(57)【要約】【課題】遠く離れた目標到達位置への移動体の移動を、確実かつ高速に行うことを課題とする。【解決手段】軌道Ｌを形成するレーザ発信器１６と、軌道Ｌに沿って移動する飛行エフェクタ１３とを備え、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌを検出する軌道追尾装置１７と、軌道Ｌに対する自らのずれ量を検出する軌道ずれ量検出部と、ずれ量を補正する各スラスタとを備えたテザー架設システム１０を採用した。【選択図】      図１
2004230932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道を形成する第１の軌道形成手段と、前記軌道に沿って移動する移動体とを備え、
前記移動体が、前記軌道を検出する第１の軌道検出手段と、前記軌道に対する自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、前記ずれ量を補正する第１の補正手段とを備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の移動システムおいて、
前記移動体の目標到達位置に応じて、前記軌道の向きを逐次更新する第１の軌道更新手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、
前記第１の軌道形成手段が、前記軌道をレーザ光で形成し、
前記第１の軌道検出手段が、前記レーザ光を受光する受光面を有し、
前記第１のずれ量検出手段が、前記受光面内における前記レーザ光の照射位置を検出する
ことを特徴とする移動システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、
前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置をさらに備え、
この第１の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、
前記移動体が、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第２ずれ量検出手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、
前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第２の誘導装置をさらに備え、
この第２の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、
前記移動体が、前記筒状光の曲率を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第３のずれ量検出手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の移動システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす
ことを特徴とする移動システム。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の移動システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす
ことを特徴とする移動システム。
【請求項８】
請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動システムおいて、
前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第１の誘導軌道更新手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項９】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、
前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第３の誘導装置をさらに備え、
前記移動体が、前記第３の誘導装置から発せられるレーザ光を受けて反射させる凹面鏡を有し、
前記第３の誘導装置が、前記凹面鏡で反射されて戻ってきたレーザ光の強度を検出する受光部と、該受光部で受光されたレーザ光の強度が最大となるように、前記移動体に位置ずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の移動システムおいて、
前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第２の誘導軌道更新手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、
前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この第１の軌道形成手段と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、
前記第１の軌道検出手段が、前記周波数分布を参照して前記軌道の中心線を求める
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１２】
請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、
前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この第１の軌道形成手段と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、
前記移動体が、前記筒状光の曲率を参照して前記軌道の中心線からのずれ量を求める第４のずれ量検出手段をさらに備える
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の移動システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１４】
請求項１１または請求項１２に記載の移動システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１５】
請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、
前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この軌道の延在方向に垂直な断面で見た場合に、特定画像をなす光線で形成し、
前記第１のずれ量検出手段が、前記特定画像を受像し、この特定画像の変形量に基づいて前記軌道に対する自らのずれ量を検出する
ことを特徴とする移動システム。
【請求項１６】
移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、
前記移動体の出発位置側に設けられ、この移動体が進む誘導軌道を、該移動体の出発位置と目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成する第１の誘導軌道形成手段と、
前記移動体側に設けられ、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線に対する自らのずれ量を求める第５のずれ量検出手段、および、前記ずれ量を補正する第２の補正手段とを備える
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項１７】
移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、
前記移動体の出発位置側に設けられ、この移動体が進む誘導軌道を、該移動体の出発位置と目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成する第２の誘導軌道形成手段と、
前記移動体側に設けられ、前記筒状光の曲率を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第６のずれ量検出手段、および、前記ずれ量を補正する第３の補正手段とを備える
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の誘導システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項１９】
請求項１６または請求項１７に記載の誘導システムにおいて、
前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項２０】
