(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体の内部に、断熱層を介して、探査用の搭載機器を制御するための電子回路装置と主電源であるバッテリを収納した筐体を備え、筐体と装置本体の間に、電子回路装置およびバッテリと搭載機器の間の通電を断続する断熱スイッチ手段を備え、断熱スイッチ手段が、筐体側に、両端に軸受部を設けた筐体側接触子ホルダを備えると共に、本体側に、両端に軸部を設けた本体側接触子ホルダと、軸部を中心にして本体側接触子ホルダを往復回動させるホルダ駆動部を備え、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダに、本体側接触子ホルダの往復回動に伴って互いに接触離間する通電用接触子を備えると共に、筐体側接触子ホルダの軸受部および本体側接触子ホルダの軸部に、同極による反発作用で軸受部の中心に軸部を非接触状態に保持する磁石を備えていることを特徴とする宇宙探査装置。
【請求項２】
装置本体の内部に断熱材製の保持索を介して筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間に空間による断熱層が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の宇宙探査装置。
【請求項３】
筐体の上側に、装置本体の上面を形成する放熱体を備えると共に、筐体の内部における放熱体の下面に電子回路装置が取付けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の宇宙探査装置。
【請求項４】
放熱体の上側に重合状態にして装置本体の上側を閉塞する太陽電池パネルを備えると共に、太陽電池パネルが、装置本体の外周部分に回動可能に連結されて装置本体の外側に展開可能に設けてあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の宇宙探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、月や惑星の探査活動に用いられる宇宙探査用走行車等の宇宙探査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の宇宙探査装置としては、例えば、平成４年９月３０日に丸善が発行した『第２版・航空宇宙工学便覧』の第８３０頁および第８３１頁に、宇宙探査用走行車についての若干の記載がある。また、近年では、無人の走行車を用いて長期にわたる探査を行うことが計画されている。
【０００３】
【発明が解決使用とする課題】
ところで、上記したような宇宙探査装置は、例えば長期にわたって月を探査する場合、太陽電池を使用して昼間に探査活動を行い、太陽電池が使用できない夜間は探査活動を休止することとなるが、この際、月面上は昼夜の周期（約２８日間）において表面温度が約−１９０℃〜＋１３０℃の範囲で変動する環境であることから、熱から搭載機器を保護する対策が不可欠であり、とくに、搭載機器を制御するための電子回路装置や主電源であるバッテリを極低温から保護することが重要である。このため、熱保護対策として従来から様々な形式のものが提案されていたが、なおも改善の余地を残しているのが現状であり、熱保護機能のさらなる向上が要望されていた。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、とくに、探査用の搭載機器を制御するための電子回路装置や主電源であるバッテリを極低温から保護することができる宇宙探査装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる宇宙探査装置は、請求項１として、装置本体の内部に、断熱層を介して、探査用の搭載機器を制御するための電子回路装置と主電源であるバッテリを収納した筐体を備え、筐体と装置本体の間に、電子回路装置およびバッテリと搭載機器の間の通電を断続する断熱スイッチ手段を備え、断熱スイッチ手段が、筐体側に、両端に軸受部を設けた筐体側接触子ホルダを備えると共に、本体側に、両端に軸部を設けた本体側接触子ホルダと、軸部を中心にして本体側接触子ホルダを往復回動させるホルダ駆動部を備え、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダに、本体側接触子ホルダの往復回動に伴って互いに接触離間する通電用接触子を備えると共に、筐体側接触子ホルダの軸受部および本体側接触子ホルダの軸部に、同極による反発作用で軸受部の中心に軸部を非接触状態に保持する磁石を備えている構成とし、請求項２として、装置本体の内部に断熱材製の保持索を介して筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