(57)【要約】      （修正有）【課題】噛み込みのリスクが低く、連結部材が駆動する場合に駆動トルクへの影響を抑制し、強度も高く、展開構造物に用いられる場合に誤展開防止という安全性と確実な展開という信頼性とを両立させた接続部材の提供。【解決手段】第１の構造体２と第２の構造体３とを接続する接続部材１であって、線材間に空隙が形成されるように複数の線材１１１が中空の形状に編組されたメッシュ構造体１１を備え、線材１１１同士は、線材１１１同士の交点で相互に摺動可能であり、メッシュ構造体１１の一方の端部が第１の構造体２に接続され、第１のメッシュ構造体２の他方の端部が第２の構造体３に接続される、接続部材１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造体と第２の構造体とを接続する接続部材であって、
線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組されたメッシュ構造体を備え、
前記線材同士は、前記線材同士の交点で相互に摺動可能であり、
前記メッシュ構造体の一方の端部が前記第１の構造体に接続され、前記メッシュ構造体の他方の端部が前記第２の構造体に接続される、接続部材。
【請求項２】
第１の構造体と第２の構造体とを接続する接続部材であって、
線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組された第１のメッシュ構造体と、
前記第１のメッシュ構造体の内側空間に配置され、線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組された第２のメッシュ構造体と、
を備え、
前記線材同士は、前記線材同士の交点で相互に摺動可能であり、
前記第１のメッシュ構造体の一方の端部と前記第２のメッシュ構造体の一方の端部が、前記第１の構造体に接続され、前記第１のメッシュ構造体の他方の端部と前記第２のメッシュ構造体の他方の端部が、前記第２の構造体に接続される、接続部材。
【請求項３】
前記メッシュ構造体、又は、前記第１のメッシュ構造体及び／又は前記第２のメッシュ構造体は、端部に向けて先細る形状を有する請求項１又は２に記載の接続部材。
【請求項４】
前記メッシュ構造体、又は、前記第１のメッシュ構造体の少なくとも１つの端部及び／又は前記第２のメッシュ構造体の少なくとも１つの端部は閉じている請求項３に記載の接続部材。
【請求項５】
前記線材の少なくとも１本が、通信線である請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項６】
前記接続部材は、少なくとも初期状態において、前記メッシュ構造体、又は、前記第１のメッシュ構造体及び前記第２のメッシュ構造体が外方に向かって凸に円弧状に自立している請求項１〜５のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項７】
前記第１の構造体と前記第２の構造体は、互いに変位可能に連結されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項８】
前記第１の構造体は、宇宙機本体であり、前記第２の構造体は、宇宙用展開構造物である請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項９】
前記第１の構造体と前記第２の構造体は、ロボットの関節部に連結されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項１０】
前記第１の構造体は、ドローンであり、前記第２の構造体は、前記ドローンに搭載されたカメラである請求項１〜７のいずれか１項に記載の接続部材。
【請求項１１】
前記第１の構造体は、ドローンであり、前記第２の構造体は、前記ドローンに搭載された貨物である請求項１〜６のいずれか１項に記載の接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの構造体が分離した場合にそれらを繋ぎ止めるための接続部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、太陽電池パネル等の展開構造物は、人工衛星等の構造体にヒンジ部を介して連結された状態でロケットに収容されている。この太陽電池パネル等の展開構造物が誤ってロケット内で展開してしまうと、打ち上げ時やロケット飛行中の振動によってヒンジ部が破壊され、その結果、地上への落下物の発生を招く可能性がある。このような誤展開や落下物発生を防止するために、展開構造物はヒンジ部とラッチ部とによって構造体に取り付けられ、ラッチ部や起動回路を冗長化するというアプローチが採用されてきた（下記非特許文献１）。
【０００３】
また、一般的には、第１の構造体と第２の構造体が分離した場合にそれらを繋ぎ止めるためにワイヤ等の接続部材が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６６８２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】川島一能他、「3M11 小型実証衛星４型(SDS-4)機構・構造系の開発」、第５６回宇宙科学技術連合講演会講演集、2012年11月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、ラッチ部や起動回路を冗長化する場合、部品点数の増加、並びにそれを制御する信号線・回路の並列化が行われるため、結果として確実に展開構造物を展開させるための信頼性は低下してしまう。つまり、誤展開を防止するという観点の安全性と、確実に展開させるという観点の信頼性とは、相反関係にある。また、部品点数の増加はコスト増につながる。