請求項１６から請求項１９の何れか１項に記載の誘導システムおいて、
前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第３の誘導軌道更新手段をさらに備える
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項２１】
移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、
前記移動体側に設けられ、レーザ光を受けた場合に、一方向で反射光強度が最大となるように反射する凹面鏡と、
定位置側に設けられ、前記凹面鏡に向かって、誘導軌道となるレーザ光を発する誘導光発信装置と、該誘導光発信装置で発せられて前記凹面鏡で反射された反射光の強度を検出する受光装置と、該受光装置で受光されたレーザ光の強度が最大となるように、前記移動体にずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備える
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の誘導システムおいて、
前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第４の誘導軌道更新手段をさらに備える
ことを特徴とする誘導システム。
【請求項２３】
請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の移動システム、または、請求項１６から請求項２２の何れか１項に記載の誘導システムを用いて、構造物を構築する方法であり、
前記移動体を送り出す始点側と前記移動体との間を紐状体で連結し、
この移動体を前記移動体の目標到達位置である終点と前記始点との間に前記軌道を形成し、
この軌道に沿って前記移動体を前記終点まで移動させることで、前記始点から前記終点にかけて前記紐状体を架設し、
この架設された紐状体を搬送経路として用いる
ことを特徴とする構造物構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体を目標到達位置に向かって移動させる移動システム／誘導システムと、これを用いた構造物構築方法とに関する。
【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。
このロボットの中でも、フリーフライングロボットは、浮遊モジュール間の結合や、レール移動式ロボットがアクセスできない箇所への作業や、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を可能としており、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可能となっている。
【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】
しかしながら、フリーフライングロボットは、推進剤の消費量が多いため、モニタ、点検、測量、テザー操作などの軽作業用途に際しては、飛行エフェクタを用いるのが好ましい。従来より検討されている飛行エフェクタの一例を、図９に示す。この飛行エフェクタ１は、本体２の先端側にアンカー３を備え、また後端側にテザー４の一端が接続されている。テザー４の他端は、飛行エフェクタ１の出発点側に接続されているため、飛行エフェクタ１を出発点から目標到達位置まで飛ばしてアンカー３により固定することで、出発点位置から目標到達位置にかけてテザー４を架設することができる。架設されたテザー４は、部品搬送用の、より高い引っ張り強度を有するワイヤーの架設に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この飛行エフェクタの実用化に際しては、遠距離にある目標到達位置までいかに飛行エフェクタ１を高精度に制御して到達させるかが課題とされている。飛行制御方法としては、飛行エフェクタ１側にＣＣＤカメラを搭載して、目標到達位置を常時監視しながら自らの軌道を補正する方法が考えられる。しかしながら、この飛行制御方法では、画像中における目標到達位置の割り出しを行う必要があるため、複雑な画像処理が必須となり、時間がかかって応答性が悪くなる。このような応答性の悪化は、例えば目標到達位置が移動しているような場合に、追従できずに役目を果たせなくなってしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、遠く離れた目標到達位置への移動体の移動を、確実かつ高速に行うことを目的とする。
【０００７】
【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に記載の移動システムは、軌道を形成する第１の軌道形成手段と、前記軌道に沿って移動する移動体とを備え、前記移動体が、前記軌道を検出する第１の軌道検出手段と、前記軌道に対する自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、前記ずれ量を補正する第１の補正手段とを備えることを特徴とする。
上記請求項１に記載の移動システムによれば、第１の軌道形成手段により形成された軌道を第１の軌道検出手段が検出し、この軌道を頼りにして移動体が移動する。移動中の移動体が何らかの理由によって軌道から外れそうになると、そのずれ量を第１のずれ量検出手段が検知し、第１の補正手段がずれ量を補正する。
【０００８】
請求項２に記載の移動システムは、請求項１に記載の移動システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記軌道の向きを逐次更新する第１の軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項２に記載の移動システムによれば、移動体の移動中に目標到達位置が移動しても、第１の軌道更新手段が、軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【０００９】
請求項３に記載の移動システムは、請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、前記第１の軌道形成手段が、前記軌道をレーザ光で形成し、前記第１の軌道検出手段が、前記レーザ光を受光する受光面を有し、前記第１のずれ量検出手段が、前記受光面内における前記レーザ光の照射位置を検出することを特徴とする。
上記請求項３に記載の移動システムによれば、軌道に沿って狂いなく移動体が移動している場合には、受光面内におけるレーザ光の照射位置が所定の位置に固定される。一方、移動体が軌道からずれようとすると、受光面内におけるレーザ光の照射位置が前記所定の位置から移動し、これが、第１のずれ量検出手段によって検出される。この検出結果に基づいて、第１の補正手段が軌道に対する移動体のずれ量を補正する。
【００１０】
請求項４に記載の移動システムは、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置をさらに備え、この第１の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、前記移動体が、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第２ずれ量検出手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項４に記載の移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道から外れてしまった場合には、第２のずれ量検出手段が、現在位置における光軌道の周波数を検知することで、回転体形状の誘導軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１１】
請求項５に記載の移動システムは、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第２の誘導装置をさらに備え、この第２の誘導装置が、前記誘導軌道を、該誘導装置と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、前記移動体が、前記筒状光の曲率を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第３のずれ量検出手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項５に記載の移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道から外れてしまった場合には、第３のずれ量検出手段が、現在位置における誘導軌道（筒状光）の曲率を計測することで、回転体形状の誘導軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１２】