間に空間による断熱層が形成してある構成とし、請求項３として、筐体の上側に、装置本体の上面を形成する放熱体を備えると共に、筐体の内部における放熱体の下面に電子回路装置が取付けてある構成とし、請求項４として、放熱体の上側に重合状態にして装置本体の上側を閉塞する太陽電池パネルを備えると共に、太陽電池パネルが、装置本体の外周部分に回動可能に連結されて装置本体の外側に展開可能に設けてある構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置では、探査活動を休止する夜間の極低温環境において、装置本体と筐体の間に設けた断熱層により、筐体側の熱が装置本体側に伝わるのを防止し、さらに、断熱スイッチ手段において、ホルダ駆動部により筐体側および本体側の一方の接触子ホルダを駆動して、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダの互いの接触子を離間させることにより、電子回路装置およびバッテリと搭載機器の間の通電を遮断する。このとき、断熱スイッチ手段では、筐体側接触子ホルダと本体側接触子ホルダとが互いに非接触状態に保持してあるので、電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電経路が完全に非接触状態に遮断されることになり、電子回路装置およびバッテリの熱が通電経路を介して搭載機器に伝わるのが完全に阻止される。つまり、月面上のように約−１９０℃にも至る極低温環境では、電子回路装置およびバッテリの熱がケーブル等の通電経路を介して搭載機器側つまり装置本体側に著しく奪われて、放熱されてしまうので、通電経路を完全に非接触状態とすることで、筐体内の電子回路装置およびバッテリを保温する。
さらに、本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置では、筐体内の電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電を断続する断熱スイッチ手段において、ホルダ駆動部で本体側接触子ホルダを往復回動させることにより、筐体側および本体側の接触子ホルダに各々設けた通電用接触子を接触離間させる。また、筐体側接触子ホルダおよび本体側接触子ホルダが、各々の両端に軸受部および軸部を備えると共に、軸受部および軸部に、同極による反発作用で軸受部の中心に軸部を非接触状態に保持する磁石を設けているので、筐体側接触子ホルダと本体側接触子ホルダとの非接触状態がより一層安定して保たれると共に、ホルダ駆動部においては小さい駆動力で本体側接触子ホルダを駆動し得ることとなる。
【０００７】
本発明の請求項２に係わる宇宙探査装置では、装置本体の内部に断熱材製の保持索を介して筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間に空間による断熱層を形成しているので、月面上のように大気の無い環境において、電子回路装置およびバッテリを収納した筐体側の熱が装置本体側に伝わるのがほぼ完全に阻止されることになり、請求項１に記載した断熱スイッチ手段の作用と相俟って、筐体内の電子回路装置およびバッテリの保温がより確実に行われる。
【００１０】
本発明の請求項３に係わる宇宙探査装置では、筐体の上側に、装置本体の上面を形成する放熱体を備え、筐体の内部における放熱体の下面に電子回路装置を取付けてあるので、探査活動を行う昼間において、筐体内で発生した熱を外部に発散させ、とくに放熱体に直接取り付けた電子回路装置の熱を効率良く外部に発散させる。
【００１１】
本発明の請求項４に係わる宇宙探査装置では、放熱体の上側に重合状態にして装置本体の上側を閉塞する太陽電池パネルを備えると共に、太陽電池パネルが装置本体の外側に展開可能に設けてあるので、昼間においては、太陽電池パネルを装置本体の外側に展開することにより、放熱体および太陽電池パネルの各々の全面が有効に使用されることとなり、夜間においては、太陽電池パネルで装置本体の上側を閉塞することにより、装置本体の内部を夜間の低温から保護する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置によれば、夜間の月面上のような極低温環境で探査活動を休止する際に、断熱層によって筐体側から装置本体側への熱伝達を防止することができると共に、電子回路装置およびバッテリと搭載機器との間の通電経路を断熱スイッチ手段で非接触状態に遮断することから、電子回路装置およびバッテリの熱が通電経路を介して搭載機器側つまり装置本体側に伝達されるのを完全に阻止することができ、筐体内を保温して電子回路装置やバッテリを極低温から確実に保護することができる。
