。これにより、プーリ部材８０の回転時に、プーリ部材８０が、回転軸８１に沿った方向に移動する。

このような構成では、プーリ部材８０が回転し、プーリ部材８０の螺旋溝８３からワイヤ９０が繰り出されると、移動機構８２により、プーリ部材８０がプーリ部材８０の回転軸８１方向に移動する。これにより、螺旋溝８３から繰り出されるワイヤ９０の回転軸８１方向の位置が、常に同等となる。これにより、例えば、プーリ部材８０から繰り出されるワイヤ９０に作用する張力の大きさが、プーリ部材８０の回転量に応じて変化するのを抑えることができる。

このような移動機構８２を備える構成は、駆動プーリ４１、ベースプーリ６０に限らず、その他のプーリにも同様に適用することが可能である。

［実施形態の他の変形例］
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、除去衛星２が、支柱３を備えていなくてもよい。
また図１２および図１３に示す変形例に係る把持システム１Ａのように、除去衛星２が、支柱３に代えて伸展ばね３Ａを備えていてもよい。この伸展ばね３Ａは、ロボット１０の不使用時（図１２参照）には、除去衛星２内に収容されている。伸展ばね３Ａは、ロボット１０の使用時（図１３参照）に、除去衛星２から所定の伸展方向Ｄａ（支柱３の軸方向に相当）に突出するよう伸展する。
図１３に示すように、この把持システム１Ａにおいて、ロボット１０は、伸展ばね３Ａの先端部に設けられている。ロボット１０は、除去衛星２から伸展ばね３Ａを伸展させ、その先端部に設けられた複数のエンドエフェクタ７０で、スペースデブリ１００を捕獲する。例えば、ロボット１０は、伸展ばね３Ａを伸展させてロボット１０をＰＡＲ１０１の開口部の内側に位置させた状態で、複数のエンドエフェクタ７０を径方向外側に展開させることで、ＰＡＲ１０１を把持する。

上記実施形態において、１つのベースプーリ６０により、３つの伸縮デバイス３０の駆動プーリ４１を駆動するようにしたが、これに限らない。３つの伸縮デバイス３０の駆動プーリ４１を、個別に駆動するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、駆動プーリ４１、従動プーリ４２、第１プーリ５１、第２プーリ５２、ベースプーリ６０、伝達プーリ６３、６４の各中心軸が、第１方向Ｄ１に沿っているが、本発明はこれに限られない。これらの中心軸は、各伸縮デバイス３０の伸縮方向Ｄｓ（第２方向Ｄ２）に直交する他の方向に沿っていてもよい。

また、上記実施形態では、伸縮デバイス３０は、ベースフレーム２１に対し、第１アーム３１、及び第２アーム３２を備えるようにしたが、これに限らない。ベースフレーム２１に対し、１つ（１段）のみのアームを備えてもよいし、３つ（３段）以上のアームを備えるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ロボット１０は、伸縮デバイス３０を３つ備える構成としたが、伸縮デバイス３０の数は、２つ、あるいは４つ以上であってもよい。

さらに、上記実施形態では、エンドエフェクタ７０の構成について例示したが、エンドエフェクタ７０については、その構成を何ら限定するものではない。エンドエフェクタ７０は、Ｖ字状に拡開する一対の把持部７１Ａ、７１Ｂを備えるようにしたが、Ｕ字状をはじめとするその他の形状としてもよいし、エンドエフェクタ７０に、把持対象物を把持するための開閉可能なハンド部等を備えてもよい。さらには、エンドエフェクタ７０は、伸縮デバイス３０に対して揺動（回動）可能とする揺動機構を備えてもよい。

また、上記実施形態では、把持対象物として、スペースデブリ１００を例として説明したが、把持対象物はこれに限定されるものではなく、適宜他の物品を把持対象物とすることができる。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ ロボット
２１ ベースフレーム
３０ 伸縮デバイス
３１ 第１アーム（可動フレーム）
４１ 駆動プーリ（プーリ部材）
４４ 駆動ワイヤ（ワイヤ）
５１ 第１プーリ（プーリ部材）
５５ 第３ワイヤ（ワイヤ）
６０ ベースプーリ（プーリ部材）
６８、６９ 伝達ワイヤ（ワイヤ）
７０ エンドエフェクタ
７５Ａ、７５Ｂ 結合部材（延長部を有した結合部材）
７５ｃ 延長部
８０ プーリ部材
８１ 回転軸
８２ 移動機構
８３ 螺旋溝
９０ ワイヤ
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向

Claims (6)

1. ベースフレームと、
   前記ベースフレームに設けられた複数の伸縮デバイスと、
   前記複数の伸縮デバイスそれぞれに結合された複数のエンドエフェクタと、を備え、
   前記複数の伸縮デバイスは、前記ベースフレームに交差する第１方向に互いにずらされて配置され、
   前記ベースフレームを前記第１方向から見た平面視において、前記複数の伸縮デバイスそれぞれの少なくとも一部同士が重なり、
   前記複数の伸縮デバイスはそれぞれ、前記第１方向に交差する第２方向にスライド移動可能な可動フレームを有し、前記可動フレームが前記第２方向にスライド移動することで伸縮し、
   前記複数のエンドエフェクタはそれぞれ、前記複数の伸縮デバイスにおける前記第２方向の端部に結合され、
   捕獲対象物の開口部の内側に位置させた状態で、前記複数のエンドエフェクタを径方向外側に展開させることで、前記複数のエンドエフェクタで捕獲対象物を捕獲するロボット。
2. 前記複数の伸縮デバイスのうちの少なくとも１つの伸縮デバイスにおける前記第２方向の端部と、前記エンドエフェクタと、は、前記第１方向に延びる結合部材を介して結合されている請求項１に記載のロボット。
3. 前記複数のエンドエフェクタの前記第１方向の位置は互いに同等である請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記複数の伸縮デバイスはそれぞれ、
   前記ベースフレームに対して回転可能に固定された駆動プーリと、
   前記ベースフレームに対して前記第２方向に移動する可動フレームと、
   前記駆動プーリおよび前記可動フレームに両端が固定された駆動ワイヤと、を備え、
   前記駆動プーリが回転して前記駆動ワイヤが前記駆動プーリに巻き付く、または、巻き戻されるときに、前記駆動ワイヤが前記可動フレームを牽引して前記可動フレームを移動させる請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット。
5. 前記ベースフレームに対して回転可能に固定され、前記複数の伸縮デバイスそれぞれの前記駆動プーリに回転力を伝達するベースプーリを更に備えている請求項４に記載のロボット。
6. 前記駆動プーリの外周面に、前記駆動ワイヤが収容される螺旋溝が形成され、
   前記伸縮デバイスは、前記駆動プーリの回転時に、前記駆動プーリを、前記駆動プーリの回転軸方向に移動させる移動機構を更に備え、
   前記移動機構は、前記螺旋溝から繰り出される前記駆動ワイヤの前記回転軸方向の位置が同等となるように、前記駆動プーリの回転量に応じて前記駆動プーリを前記回転軸方向に移動させる請求項４または５に記載のロボット。

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