請求項６に記載の移動システムは、請求項４または請求項５に記載の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなすことを特徴とする。
上記請求項６に記載の移動システムによれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲を、移動体が遠ざかるにつれて広くなるようにすることができる。
【００１３】
請求項７に記載の移動システムは、請求項４または請求項５に記載の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなすことを特徴とする。
上記請求項７に記載の移動システムによれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できる。
【００１４】
請求項８に記載の移動システムは、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の移動システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第１の誘導軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項８に記載の移動システムによれば、移動体の移動中に目標到達位置が移動しても、第１の誘導軌道更新手段が、誘導軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【００１５】
請求項９に記載の移動システムは、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の移動システムにおいて、前記移動体が前記軌道から外れた場合に、再び前記軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第３の誘導装置をさらに備え、前記移動体が、前記第３の誘導装置から発せられるレーザ光を受けて反射させる凹面鏡を有し、前記第３の誘導装置が、前記凹面鏡で反射されて戻ってきたレーザ光の強度を検出する受光部と、該受光部で受光されたレーザ光の強度が最大となるように、前記移動体に位置ずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備えることを特徴とする。
上記請求項９に記載の移動システムによれば、第３の誘導装置から移動体に向けて発せられたレーザは、移動体の凹面鏡で反射されて受光部へと戻される。このとき、移動体が、軌道に沿って正しい姿勢状態のまま移動している状態では、受光部で受ける反射光の光量（輝度）が最大となる。一方、何らかの理由によって移動体が軌道から外れてしまった場合には、受光部で受ける反射光の光量（輝度）が低下する。したがって、受光部で受けるレーザ光の強度（輝度）が最大となるように、フィードバック装置が移動体に指示を与えて補正させることで、移動体を軌道にすぐさま復帰させることが可能となる。
【００１６】
請求項１０に記載の移動システムは、請求項９に記載の移動システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第２の誘導軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項１０に記載の移動システムによれば、移動体の移動中に目標到達位置が移動しても、第２の誘導軌道更新手段が、誘導軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【００１７】
請求項１１に記載の移動システムは、請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この第１の軌道形成手段と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成し、前記第１の軌道検出手段が、前記周波数分布を参照して前記軌道の中心線を求めることを特徴とする。
上記請求項１１に記載の移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道からずれようとすると、第１の軌道検出手段が、現在位置における光軌道の周波数を検知することで、回転体形状の軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１８】
請求項１２に記載の移動システムは、請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この第１の軌道形成手段と、前記移動体の目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、前記移動体が、前記筒状光の曲率を参照して前記軌道の中心線からのずれ量を求める第４のずれ量検出手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項１２に記載の移動システムによれば、何らかの理由によって移動体が軌道から外れようとすると、第４のずれ量検出手段が、現在位置における誘導軌道（筒状光）の曲率を計測することで、回転体形状の軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができる。
【００１９】
請求項１３は、請求項１１または請求項１２に記載の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなすことを特徴とする。
上記請求項１３に記載の移動システムによれば、軌道が移動体をカバーする範囲を、移動体が遠ざかるにつれて広くなるようにすることができる。
【００２０】
請求項１４は、請求項１１または請求項１２に記載の移動システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなすことを特徴とする。
上記請求項１４に記載の移動システムによれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できる。
【００２１】
請求項１５に記載の移動システムは、請求項１または請求項２に記載の移動システムにおいて、  前記第１の軌道形成手段が、前記軌道を、この軌道の延在方向に垂直な断面で見た場合に、特定画像をなす光線で形成し、前記第１のずれ量検出手段が、前記特定画像を受像し、この特定画像の変形量に基づいて前記軌道に対する自らのずれ量を検出することを特徴とする。
上記請求項１５に記載の移動システムによれば、軌道に沿って狂いなく移動体が移動している場合には、特定画像の形状が一定形状に保たれる。一方、移動体が軌道からずれようとすると、特定画像の形状が変形する。このとき、第１のずれ量検出手段が特定画像の変形量から、軌道に対する移動体のずれ量を検出する。そして、この検出結果に基づいて、第１の補正手段が軌道に対する移動体のずれ量を補正する。
【００２２】
請求項１６に記載の誘導システムは、移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、前記移動体の出発位置側に設けられ、この移動体が進む誘導軌道を、該移動体の出発位置と目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線としてその半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成する第１の誘導軌道形成手段と、前記移動体側に設けられ、前記周波数分布を参照して前記誘導軌道の中心線に対する自らのずれ量を求める第５のずれ量検出手段、および、前記ずれ量を補正する第２の補正手段とを備えることを特徴とする。
上記請求項１６に記載の誘導システムによれば、第１の誘導軌道形成手段により形成された誘導軌道を第１の誘導軌道検出手段が検出し、この誘導軌道を頼りにして移動体が移動する。移動中の移動体が何らかの理由によって誘導軌道から外れそうになると、そのずれ量を第５のずれ量検出手段が検知し、第２の補正手段がずれ量を補正する。このとき、第５のずれ量検出手段は、現在位置における光軌道の周波数を検知することで、回転体形状の誘導軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握する。