さらに、本発明の請求項１に係わる宇宙探査装置によれば、断熱スイッチ手段における筐体側および本体側の接触子ホルダが、その両端の軸受部および軸部において磁石により非接触状態に保持されていることから、双方の非接触状態をより一層安定して保つことができ、また、各接触子ホルダに複数の接触子を備えていることから、電子回路装置およびバッテリと搭載機器に各々接続した複数のケーブルを断熱スイッチ手段に集中的に接続することができ、これらの通電経路の断続をホルダ駆動部の作動で一斉に行うことができる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、装置本体の内部で筐体を浮揚状態に保持し、装置本体と筐体の間の空間を断熱層としたことから、月面上のように大気の無い環境において、筐体側の本体側への熱伝達をほぼ完全に阻止することができ、断熱スイッチ手段による通電経路の熱伝達阻止機能と相俟って、筐体内の電子回路装置およびバッテリの保温をより確実に行うことができる。
【００１６】
本発明の請求項３に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１及び２と同様の効果を得ることができるうえに、筐体の上側に、電子回路装置を取付ける放熱体を設けたことから、探査活動を行う昼間において、とくに、電子回路装置の熱を効率良く外部に発散させることができ、電子回路装置やバッテリを昼間の高温から保護することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に係わる宇宙探査装置によれば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるうえに、放熱体に重合状態で装置本体の上側を閉塞し且つ装置本体の外側に展開可能な太陽電池パネルを設けたことから、昼間においては、放熱体および太陽電池パネルの各々の全面を有効に使用することができ、夜間においては、装置本体の内部を夜間の低温から保護することができ、極低温に対する電子回路装置およびバッテリの保護機能をより一層高めることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明に係わる宇宙探査装置の一実施例を説明する。
【００１９】
この実施例の宇宙探査装置は、図３〜図５に示すように、例えば月の探査に用いる宇宙探査用走行車Ｒであって、図３および図４の左側を前方側として、偏平円柱状の車体１と、前後左右の４個の走行用車輪２Ｆ，２Ｆ，２Ｒ，２Ｒと、車体１から前後左右の四方へ略水平に延出する左右のサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒと、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの各延出端部の下側に走行用車輪２Ｆ，２Ｒを吊下げ支持する４本の車輪支持アーム４を備えている。
【００２０】
各走行用車輪２Ｆ，２Ｒは、各々の車軸部分に走行用モータ５を備え、個別に回転駆動することができる。各車輪支持アーム４は、上端部とサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒとの間に、軸線を垂直方向とした旋回用モータ６が介装してあると共に、下端部が各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの車軸部分に連結してある。これにより、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒに対して、各車輪支持アーム４および走行用車輪２Ｆ，２Ｒが垂直軸回りに旋回可能になっている。
【００２１】
ここで、当該走行車Ｒは、図３に示す平面視において、車体１を中心とする車体外側の同心円上に各車輪支持アーム４の旋回中心（旋回用モータ６）が配置してあると共に、各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが車体１から完全に離間した位置に配置してある。とくに、この実施例の場合は、車体１の左右の接線よりも外側に走行用車輪２Ｆ，２Ｒが配置してある。
【００２２】
また、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの４つの延出部分の中間には、走行用車輪２Ｆ，２Ｒの車軸と略平行な軸回りにサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を回動させる関節部７が設けてある。各関節部７は、車体１の左右方向を軸線方向とする回動軸を有すると共に、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの端部から走行用車輪２Ｆ，２Ｒの半径よりも短い距離に設けてあって、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を略水平状態から下向きの略垂直状態に至る約９０度の範囲で往復回動可能にしている。
