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The purpose of this study was to realize both the unmanned robot spacecraft to perform such services as fabrication, repairing, and replacement for the spacecraft on a orbit, and the robot system to support some kinds of the EVA (Extra Vehicular Activity) practiced by astronauts. For this purpose, the plan of high performance robot experiments was prepared based on the research results since 1993FY, and the initial experiment to utilize the JEM (Japanese Experiment Module) exposed facility was proposed. In 1996FY, the following studies were performed. (1) Study on the experiment system. The contents and system configurations on the experiment were studied for the high performance robot utilizing the JEM exposed facility. The experimental system consisted of a small robot with multiple degrees of freedom, which is actuated by the commands from the ground, the experimental section manipulated by the robot, and the bus section containing mechanical and electrical interfaces between the structural system and the JEM exposed facility. (2) Study on elemental technologies. The design of the prototype and its partial manufacturing were carried out concerning joints, endeffectors, and bus systems for the purpose of the terminal camera and visual image communication, which are especially important for development of the JEM high performance robot. (3) Arrangement of the testbed for experiments of JEM science robots. The system of the testbed for ground experiments of the high performance robot was investigated. Design and manufacturing of the joints and the control bus of the testbed for the ground test were performed. (4) Study on the MFD (Manipulator Flight Demonstration) remote control experiment. The plan of the experiment for the remote flight inspection in the MFD was investigated as a step toward the flight inspection experiment in the JEM high performance robot experiment., 軌道上の宇宙機に対し、組立、修理、および交換などのサービスを行う無人ロボット宇宙機、ならびに宇宙飛行士が行う各種船外活動(EVA)を支援するロボットシステムの実現のために、1993年度以来の研究成果をJEM(日本実験モジュール)高機能ロボット実験計画としてまとめるとともに、JEM曝露部初期利用実験として提案した。1996年度には、以下の項目を実施した。(1)実験システムの研究。JEM曝露部を利用した高機能ロボットの実験システムについて、実験内容、実験システムコンフィギュレーションを検討した。実験システムは地上からの指令に基づき作業を行う多自由度小型ロボット、ロボットにより操作される実験部、ならびに構体系およびJEM曝露部との機械的/電気的インターフェース部よりなるバス部によって構成した。(2)要素技術の研究。JEM高機能ロボットの開発上、特に重要となる、関節、エンドエフェクタ、および手先カメラ/画像通信用バスシステムについて設計・部分試作を行った。(3)JEM理工学ロボット実験用テストベッドの整備。高機能ロボットの地上実験用テストベッドのシステム検討を実施した。また、地上実験用テストベッド用関節および制御系バスの設計検討および研究試作を行った。(4)MFD(マニピュレータ軌道上実証)遠隔操作実験の研究。JEM高機能ロボット実験における軌道上点検実験へのステップとして、MFDによる軌道上遠隔点検実験計画を検討した。

A space robotic manipulator operated practically in orbit, for example, Space Station Remote Manipulator System (SSRMS), Shuttle RMS (SRMS), has a similar End-Effector (EE) to capture a specified interface called Grapple Fixture (GF), and the Japan Experimental Module (JEM) Remote Manipulator System (JEMRMS) has a same EE. Therefore, dynamics analysis of capturing operation using space robotic manipulator and the specified EE considering a contact dynamics between a manipulator/EE and captured objective is very important for future missions applying RMS in orbit. We focus the contact dynamics of an interface of EE and GF in order to analyze a behavior of space robotic manipulator and a target object, and set up a high-fidelity simulator that using an industrial manipulator and six-axis force/torque sensor. In this paper we assumed the target object is a large spacecraft that weights approximately 1.3 ton similar to H2-A Transfer Vehicle (HTV). We report results of dynamics simulation and experiment to measuring a constraint condition of the target spacecraft that is captured by manipulator/EE.

本資料では、フリーフライング宇宙ロボットに搭載された冗長マニピユレータの制御法として、衛星の姿勢変化を小さくする加速度レベルでの制御法を提案する。冗長マニピュレータは、マニピュレータの主要なタスクである、手先のオペレーションに加え関節の制限を避けたり、障害物を回避したりするなど他のタスクを実現する余裕を持っている。フリーフライング宇宙ロボットに関しては、マニピュレータの動作の反作用による衛星の姿勢変動の冗長自由度を利用して小さくすることが可能である。, NASDA Technical Memorandum, 宇宙開発事業団技術報告

According to the JEM (Japanese Experiment Module) highly functional robot experiment plan, the elemental technologies necessary for the implementation of a robot experiment on the JEM exposed section and a space robot test bed have been studied. The contents of the experiment and the configuration of the experimentation system have been studied. And, the illustrations of the experimentation equipment of the JEM onboard type highly functional experiment robot and the configurations of the robot were shown in figures. As to the studies on the elemental technologies, two types of compact arm joints, that is, multiple joint system and arm joint with soft torque sensors, have been designed. The end effectors to be attached on the tips of the manipulator arms of the robot have been designed and partially fabricated. A compact manipulator mounted camera to be built in the end effector has been designed. Relating to the test bed for JEM highly functional robot experiments, a system analysis of a test bed for ground test has been carried out. The design of a robot arm for the ground test bed has been studied, and the basic configuration and specifications for a robot arm were shown in a figure and a table. The study on an orbital remote manipulator inspections experiment for the MFD (Manipulator Flight Demonstration) has been conducted. Outlines of the ground command remote manipulation procedures, and their application to the preliminary experiment on an orbital inspection for the MFD were summarized in the forms of table., JEM(日本宇宙ステーション実験モジュール)高機能ロボット実験計画に従い、JEM曝露部におけるロボット実験実施に必要な要素技術ならびに宇宙ロボットテストベッドを研究した。実験内容と実験システムの構成を研究した。また、JEM搭載型高機能実験ロボットの実験機器およびロボットの構成を図解した。要素技術研究について、2種類の小型関節、すなわち、多重関節方式および柔軟トルクセンサ付アーム関節を設計した。ロボットのマニピュレータアームの手先に取り付けるエンドエフェクタを設計し、部分試作した。エンドエフェクタ内に組み込む小型手先カメラを設計した。JEM高度機能ロボット実験用のテストベッドについて、地上試験向けテストベッドのシステム解析を行った。地上テストベッド用のロボットアームの設計研究を行い、ロボットアームの基本構成と基本仕様を図と表に示した。MFD(マニピュレータ飛行実証試験)のための軌道上遠隔マニピュレータ点検実験について研究した。地上遠隔マニピュレータ操作手順の概要と、MFDの軌道点検における予備実験に対する操作手順の適用を表の形にまとめた。

Design and test manufacture for the elements of a light weight and multiple functional arm (multiple joints type are studied under the contract with NASDA. This report includes considerations described as follows: (1) design and test manufacture for the elements of the light weight joints; (2) design and test manufacture of end effector; and (3) integration study for a light weight multiple functional arm., 本成果報告書は宇宙開発事業団より委託を請けて、川崎重工業株式会社が1996年度に実施した「軽量・高機能アームの要素設計・部分試作(多重関節方式)」の成果について報告するものである。本報告書は、下記の項目により構成される。(1)軽量関節の要素設計・部分試作、(2)エンドエフェクタの設計・部分試作、(3)軽量・高機能アームのインテグレーション検討。