【００２３】
請求項１７に記載の誘導システムは、移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、前記移動体の出発位置側に設けられ、この移動体が進む誘導軌道を、該移動体の出発位置と目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線として同心円状に発せられる複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成する第２の誘導軌道形成手段と、前記移動体側に設けられ、前記筒状光の曲率を参照して前記誘導軌道の中心線からのずれ量を求める第６のずれ量検出手段、および、前記ずれ量を補正する第３の補正手段とを備えることを特徴とする。
上記請求項１７に記載の誘導システムによれば、第２の誘導軌道形成手段により形成された誘導軌道を第６のずれ量検出手段が検出し、この誘導軌道を頼りにして移動体が移動する。このとき、第６のずれ量検出手段は、現在位置における筒状光の曲率を参照することで、回転体形状の誘導軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握する。
【００２４】
請求項１８に記載の誘導システムは、請求項１６または請求項１７に記載の誘導システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなすことを特徴とする。
上記請求項１８に記載の誘導システムによれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲を、移動体が遠ざかるにつれて広くなるようにすることができる。
また、請求項１８に記載の誘導システムは、前記回転体形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて誘導困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００２５】
請求項１９に記載の誘導システムは、請求項１６または請求項１７に記載の誘導システムにおいて、前記回転体形状が、前記目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなすことを特徴とする。
上記請求項１９に記載の誘導システムによれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できる。
【００２６】
請求項２０に記載の誘導システムは、請求項１６から請求項１９の何れか１項に記載の誘導システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第３の誘導軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項２０に記載の誘導システムによれば、移動体の誘導中に目標到達位置が移動しても、第３の誘導軌道更新手段が、誘導軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【００２７】
請求項２１に記載の誘導システムは、移動体を目標到達位置に向かって誘導するシステムであり、前記移動体側に設けられ、レーザ光を受けた場合に、一方向で反射光強度が最大となるように反射する凹面鏡と、定位置側に設けられ、前記凹面鏡に向かって、誘導軌道となるレーザ光を発する誘導光発信装置と、該誘導光発信装置で発せられて前記凹面鏡で反射された反射光の強度を検出する受光装置と、該受光装置で受光されたレーザ光の強度が最大となるように、前記移動体にずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備えることを特徴とする。
上記請求項２１に記載の誘導システムによれば、誘導光発信装置から移動体に向けて発せられたレーザは、移動体の凹面鏡で反射されて受光装置へと戻される。このとき、移動体が、誘導軌道であるレーザ光に沿って正しい姿勢状態のまま移動している状態では、受光装置で受ける反射光の光量（輝度）が最大となる。一方、何らかの理由によって移動体が誘導軌道であるレーザ光から外れようとすると、受光装置で受ける反射光の光量（輝度）が低下する。したがって、受光装置で受けるレーザ光の強度（輝度）が最大となるように、フィードバック装置が移動体に指示を与えて補正させることで、移動体を誘導軌道にすぐさま復帰させることが可能となる。
【００２８】
請求項２２に記載の誘導システムは、請求項２１に記載の誘導システムおいて、前記移動体の目標到達位置に応じて、前記誘導軌道の向きを逐次更新する第４の誘導軌道更新手段をさらに備えることを特徴とする。
上記請求項２２に記載の誘導システムによれば、移動体の誘導中に目標到達位置が移動しても、第４の軌道更新手段が、誘導軌道の向きを、目標到達位置に向かうように逐次追尾させるので、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃すことがない。
【００２９】
請求項２３に記載の構造物構築方法は、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の移動システム、または、請求項１６から請求項２２の何れか１項に記載の誘導システムを用いて、構造物を構築する方法であり、前記移動体を送り出す始点側と前記移動体との間を紐状体で連結し、この移動体を前記移動体の目標到達位置である終点と前記始点との間に前記軌道を形成し、この軌道に沿って前記移動体を前記終点まで移動させることで、前記始点から前記終点にかけて前記紐状体を架設し、この架設された紐状体を搬送経路として用いることを特徴とする。
上記請求項２３に記載の構造物構築方法によれば、遠く離れた目標到達位置との間に搬送経路を形成することができる。そして、この搬送経路を足がかりとして、より引っ張り強度を有するワイヤーを架設したり、または、この搬送経路に沿って構造物の部品などの搬送物を直接的に搬送することもできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の移動システム、誘導システム、及びこれらを用いた構造物構築方法の一実施形態及び変形例を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。なお、本実施形態の説明においては、本発明を、宇宙空間におけるテザー架設システム及びこれを用いて宇宙構造物を構築する場合を例に説明するが、これに限らず、海中における移動システム、誘導システム、及びこれを用いた海中構造物の構築にも適用可能である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態のテザー架設システム１０（移動システム）は、宇宙空間に浮かぶ一方の宇宙ステーションユニット１１側から、他方の宇宙ステーションユニット１２側に飛行エフェクタ１３（移動体）を移動させて両者間にテザー１４を架設するものであり、一方の宇宙ステーションユニット１１側に据え付けられた飛行エフェクタ射出装置１５及びレーザ発信器１６（第１の軌道形成手段）と、これらによって他方の宇宙ステーションユニット１２側に移動する前記飛行エフェクタ１３と、この飛行エフェクタ１３側に搭載された軌道追尾装置１７と、飛行エフェクタ１３が軌道から大きく外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する誘導装置１８（第１の誘導装置）とを備えて概略構成されている。
【００３２】
飛行エフェクタ射出装置１５は、バネの付勢力、ガス圧力、油圧力、リニアモータ推進力、モータ駆動力などを駆動源として、飛行エフェクタ１３に対して推進力を与える装置である。この推進力により射出された飛行エフェクタ１３は、目標到達位置である他方の宇宙ステーションユニット１２まで慣性飛行する。
この飛行エフェクタ射出装置１５には、テザー１４が巻かれたリール（図示せず）が一体に装備されており、慣性飛行する飛行エフェクタ１３に対してテザー１３が外力を与えることのないように、前記リールが回転してテザー１４を繰り出せるようになっている。
【００３３】
レーザ発信器１６は、飛行エフェクタ射出装置１５に対して一体に設けられており、このレーザ発信器１６を中心とする一回転方向（図１のθ１方向）と、この一回転方向に垂直な他回転方向（図１のθ２方向）との双方に首振り動作することで、レーザ光（すなわち軌道Ｌ）の向きを目標到達位置に正確に向けることが可能となっている。