【００２３】
なお、各関節部７は、図示を省略したが、往復の両回動端で動きを拘束するロック機構を備えている。このロック機構には、例えば、ラチェット機構や通電により拘束を解除するブレーキ機構などを用いることができる。
【００２４】
宇宙探査用走行車Ｒの車体１は、図６中に破線で示すように、左右のサスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの中間に架設した車台８に、垂直軸回りの旋回機構９を介して中心部が取付けてあり、単独で旋回することが可能になっている。車体１は、その中央に、後記する電子回路装置およびバッテリを内蔵した筐体１０が収納してあって、筐体１０の外周側に、測定機器類を収納する環状の収納空間１１を形成している。
【００２５】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、筐体１０とともに後記する放熱体１２と、放熱体１２の上側に重合状態にして車体１に収納される通信用アンテナ１３と、収納した通信用アンテナ１３の上側に重合状態にして車体１の上側を閉塞する太陽電池パネル１４と、上端部に環境認識用の視覚センサ１５を設け且つ折り畳み状態にして放熱体１２と太陽電池パネル１４の間に視覚センサ１５とともに収納されるセンサポール１６を備えている。
【００２６】
通信用アンテナ１３は、多数のアンテナ素子１７を平面状に配列させたアレイ型のアンテナであって、指向性が高く、地球と月との間で直接通信が可能な大型のものである。この通信用アンテナ１３は、概略円形であると共に、放熱体１２と太陽電池パネル１４の間に収納される視覚センサ１５の分だけ切欠いた形状を成しており、送受信面を下向きにして車体１に収納されると共に、車体１の後部において、水平な２軸回りに回転動作するアンテナ用アクチュエータ１８を介して連結してあり、車体１の後側に展開可能である。また、通信用アンテナは、例えば中心部分にカメラを備えており、車体１の後側に展開させた状態にして、カメラの画像中心に地球をとらえるようにアンテナ用アクチュエータ１８を駆動することにより、常に地球の方向に向くように制御される。
【００２７】
太陽電池パネル１４は、車体１の上面全体を覆う大きさの円形を成すと共に、左右の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒに２分してある。各分割パネル１４Ｌ，１４Ｒは、車体１の上側を閉塞した状態で下側となる面に、多数の太陽電池１９を配列したものであって、車体１の左右の端部に、少なくとも車体前後方向の軸回りに回転動作するパネル用アクチュエータ２０，２０を介して連結してあり、車体１の左右両側に展開可能であると共に、最適な発電効率が得られるように展開角度を調整することができる。また、太陽電池パネル１４は、車体１の上側を閉塞した状態で上側となる面に、断熱材あるいは放熱板を設けることができる。
【００２８】
ここで、上記の通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４の各分割パネル１４Ｌ，１４Ｒは、車体１の後側および左右両側に展開した際に、各々の全面を有効に使用するために、図３に示す如く互いに上下に重合しない配置となる。
【００２９】
センサポール１６は、車体１の前部に立てた状態で視覚センサ１５を支持するものであって、アッパリンク１６Ｕとロアリンク１６Ｌを備えており、視覚センサ１５とアッパリンク１６Ｕの上端部との間、アッパリンク１６Ｕの下端部とロアリンク１６Ｌの上端部との間、およびロアリンク１６Ｌの下端部と車体１との間には、それぞれの連結部分を回動させるチルトアクチュエータ２１Ａ〜２１Ｃが設けてある。視覚センサ１５には、可視カメラやレーザレンジファインダが用いられる。そして、センサポール１６は、ロアリンク１６Ｌを車体１の後方に倒すと共に、アッパリンク１６Ｌを車体１の前方に倒した状態に折り畳まれて車体１に収納される。このとき、視覚センサ１５は、通信用アンテナ１３の切欠部分に収納される。
【００３０】
なお、視覚センサ１５の視野をより広範囲に得るために、センサポール１６の適当な部分に垂直軸回りの旋回機能を設けることも可能であるが、この実施例の宇宙探査用走行車Ｒは、先に述べたように車台８に対して車体１を旋回させることができるので、センサポール１６に旋回機能が無くても、車体１を旋回させることで視覚センサ１５の視野をより広範囲に得ることが可能である。