【０００７】
また、軽量部品に対しては、地上への落下物防止の目的で、ガラス糸等による固縛が行われる場合もあるが、展開構造物に対するガラス糸等による固縛は、強度やヒンジ部への噛み込みのリスクがあるので好ましくない。
【０００８】
さらにワイヤ等は、第１の構造体と第２の構造体が回動部、関節部、摺動部等の連結部材によって連結されている場合は噛み込みのリスクがある。また、強度を高くするためにワイヤを太くするとワイヤ剛性が大きくなり、回動部や関節部が駆動する場合に、駆動トルクに影響を与え、正常な動作を妨げるリスクがある。
【０００９】
そこで、本発明は、噛み込みのリスクが低く、連結部材が駆動する場合に駆動トルクへの影響を抑制し、強度も高く、展開構造物に用いられる場合に誤展開防止という安全性と確実な展開という信頼性とを両立させた接続部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様は、第１の構造体と第２の構造体とを接続する接続部材であって、線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組されたメッシュ構造体を備え、前記線材同士は、前記線材同士の交点で相互に摺動可能であり、前記メッシュ構造体の一方の端部が前記第１の構造体に接続され、前記第１のメッシュ構造体の他方の端部が前記第２の構造体に接続される、接続部材を提供するものである。
【００１１】
本発明の１つの態様は、第１の構造体と第２の構造体とを接続する接続部材であって、線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組された第１のメッシュ構造体と、前記第１のメッシュ構造体の内側空間に配置され、線材間に空隙が形成されるように複数の線材が中空の形状に編組された第２のメッシュ構造体と、を備え、前記線材同士は、前記線材同士の交点で相互に摺動可能であり、前記第１のメッシュ構造体の一方の端部と前記第２のメッシュ構造体の一方の端部が、前記第１の構造体に接続され、前記第１のメッシュ構造体の他方の端部と前記第２のメッシュ構造体の他方の端部が、前記第２の構造体に接続される、接続部材を提供するものである。
【００１２】
前記第１のメッシュ構造体及び／又は前記第２のメッシュ構造体は、端部に向けて先細る形状を有するものとすることができる。
【００１３】
前記第１のメッシュ構造体の少なくとも１つの端部及び／又は前記第２のメッシュ構造体の少なくとも１つの端部は閉じているものとすることができる。
【００１４】
前記線材の少なくとも１本が、通信線であるものとすることができる。
【００１５】
前記接続部材は、少なくとも初期状態において、前記第１のメッシュ構造体及び前記第２のメッシュ構造体が外方に向かって凸に円弧状に自立しているものとすることができる。
【００１６】
前記第１の構造体と前記第２の構造体は、互いに変位可能に連結されているものとすることができる。
【００１７】
前記第１の構造体は、宇宙機本体であり、前記第２の構造体は、宇宙用展開構造物であるものとすることができる。
【００１８】
前記第１の構造体と前記第２の構造体は、ロボットの関節部に連結されているものとすることができる。
【００１９】
前記第１の構造体は、ドローンであり、前記第２の構造体は、前記ドローンに搭載されたカメラであるものとすることができる。
【００２０】
前記第１の構造体は、ドローンであり、前記第２の構造体は、前記ドローンに搭載された貨物であるものとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成を有する本発明によれば、噛み込みのリスクが低く、連結部材が駆動する場合に駆動トルクへの影響を抑制し、強度も高く、展開構造物に用いられる場合に誤展開防止という安全性と確実な展開という信頼性とを両立させた接続部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が収容された状態の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の側面図である。
【図４】メッシュ構造体の部分拡大斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の接続部材をロボットの関節部に適用した例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の接続部材をドローンに適用した例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の接続部材をドローンに適用した別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の斜視図、図２は、本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が収容された状態の側面図、図３は、本発明の第１の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の側面図である。また、図４は、メッシュ構造体の部分拡大斜視図である。
【００２５】
接続部材１は、中空の形状のメッシュ構造体１１で構成されている。
【００２６】
メッシュ構造体１１は、線材間に空隙が形成されるように線材１１１が中空の形状に編組されている。