すなわち、レーザ発信器１６は、一方の宇宙ステーションユニット１１に対する他方の宇宙ステーションユニット１２（目標到達位置）の相対動作に応じて、軌道Ｌの向きを逐次更新する軌道更新装置（第１の軌道更新手段。図示せず。）を備えている。この軌道更新装置は、他方の宇宙ステーションユニット１２から送られてくる電波等の位置情報を受信する受信部と、この受信部で受けた位置情報に基づいて修正すべき軌道Ｌの新たな方向及び角度を算出する算出部と、この算出部で求められた新たな方向及び角度に軌道Ｌが向くようにレーザ光の向きを変える軌道角度変更部とを備えている。
【００３４】
このレーザ発信器１６と、飛行エフェクタ射出装置１５と、前記誘導装置１８とは、一つのユニットを構成しており、一体となって移動、据え付けが可能となっている。なお、誘導装置１８の詳細については、図６の説明において後述する。
【００３５】
飛行エフェクタ１３は、図２に示すように、テザー１４が後端側に接続されたエフェクタ本体１３ａと、このエフェクタ本体１３ａの先端側に配置された一対の多関節フィンガー１３ｂと、前記レーザ発信器１６で形成される軌道Ｌに対する自らのずれ量を補正する複数のスラスタ１３ｃ（第１の補正手段）と、これらスラスタ１３ｃや各多関節フィンガー１３ｂを制御する制御装置（図示せず）とを備えて構成されている。
【００３６】
各多関節フィンガー１３ｂは、それぞれの指部１３ｂ１が各関節１３ｂ２において折曲することで、これら多関節フィンガー１３ｂ間を閉じて把持対象物を掴むことが可能となっている。本実施形態の飛行エフェクタ１３は、テザー１４の架設に用いられるものであるため、その各多関節フィンガー１３ｂが、テザー１４を架設先につなぎ止めるためのアンカーとして用いられる。しかしながら、これに限らず、宇宙空間を浮遊する浮遊物を、各多関節フィンガー１３ｂによって把持して回収する用途（浮遊物回収装置）にも、もちろん採用可能である。
【００３７】
各スラスタ１３ｃは、エフェクタ本体１３ａの周囲に複数が配置されており、これらのうち、前記制御装置による指示を受けたものだけが、指定された流量のガス噴射を行い、軌道Ｌに対するエフェクタ本体１３ａの相対位置及び姿勢角度の双方を調整することが可能となっている。
【００３８】
軌道追尾装置１７は、図３に示すように、前記レーザ発信器１６から発せられたレーザ光（軌道Ｌ）を検出する一対のセンサ１７ａ（第１の軌道検出手段）と、これらセンサ１７ａに向かうようにレーザ光を折曲する一対のハーフミラー１７ｂと、各センサ１７ａの出力結果に基づいて、軌道Ｌに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を検出する軌道ずれ量検出部（第１のずれ量検出手段。図示せず。）とを備えて構成されている。
【００３９】
各センサ１７ａとしては、図４に示すように、４分割フォトディテクタが採用されており、４つの分割面に等分割された受光面１７ａ１をそれぞれが備えている。この受光面１７ａ１に、軌道Ｌをなすレーザ光から分岐された分岐光Ｌ１が照射されると、その照射位置に対応した分割面が、光電効果による電圧を発生させる。そして、これら分割面におけるそれぞれの電圧値を前記軌道ずれ量検出手段が検知することで、各受光面１７ａ１内における分岐光Ｌ１の照射点Ｐ１が正確に求められる。各受光面１７ａ１は、その中心点（図４の十字線の交差点）に分岐光Ｌ１が照射されているときに軌道Ｌに正確に沿っているものとして、各センサ１７ａ及び各ハーフミラー１７ｂの配置・傾きが設定されている。
【００４０】
この軌道追尾装置１７による、軌道Ｌからのずれ量検出方法のさらなる詳細について、図３を用いて説明する。
同図に示すように、一方向から平面視した場合に、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿っている状態（このとき、軌道Ｌをなすレーザ光は、各ハーフミラー１７ｂの中心点に当たって一部が反射し、分岐光Ｌ１となって同図紙面上方向の各センサ１７ａに照射される。
このとき、同図に示すように、レーザ光（軌道Ｌ）の進行方向をＺ方向、このＺ方向に対して各ハーフミラー１７ｂに向かう垂直方向をＹ方向、そして同図の紙面上方向をＸ方向とした場合、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌからずれようとしたために、軌道追尾装置１７内におけるレーザ光の軌跡が、実線から破線に示すように、ピッチング方向及びヨーイング方向にずれた場合には、下記（３）、（４）、（７）、（８）式が成立する。そして、これらによって、ピッチング方向とヨーイング方向の相対位置ずれ量及びずれ角度を求める。
【００４１】
Ａ．ピッチング方向（図３の紙面水平方向）において
△Ｚ１≒ｄ２・θｐ＋△Ｙ  ・・・（１）
△Ｚ２≒（ｄ１＋ｄ２）・θｐ＋△Ｙ  ・・・（２）
これら（１）式及び（２）式より、
θｐ＝（△Ｚ２―△Ｚ１）／ｄ１  ・・・（３）
△Ｙ＝△Ｚ１―ｄ２・θｐ＝△Ｚ１−（△Ｚ２−△Ｚ１）・ｄ２／ｄ１  ・・・（４）
ここで、
△Ｙ；軌道Ｌに対する、飛行エフェクタ１３のＹ方向の相対位置ずれ量。
同図では、△Ｙ＝０の場合を示している。
△θｐ；軌道Ｌに対する飛行エフェクタ１３のピッチずれ角度。
△Ｚ１；レーザ光の入射側に近い側のセンサ１７ａにおける、各センサ１７ａ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
△Ｚ２；レーザ光の入射側に遠い側のセンサ１７ａにおける、各センサ１７ａ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
ｄ１；各ハーフミラー１７ｂ間の最短間隔寸法。固定値。
ｄ２；飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿っているときの各ハーフミラー１７ｂに対する軌道Ｌの照点と、各受光面１７ａ１との最短寸法。固定値。
【００４２】
Ｂ．ヨーイング方向において（図３の紙面垂直方向）において
△Ｘ１≒ｄ２・θＹ＋△Ｘ  ・・・（５）
△Ｘ２≒（ｄ１＋ｄ２）・θＹ＋△Ｘ  ・・・（６）
これら（５）式及び（６）式より、
θＹ＝（△Ｘ２―△Ｘ１）／ｄ１  ・・・（７）
△Ｘ＝△Ｘ１―ｄ２・θＹ＝△Ｘ１−（△Ｘ２−△Ｘ１）・ｄ２／ｄ１  ・・・（８）
ここで、
△Ｘ；軌道Ｌに対する、飛行エフェクタ１３のＸ方向の相対位置ずれ量。
同図では、△Ｘ＝０の場合を示している。
△θＹ；軌道Ｌに対する飛行エフェクタ１３のヨーイングずれ角度。
△Ｘ１；レーザ光の入射側に近い側のセンサ１７ａにおける、センサ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
△Ｘ２；レーザ光の入射側に遠い側のセンサ１７ａにおける、センサ中心からの照射位置のずれ量。軌道Ｌからずれた場合に変わる変動値。
ｄ１，ｄ２；ピッチング方向の式と同じ。
【００４３】
なお、軌道追尾装置１７の構成としては、上記説明の４分割フォトディテクタを用いる構成以外に、例えばＣＣＤまたはＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる方法も採用可能である。これについて、図５を用いて説明する。
まず、前記レーザ発信器１６が、軌道Ｌを、この軌道Ｌの延在方向に垂直な断面で見た場合に、例えば図５の左図に示すような十字形の特定画像Ｔをなす光線として形成する。この特定画像Ｔの形成方法としては、十字スリットが形成されたマスキングをレーザ光の照射経路上に配置することで簡単に形成できる。また、十字形以外にも、マスキングに形成する穴形状を変えるだけで、複数のドットを等間隔配置した形状など、その他の形状を採用可能である。
【００４４】
そして、軌道追尾装置１７側では、十字形の特定画像ＴをＣＣＤまたはＰＳＤで受像し、この特定画像Ｔの変形量をチェックする。特定画像Ｔが、図５の左図に示すように変形していない場合には、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに沿って正確に飛行していると判断する。逆に、例えば図５の右図に示すように変形した場合には、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに対して位置ずれや傾きを生じたために特定画像Ｔが変形したと判断し、この特定画像Ｔを再び図５の左図に示す形状に戻すまで、前記各スラスタ１３ｃによる飛行エフェクタ１３の位置及び傾きの補正を行う。
【００４５】
前記誘導装置１８は、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合に、再び軌道Ｌに復帰させるための装置（第１の誘導装置）である。この誘導装置１８について、図６を参照して説明する。