【００３１】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、車体下部の略中央に、穴掘り用のシャベル２２を少なくとも上下動可能に保持した穴掘り装置２３を備えていると共に、車体１の外側に、マニピュレータ２４を備えている。
【００３２】
穴掘り装置２３は、車体１に対して左右方向の軸回りに回動自在に連結したアッパアーム２３Ｕと、アッパアーム２３Ｕに対して車体左右方向の軸回りに回動自在に連結したロアアーム２３Ｌと、車体１とロアアーム２３Ｌとの間で伸縮動作をするアーム用アクチュエータ２３Ａと、車体１に対して左右方向の軸回りにアーム用アクチュエータ２３Ａを回動させるチルトアクチュエータ２３Ｂを備えると共に、ロアアーム２３Ｌの下端部に、車体左右方向の軸回りに回動するシャベル用アクチュエータ２２Ａを介して、シャベル２２を車体前方に向けて備えている。この穴掘り装置２３は、アーム用アクチュエータ２３Ａとチルトアクチュエータ２３Ｂの働きにより、図７に示すように、車体１の後方に屈曲して同車体１の下側に折り畳まれ、この折り畳み位置から走行用車輪２Ｆ，２Ｒよりも下側に至る範囲でシャベル２２を上下動させることができる。
【００３３】
なお、アーム用アクチュエータ２３Ａおよびチルトアクチュエータ２３Ｂに代えて、車体１とアッパアーム２３Ｕの間、および両アーム２３Ｕ，２３Ｌの間にチルトアクチュエータを設けた構成としても良い。また、シャベル２２には、その一部にふるいの役目をする網あるいはスリットを設け、さらに、余計な砂等をふるい落とすための振動発生手段などを設けても良い。
【００３４】
マニピュレータ２４は、車体１の前面中心からやや片側にずれた位置にブラケット２４Ａを設け、このブラケット２４Ａに、互いに回動可能に連結した２本のリンク２４Ｂ，２４Ｃの一方のリンク２４Ｂを連結すると共に、他方のリンク２４Ｃに、自在継手２４Ｄを介してハンド２４Ｅを設け、同じく他方のリンク２４Ｃに、ステレオカメラ２４Ｆを設けた構成になっている。このマニピュレータ２４は、図３に示すように車体１の側面に沿わせて格納状態とし、また、図４中に仮想線で示す展開時には、ハンド２４Ｅを車体１の下側に延出させてシャベル２２ですくった岩石等を取上げることができる。
【００３５】
宇宙探査装置の装置本体すなわち宇宙探査用走行車Ｒの車体１において、その内部に設けた筐体１０には、図１に示すように、電子回路装置３１およびバッテリ３２が収納してある。電子回路装置３１は、当該走行車Ｒにおける探査用の各種搭載機器、すなわち各走行用車輪２Ｆ，２Ｒ、車輪支持アーム４、間接部７、旋回機構９、通信用アンテナ１３、太陽電池パネル１４、センサポール１６、穴掘り装置２３およびマニピュレータ２４等の各々の駆動源、視覚センサ１５、図示しない通信機器類および測定機器類などを制御するものである。また、バッテリ３２は、電子回路装置３１および各搭載機器の主電源であって、例えばリチウムイオン電池が用いられる。
【００３６】
上記筐体１０は、側面および下面が断熱材３３で覆われていると共に、断熱材製の複数の保持索３４を介して車体１の内部中央に浮揚状態に保持してある。これにより、筐体１０の周囲には、先述した環状の収納空間１１が形成されていると共に、下側にも空間３５が形成されており、これらの空間１１，３５を車体１と筐体１０の間の断熱層としている。なお、保持索３４は、筐体１０が直方体である場合には例えば８本用いられ、軽量で且つ充分な強度を備えているものとして、ケブラー（デュポン社）などが用いられる。
【００３７】
また、車体１の内部には、側面から中央に延出するブラケット３６が固定してあり、筐体１０とブラケット３６との間には、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器の間の通電を断続する断熱スイッチ手段３７が設けてある。この断熱スイッチ手段３７は、図２（ａ）に示すように、筐体１０に取付けた筐体側接触子ホルダ３８と、ブラケット３６にホルダ駆動部３９を介して取付けた本体側接触子ホルダである車体側接触子ホルダ４０とを互いに非接触状態に備えている。
【００３８】
筐体側接触子ホルダ３８は、略円筒状を成し、両端に小径の軸受部３８Ａ，３８Ｂを有すると共に、軸線方向にわたって開口部３８Ｃを有しており、この開口部３８Ｃの開口端面に、複数の接触子４１Ａ〜４１Ｉが軸線方向に所定間隔で取付けてある。この筐体側接触子ホルダ３８は、筐体１０に一端部を固定すると共に、各接触子４１Ａ〜４１Ｉに、電子回路装置３１およびバッテリ３２から導かれた通電用のケーブル４２（４２Ａ〜４２Ｉ）が接続してある。
【００３９】