【００２７】
線材１１１は、可撓性を有していれば特に制限はなく、接続部材１の被接続体の質量に応じた引張強度、被接続体の動作に伴い発生する共振周波数、使用環境（主に、温度、湿度および紫外線強度）等に鑑みて、材料、形状、太さを適宜に選択することができる。
【００２８】
線材１１１に使用することのできる材料としては、例えば、炭素繊維、バサルト繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ繊維）、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などが使用できる。また、これらの繊維は、モノフィラメント糸であっても編糸であってもよい。また、線材１１１の少なくとも１本を光ファイバ等の通信線としてもよい。線材１１１の少なくとも１本を光ファイバ等の通信線にすることによって、第１の構造体と第２の構造体との間を接続部材１によって通信可能とすることもできる。
【００２９】
線材１１１は、その表面を樹脂で被覆することも可能である。線材１１１同士の交点は固定されず、相互に摺動可能となっているので、摩擦係数の低減や、摺動による損傷を軽減する目的で使用することができる。好ましく使用できる被覆材料としては、例えば、摩擦係数の低減目的としてフッ素系被覆（PTFE、PFA、FEPなど）を使用することもできる。また、絶縁性付与の目的でポリイミド系被覆（PI、PEIなど）を使用したり、表面光学特性調整の目的でアルミやチタンの蒸着またはスパッタリング、イオンプレーティングを行うこともできる。また、これらは組み合わせで使用することも可能である。
【００３０】
線材１１１の断面形状は、交点で摺動するときの摩擦抵抗力や、張力および応力が付与されたときのメッシュ構造体１１の中空形状の変形を考慮して、円または楕円が好ましく選択される。
【００３１】
図４に示されるように、メッシュ構造体１１は、第１の方向に編み込まれる線材１１１ａと、第２の方向に編み込まれる線材１１１ｂとが、交差角θかつ空隙ピッチａとなるように編組されている。
【００３２】
線材１１１ａと線材１１１ｂとは、同一の材料、形状であっても、異なる材料、形状であってもよい。交差角θおよび空隙ピッチａは、要求される強度、展開動作範囲、抵抗トルクを考慮し、決定することができる。
【００３３】
また、メッシュ構造体１１は、端部に向けて先細る形状を有する。このような端部に向けて先細る形状、すなわち端部の断面積が中央部の断面積よりも小さい形状とすると、外部から加わる圧縮する力に対して座屈が生じにくい。例えば、接続部材１によって接続された展開構造物３３が、図２に示されるような収容時の状態から図３に示される展開状態に移行すると、メッシュ構造体１１には圧縮力が加わることになるが、座屈が生じにくくなる。しかしながら、メッシュ構造体の形状は、これに限定されるものではなく、円柱形状や、端部に向けて拡がる形状としてもよい。
【００３４】
メッシュ構造体１１の一方の端部は、第１の補助部材２１に接続され、メッシュ構造体１１の他方の端部は、第２の補助部材３１に接続されている。そして、第１の補助部材２１は、筐体２３に取り付けられ、第２の補助部材３１は、展開構造物３３に取り付けられている。第１の補助部材２１と筐体２３が、第１の構造体２を構成し、第２の補助部材３１と展開構造物３３が、第２の構造体３を構成する。筐体２３と展開構造物３３としては、例えば人工衛星本体と太陽電池パネルである。
なお、第１の補助部材２１と第２の補助部材３１とが、接続部材１の一部であってもよい。
【００３５】
メッシュ構造体１１の端部の第１の補助部材および第２の補助部材への接続は、公知の方法のいずれも使用することができ、接続の強度や耐久性に鑑みて適宜選択することが可能である。すなわち、融着、接着、嵌着、ネジ止め等が選択可能である。
【００３６】
筐体２３と展開構造物３３は、ヒンジ部４を介して回動可能に連結されている。
【００３７】
接続部材１は、メッシュ構造体１１が外方に向かって凸に円弧状に自立するように構成されている。
【００３８】
このように構成された接続部材１の作用について以下説明する。
【００３９】
接続部材１は、編組された線材から構成されているので、引張強度が高く、第１の構造体２と第２の構造体３が、連結部の破壊等によって分離した場合、互いに繋ぎ止めることができる。
【００４０】
接続部材１は、第１のメッシュ構造体１１が外方に向かって凸に円弧状に自立するように構成されているので、展開構造物３３が展開状態に移行するときに、接続部材１が、第１の構造体２と第２の構造体３を互いに変位可能に連結する部材であるヒンジ部に噛み込まれることがない。
【００４１】
また、線材１１１同士は交点で接触しているが、線材１１１同士の交点は固定されていないので、振動を受けたとき、線材１１１は相互に摺動可能であり、その際の線材１１１同士の摩擦によって、振動エネルギーの一部を熱や音に変換し、振動エネルギーを散逸させやすい。
【００４２】
また、線材の材料や太さ、編組の角度や線材間の間隔等を適切に選択することにより、駆動トルクへの影響を最小限に抑えることができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る接続部材が筐体と展開構造物に接続され、展開構造物が展開された状態の斜視図である。図５において図１と対応する部分には同一の符号を付し、第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【００４４】