同図に示すように、誘導装置１８は、この誘導装置１８と飛行エフェクタ１３の目標到達位置（すなわち、前記他の宇宙ステーションユニット１２）との間を結ぶ直線を中心線１８ａとして、その半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道を、レーザ光により、誘導軌道１８ｂとして発信する。なお、この回転体形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆うように広がる円錐形状をなし、またその中心線１８ａは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｂは、その中心線１８ａに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ａで最も周波数が高く、かつ半径方向外側に向かって徐々に周波数が低くなる年輪をなす、ピーク形状の周波数分布をなしている。
【００４６】
一方、飛行エフェクタ１３側には、図示されない誘導光検出装置（第２のずれ量検出手段）が装備されており、前記周波数分布を参照して誘導軌道１８ｂの中心線１８ａに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を求める。
より詳しくいうと、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌ（中心線１８ａ）から位置Ｐにずれた場合、前記誘導光検出装置は、誘導軌道１８ｂの周波数低下を感知する。そこで、まず、ピッチ方向またはヨーイング方向の何れか一方に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、この方向において周波数分布が最も高くなる位置を求めて停止する（図６のａ方向の移動）。次に、他方向に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、この方向において周波数分布が最も高くなる位置を求めて停止する（図６のｂ方向の移動）。この微調整を数回繰り返すことで、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに復帰する。
【００４７】
さらに、この誘導装置１８は、図示されない誘導軌道更新装置（第１の誘導軌道更新手段）を備えており、目標到達位置が移動しても、その位置変化に応じて誘導軌道１８ｂの向きを逐次更新することが可能となっている。
【００４８】
なお、図６に示した例では、誘導軌道１８ｂの形状を円錐形状としたが、これに限らず、図７に示すように、目標到達位置に向かって延びる円柱形状など、その他の形状も採用可能である。すなわち、同図に示す例では、誘導装置１８Ａが、この誘導装置１８Ａと飛行エフェクタ１３の目標到達位置（すなわち、前記他の宇宙ステーションユニット１２）との間を結ぶ直線を中心線１８ｃとして、その半径方向に周波数分布を有する円柱形状の光軌道を、レーザ光により、誘導軌道１８ｄとして発信する。そして、この円柱形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆っており、またその中心線１８ｃは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｄは、その中心線１８ｃに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ｃで最も周波数が高く、かつ半径方向外側に向かって徐々に周波数が低くなる年輪をなす、ピーク形状の周波数分布をなしている。このような円柱形状の誘導軌道１８ｄは、多数のレーザ光発信装置１８ｘを円柱状に束ねて構成することで、形成可能である。
この円柱形状の誘導軌道１８ｄの場合においても、飛行エフェクタ１３の誘導方法は、上述した円錐形状の誘導軌道１８ｂの場合と同様である。
【００４９】
さらに、周波数分布によって飛行エフェクタ１３を誘導する前記誘導装置１８の代わりに、例えば図８に示す誘導装置１８Ｂも採用可能である。この誘導装置１８Ｂ（第２の誘導装置）は、この誘導装置１８Ｂと目標到達位置との間を結ぶ直線を中心線１８ｅとして同心円状に発せられる複数の筒状光１８ｆからなる回転体形状の光軌道を誘導軌道１８ｇとして発信する。なお、この回転体形状は、前記目標到達位置に向かって飛行エフェクタ１３の周囲を覆うように広がる円錐形状をなし、またその中心線１８ｅは、軌道Ｌと同軸をなしている。また、この誘導軌道１８ｇは、その中心線１８ｅに垂直な断面で見た場合に、中心線１８ｅから半径方向外側に向かって徐々に曲率ｒが大きくなる年輪形状をなしている。そして、各筒状光１８ｆの周波数は、全て同一となっている。
【００５０】
一方、飛行エフェクタ１３側には、図示されない誘導光検出装置（第３のずれ量検出手段）が装備されており、各筒状光１８ｆの曲率ｒを参照して誘導軌道１８ｇの中心線１８ｅに対する自らのずれ量（すなわち、飛行エフェクタ１３のずれ量）を求める。
より詳しくいうと、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌ（中心線１８ｅ）から位置Ｐにずれた場合、前記誘導光検出装置は、検知している筒状光１８ｆの曲率が大きくなることを感知する。そして、この筒状光１８ｆにより、その曲がり具合によって指し示される中心線１８ｅの方向と、曲率で示されるずれ量との双方が求められるので、これらに基づいて、各スラスタ１３ｃを吹かしながら、飛行エフェクタ１３を軌道Ｌに復帰させる。
【００５１】
このとき、前記誘導装置１８の場合の調整方法と同様に、まず、ピッチ方向またはヨーイング方向の何れか一方に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かし、次に、他方向に向かって移動するように各スラスタ１３ｃを吹かす微調整動作を数回繰り返すことで、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌに復帰させるものとしても良い。
【００５２】
また、この誘導装置１８Ｂにおいても、前記誘導装置１８と同様に、前記誘導軌道更新装置（第１の誘導軌道更新手段）を備えて、目標到達位置の位置変化に応じて誘導軌道１８ｇの向きを逐次更新するようにしても良い。
また、図８に示した例では、誘導軌道１８ｇの形状を円錐形状としたが、これに限らず、目標到達位置に向かって延びる円柱形状など、その他の形状も採用可能である。
【００５３】
さらには、上記誘導装置１８，１８Ａ，１８Ｂは、飛行エフェクタ１３を内包するような誘導軌道１８ｂ，１８ｄ，１８ｇを形成するものとしたが、線状のレーザ光で誘導軌道を構成することも可能である。すなわち、図示を省略するが、飛行エフェクタ１３の後端側に凹面鏡を設けるとともに、前記飛行エフェクタ射出装置１５側に誘導装置と受光部とフィードバック装置とを設ける。
この誘導装置は、線状のレーザ光を前記凹面鏡に向けて照射するものであり、また前記受光部は、前記凹面鏡で反射されて戻ってきたレーザ光を受光して光の強度を検出するものである。
一方、前記凹面鏡は、軌道Ｌに沿って飛行エフェクタ１３が飛行している状態では、前記誘導装置からのレーザ光を前記受光部に向かって真っ直ぐに反射するように配置されている。このときに前記受光部が受ける反射光強度は、最大となるが、前記凹面鏡の向きが傾いた場合には低下する（反射光が暗くなる）。
【００５４】
したがって、前記フィードバック装置は、前記受光部で受光されたレーザ光の強度が低くなった場合には、再び最大に復帰するように、飛行エフェクタ１３に電波などの通信手段を用いて位置ずれ補正の指示を与える。飛行エフェクタ１３側では、この指示に基づき、前記受光部の受光量が満足されるまで、各スラスタ１３ｃによる位置調整及び傾き調整を行う。このようにして、軌道Ｌから外れた飛行エフェクタ１３が、再び軌道Ｌに復帰する。
なお、この誘導装置においても、前記誘導装置１８，１８Ａ，１８Ｂと同様に、誘導軌道更新装置（第２の誘導軌道更新手段）を備えて、目標到達位置の位置変化に応じて誘導軌道の向きを逐次更新するようにしても良い。
【００５５】
ところで、以上の説明においては、一方の宇宙ステーションユニット１１から他方の宇宙ステーションユニット１２に向かう軌道Ｌを形成するのに、前記レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせを用い、また、飛行エフェクタ１３が軌道から大きく外れた場合の誘導軌道を付与するのに誘導装置１８を用いるものとした。しかしながら、これらのいずれも飛行エフェクタ１３を正確に飛行させるという同一機能を有するものであるから、それぞれを単独または逆の用途に用いても良い。
【００５６】
すなわち、上記説明以外に、（ａ）レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせのみを用いて誘導装置１８を用いない構成や、（ｂ）誘導装置１８を軌道Ｌの形成に用いて、レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７を用いない構成や、（ｃ）誘導装置１８を軌道Ｌの形成に用いるとともに、レーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７の組み合わせを、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合の誘導システムとして用いる構成も、採用可能である。
これら（ａ）〜（ｃ）の各構成については、上述したレーザ発信器１６及び軌道追尾装置１７及び誘導装置１８の組み合わせ（役目）を変更するだけであり、それらの詳細構成及び機能については、上述と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５７】
続いて、以上説明の構成を有する本実施形態のテザー架設システム１０（移動システム）を用いた構造物構築方法について、以下に説明を行う。
まず、飛行エフェクタ１３と、これを送り出す前記一方の宇宙ステーションユニット１１との間を予めテザー１４（紐状体）で連結する。そして、レーザ発信器１６により軌道Ｌを前記他方の宇宙ステーションユニット１２に向けて形成するとともに、この軌道Ｌと同軸に前記誘導軌道１８ｂを形成する。
そして、この軌道Ｌに沿うように、前記飛行エフェクタ射出装置１５で飛行エフェクタ１３を射出する。射出された飛行エフェクタ１３は、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かって慣性飛行する。この時のテザー１４は、飛行エフェクタ１３に対して引っ張り力を与えないように繰り出されるので、飛行エフェクタ１３は何らの外力を受けることなく、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かって慣性飛行する。
【００５８】
この慣性飛行中の飛行エフェクタ１３は、軌道追尾装置１７が軌道Ｌを常時監視しており、必要に応じて軌道Ｌに対する自らの位置と傾きを補正する。また、飛行エフェクタ１３の飛行中に前記他の宇宙ステーションユニット１２が移動しても、前記軌道更新装置が、軌道Ｌの向きを、前記他の宇宙ステーションユニット１２に向かうように逐次追尾させるので、軌道Ｌ／飛行エフェクタ１３が目標到達位置を逃すことがない。しかも、この時に何らかの外力が飛行エフェクタ１３に加わって軌道Ｌから離脱したとしても、誘導軌道１８ｂを頼りにして、すぐさま軌道Ｌに復帰することが可能である。
【００５９】
前記他の宇宙ステーションユニット１２に到達した飛行エフェクタ１３は、その各多関節フィンガー１３ｂがアンカー２０（図１参照）を把持することにより、他の宇宙ステーションユニット１２に対して接続される。後は、両宇宙ステーションユニット１１，１２間に架設されたテザー１４を足がかりとして、より高い引っ張り強度を有するワイヤー（図示せず）を架設することで、大型部品や重量部品の搬送が可能となる。また、テザー１４そのものがある程度の引っ張り強度を有するものであれば、このテザー１４そのものを部品の搬送経路として直接利用することも可能である。
【００６０】
以上説明の、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３が、軌道Ｌを検出する軌道追尾装置１７と、自らのずれ量を補正する各スラスタ１３ｃとを備える構成を採用した。この構成によれば、軌道Ｌに対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としていない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動を、確実かつ高速に行うことが可能となっている。
【００６１】
また、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３の目標到達位置に応じて、軌道Ｌの向きを逐次更新する軌道更新装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、軌道Ｌ／飛行エフェクタ１３が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、確実に到達することが可能となっている。
【００６２】
また、本実施形態のテザー架設システム１０は、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れた場合に、再び軌道Ｌに復帰させるための誘導軌道１８ｂを形成する誘導装置１８をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、飛行エフェクタ１３が軌道Ｌから外れたとしても、前記誘導光検出装置が、回転体形状の光軌道の中心線１８ａに対する自ら（飛行エフェクタ１３）の相対位置を把握することができるので、各スラスタ１３ｃを用いてすぐさま軌道Ｌに復帰することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の構造物構築方法は、テザー架設システム１０を用いて搬送経路を架設する方法を採用した。この方法によれば、遠く離れた目標到達位置へのワイヤーの掛け渡しや、部品の搬送を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の移動システムは、移動体が、軌道を検出する第１の軌道検出手段と、自らのずれ量を検出する第１のずれ量検出手段と、ずれ量を補正する第１の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の移動を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００６５】
また、請求項２に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、軌道の向きを逐次更新する第１の軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００６６】
また、請求項３に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が軌道をレーザ光で形成し、前記第１の軌道検出手段が受光面を有し、前記第１のずれ量検出手段が受光面内における照射位置を検出する構成を採用した。この構成によれば、受光面内におけるレーザ光の照射位置を常時監視することで、移動体の軌道ずれを高い応答性をもって補正することが可能となる。しかも、複雑な画像処理を不要としている。
【００６７】
また、請求項４に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第１の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第２のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００６８】
また、請求項５に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第２の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第３のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００６９】
また、請求項６に記載の移動システムは、誘導軌道の形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて捕捉困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００７０】
また、請求項７に記載の移動システムは、誘導軌道の形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を誘導軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００７１】
また、請求項８に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第１の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００７２】