接続部材１は、中空の形状の第１のメッシュ構造体１１と、第１のメッシュ構造体１１の内側空間に配置された中空の形状の第２のメッシュ構造体１３を備える。
【００４５】
第１のメッシュ構造体１１は、線材間に空隙が形成されるように線材１１１が中空の形状に編組されている。同様に、第２のメッシュ構造体１３は、線材間に空隙が形成されるように線材１１１が中空の形状に編組されている。本実施形態においては、各メッシュ構造体は、３２本の線材が編組されて構成されている。
【００４６】
また、第１のメッシュ構造体１１及び第２のメッシュ構造体１３は、第１の実施の形態と同様に、端部に向けて先細る形状を有する。
【００４７】
本実施形態においては、第１のメッシュ構造体１１の線材と第２のメッシュ構造体１３の線材には同じ種類の素材で構成されているが、第１のメッシュ構造体１１の線材と第２のメッシュ構造体１３は形状が異なるため、共振周波数が異なる。なお、第１のメッシュ構造体１１の線材と第２のメッシュ構造体１３の線材には異なる素材を用いてもよい。
【００４８】
第１のメッシュ構造体１１の一方の端部と第２のメッシュ構造体１３の一方の端部は、第１の補助部材２１に接続され、第１のメッシュ構造体１１の他方の端部と第２のメッシュ構造体１３の他方の端部は、第２の補助部材３１に接続されている。そして、第１の補助部材２１は、筐体２３に取り付けられ、第２の補助部材３１は、展開構造物３３に取り付けられている。第１の補助部材２１と筐体２３が、第１の構造体２を構成し、第２の補助部材３１と展開構造物３３が、第２の構造体３を構成する。
【００４９】
筐体２３と展開構造物３３は、ヒンジ部４を介して回動可能に連結されている。
【００５０】
接続部材１は、第１のメッシュ構造体１１及び第２のメッシュ構造体１３が外方に向かって凸に円弧状に自立するように構成されている。
【００５１】
このように構成された接続部材１の作用について以下説明する。
【００５２】
ここで、第１の構造体２、第２の構造体３、及び接続部材１が、振動を受けたとき、接続部材１は、共振周波数の異なるメッシュ構造体から構成されているので、外部からの振動の周波数が一方のメッシュ構造体の共振周波数に近かった場合は、一方のメッシュ構造体は振動する。しかしながら、他方のメッシュ構造体は、外部からの振動によって共振しないため、外部からの振動の影響を受けにくい。その結果、接続部材１全体としては自立するため、接続部材１が、第１の構造体２と第２の構造体３を互いに変位可能に連結する部材であるヒンジ部に噛み込まれるリスクを抑制することができる。
【００５３】
上記の実施形態では、接続部材は２つのメッシュ構造体から構成されていたが、接続部材を３つ以上のメッシュ構造体の入れ子構造で構成してもよい。
【００５４】
上記の実施形態では、１対の補助部材に１つの接続部材を接続する構成であったが、補助部材を２対用意し、２つの接続部材を、２対の補助部材に対してたすき掛け構成で接続してもよい。このような構成によれば、第１の構造体と第２の構造体が分離した際により効果的に繋ぎ止めることができる。
【００５５】
（変形例）
図６は、上記実施形態の接続部材１をロボットの関節部に適用した例を示す図である。
【００５６】
図６に示されるように、ロボット７の関節部７１に連結されている頭部７２と胴体部７２、及び関節部７４に連結されている上腕部７５と前腕部７６に接続部材１が接続されている。上記実施形態の接続部材１を用いることによって、上記のような効果を奏しつつ、関節部７１、７４が破壊される等して、頭部７２が胴体部７３から分離したり、前腕部７６が上腕部７５から分離した場合に、頭部７２や前腕部７６を繋ぎ止め、落下を防止することができる。
【００５７】
また、図７は、上記実施形態の接続部材１をドローン（無人飛翔体）に適用した例を示す図である。
【００５８】
図７に示されるように、ドローン８の可動連結部８１に連結されているドローン本体８２とカメラ８３（光学装置）の間に接続部材１が接続されている。上記実施形態の接続部材１を用いることによって、上記のような効果を奏しつつ、可動連結部８１が破壊される等して、カメラ８３がドローン本体８２から分離した場合に、カメラ８３を繋ぎ止め、落下を防止することができる。
【００５９】
また、図８は、上記実施形態の接続部材１をドローンに適用した別の例を示す図である。
【００６０】
図８に示されるように、ドローン８の保持部８４に保持された荷物９とドローン本体８２に接続部材１が接続されている。上記実施形態の接続部材１を用いることによって、上記のような効果を奏しつつ、把持部８４が破壊される等して、荷物９がドローン８から分離した場合に、貨物９を繋ぎ止め、落下を防止することができる。
【００６１】
以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。
【符号の説明】
【００６２】
１  接続部材
１１  （第１の）メッシュ構造体
１３  第２のメッシュ構造体
１１１  線材
２  第１の構造体
２１  第１の補助部材
２３  筐体
３  第２の構造体
３１  第２の補助部材
３３  展開構造物
４  ヒンジ部
７  ロボット
７１  関節部
７２  頭部
７３  胴体部
７４  関節部
７５  上腕部
７６  前腕部
８  ドローン
８１  可動連結部
８２  ドローン本体
８３  カメラ
８４  保持部
９  貨物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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