また、請求項９に記載の移動システムは、移動体が軌道から外れた場合に、再び軌道に復帰させるための誘導軌道を付与する第３の誘導装置をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、受光部によって移動体の位置および姿勢を捉えることができ、なおかつ、フィードバック装置を介して移動体に位置調整の指示を与えることができるため、移動体をすぐさま軌道に復帰させることが可能となる。
【００７３】
また、請求項１０に記載の移動システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第２の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００７４】
また、請求項１１に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、回転体形状の光軌道として形成し、前記第１の軌道検出手段が、周波数分布を参照して軌道の中心線を求める構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第１の軌道検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００７５】
また、請求項１２に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、複数の筒状光からなる回転体形状の光軌道として形成し、移動体が、これら筒状光の曲率を参照して中心線からのずれ量を求める第４のずれ量検出手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、移動体が軌道から外れたとしても、第４のずれ量検出手段が、回転体形状の光軌道の中心線に対する自ら（移動体）の相対位置を把握することができるので、第１の補正手段を用いてすぐさま軌道に復帰することが可能となる。
【００７６】
また、請求項１３に記載の移動システムは、軌道の形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて捕捉困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００７７】
また、請求項１４に記載の移動システムは、軌道の形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００７８】
また、請求項１５に記載の移動システムは、前記第１の軌道形成手段が、軌道を、特定画像をなす光線で形成し、前記第１のずれ量検出手段が、この特定画像を受像し、その変形量に基づいて軌道に対する自らのずれ量を検出する構成を採用した。この構成によれば、第１のずれ量検出手段が特定画像の形状を常時監視することで、移動体の軌道ずれを高い応答性をもって補正することが可能となる。しかも、複雑な画像処理を不要としている。
【００７９】
また、請求項１６に記載の誘導システムは、誘導軌道を、半径方向に周波数分布を有する回転体形状の光軌道として形成する第１の誘導軌道形成手段と、周波数分布を参照して自らのずれ量を求める第５のずれ量検出手段、および、ずれ量を補正する第２の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８０】
また、請求項１７に記載の誘導システムは、誘導軌道を、同心円状に発せられる複数の筒状光からなる光軌道として形成する第２の誘導軌道形成手段と、筒状光の曲率を参照して中心線からのずれ量を求める第６のずれ量検出手段、および、ずれ量を補正する第３の補正手段とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８１】
また、請求項１８に記載の誘導システムは、前記回転体形状が、目標到達位置に向かって広がる円錐形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が移動体をカバーする範囲が、移動体が遠ざかるにつれて広くなるので、移動体が遠ざかるにつれて誘導困難になるのを防ぐことが可能となる。
【００８２】
また、請求項１９に記載の誘導システムは、前記回転体形状が、目標到達位置に向かって延びる円柱形状をなす構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道が持つ周波数分布密度、または各筒状光間の間隔密度を、移動体の移動方向に沿って高いままに維持できるため、移動体を誘導軌道の中心に移動させる際の精度を維持することが可能となる。
【００８３】
また、請求項２０に記載の誘導システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第３の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００８４】
また、請求項２１に記載の誘導システムは、移動体側に設けられた凹面鏡と、定位置側に設けられた誘導光発信装置と、凹面鏡で反射された反射光の強度を検出する受光装置と、受光されたレーザ光の強度が最大となるようにずれ補正の指示を行うフィードバック装置とを備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道であるレーザ光に対する自らのずれ量を補正しながら目標到達位置に向かうものであるため、複雑な画像処理を必要としない。したがって、遠く離れた目標到達位置への移動体の誘導を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【００８５】
また、請求項２２に記載の誘導システムは、移動体の目標到達位置に応じて、誘導軌道の向きを逐次更新する第４の誘導軌道更新手段をさらに備える構成を採用した。この構成によれば、誘導軌道／移動体が目標到達位置を逃さずに追尾できるので、目標到達位置が相対移動している場合であっても、移動体を確実に到達させることが可能となる。
【００８６】
また、請求項２３に記載の構造物構築方法は、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の移動システム、または、請求項１６から請求項２２の何れか１項に記載の誘導システムを用いて、紐状体からなる搬送経路を架設する方法を採用した。この方法によれば、遠く離れた目標到達位置へのワイヤーの掛け渡しや、部品の搬送を、確実かつ高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動システム／誘導システムの一実施形態を説明するための図であって、テザー架設システムの斜視図である。
【図２】同テザー架設システムに備えられている飛行エフェクタを示す平面図である。
【図３】同テザー架設システムに備えられている軌道追尾装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】同テザー架設システムに備えられている同軌道追尾装置の光センサを示す斜視図である。
【図５】同テザー架設システムに備えられている同軌道追尾装置の光センサの変形例を示す正面図である。
【図６】同テザー架設システムに備えられている誘導装置を説明するための平面図である。
【図７】同テザー架設システムに備えられている誘導装置の変形例を説明するための平面図である。
【図８】同テザー架設システムに備えられている誘導装置の他の変形例を説明するための平面図である。
【図９】従来の飛行エフェクタの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・テザー架設システム（移動システム）
１２・・・他の宇宙ステーションユニット（目標到達位置）
１３・・・飛行エフェクタ（移動体）
１３ｃ・・・スラスタ（第１の補正手段、第２の補正手段、第３の補正手段）
１４・・・テザー（紐状体）
１６・・・レーザ発信器（第１の軌道形成手段）
１７ａ・・・センサ（第１の軌道検出手段）
１７ａ１・・・受光面
１８・・・誘導装置（第１の誘導装置、第１の誘導軌道形成手段、第２の誘導軌道形成手段）
１８ｂ・・・誘導軌道
１８Ｂ・・・誘導装置（第２の誘導装置）
１８ｆ・・・筒状光
Ｌ・・・軌道
Ｔ・・・特定画像
【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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【図９】
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