他方、車体側接触子ホルダ４０は、筐体側接触子ホルダ３８の内径よりも明らかに小径の円柱状を成すと共に、両端には、筐体側接触子ホルダ３８の軸受部３８Ａ，３８Ｂの内径よりも明らかに小径の軸部４０Ａ，４０Ｂを有しており、その軸線方向にわたって筐体側接触子ホルダ３８の各接触子４１Ａ〜４１Ｉに各々対応する接触子４３Ａ〜４３Ｉが設けてある。この車体側接触子ホルダ４０は、筐体側接触子ホルダ３８の内部に同軸状に挿設されると共に、その一端部が、当該車体側接触子ホルダ４０を軸線回りに往復回動させるホルダ駆動部３９の出力軸３９Ａに連結してあり、各接触子４３Ａ〜４３Ｉに、搭載機器から導かれた通電用のケーブル４４（４４Ａ〜４４Ｉ）が接続してある。
【００４０】
また、筐体側接触子ホルダ３８の軸受部３８Ａ，３８Ｂと、車体側接触子ホルダ４０の軸部４０Ａ，４０Ｂには、同極を対向させた状態にして磁石４５，４６が設けてあり、両磁石４５，４６の反発作用によって軸受部３８Ａ，３８Ｂの中心に軸部４０Ａ，４０Ｂを非接触状態に保持している。
【００４１】
さらに、筐体側接触子ホルダ３８の接触子４１Ａ〜４１Ｉは、図２（ｂ）に示すように、開口部３８Ｃの開口端面に一端を固定し且つ他端を自由端４１Ｐとしたばね片から成るものであって、その中間に、ホルダ中心側を凹面とする屈曲部４１Ｑを有している。これに対して、車体側接触子ホルダ４０の接触子４３Ａ〜４３Ｉは、ホルダ半径方向に突出する可撓性部材から成るものであって、球状頭部４３Ｑを有している。
【００４２】
そして、断熱スイッチ手段３７は、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を図２（ａ）中に示す矢印方向に回動させると、車体側の接触子４３Ａ〜４３Ｉの球状頭部４３Ｑが筐体側の接触子４１Ａ〜４１Ｉの自由端４１Ｐに接触し、その後、双方の弾性変形を伴って、図２（ｂ）中に仮想線で示す如く車体側の接触子４３Ａ〜４３Ｉの球状頭部４３Ｑが筐体側の接触子４１Ａ〜４１Ｉの屈曲部４１Ｑに係合する。これにより、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間が電気的に接続される。また、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を逆回転させれば、双方の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ〜４３Ｉが離間して通電が遮断される。
【００４３】
このように、断熱スイッチ手段３７は、筐体側および車体側の接触子ホルダ３８，４０を互いに非接触状態に保持すると共に、ホルダ駆動部３９で車体側接触子ホルダ４０を往復回動させることにより、双方の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ〜４３Ｉを互いに接触離間させて通電を断続させるものとなっている。なお、ホルダ駆動部３９は、例えば非通電状態で作動するブレーキを内蔵し、往復の回動端において回動を拘束するようにしたものを用いるのがより良い。
【００４４】
放熱体１２は、筐体１０の上側を閉塞するアルミニウム等の金属板４７と、金属板４７の上面に重合した鏡４８と、鏡４８の上側に重合したサーマルルーバ４９を備えており、金属板４７の下面に電子回路装置３１を直接取付けることによって同電子回路装置３１の放熱がより効果的に行われるようにしてある。鏡４８は、例えばハーフミラーのようなものであっても良い。サーマルルーバ４９は、いわゆる能動型熱制御素子であって、例えば、センサとアクチュエータの役割をするバイメタルと光学表面を有する多数のブレード５０を備えており、電子回路装置３１の温度変化に応じて伝熱および輻射によるバイメタルの伸縮がブレード５０の軸に回転力を生じさせ、各ブレード５０を自動的に開閉する。そして、放熱体１２は、全体として、太陽光反射と赤外線放熱により、電子回路装置３１およびバッテリ３２を熱から保護するようになっている。
【００４５】
次に、上記構成を備えた宇宙探査用走行車Ｒの作用を説明する。
【００４６】
宇宙探査用走行車Ｒは、図６および図７に示すように、車体１に、通信用アンテナ１３、視覚センサ１５およびセンサポール１６を収納すると共に、車体１の上側を太陽電池パネル１４で閉塞し、さらに、図８に示すように、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を各関節部７から下側に折曲げて、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを互いに接近させた状態にする。
【００４７】
つまり、宇宙探査用走行車Ｒは、大型の通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４を備えたものであるにもかかわらず、これらが車体１にコンパクトに収納されることとなり、また、車体１から各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが完全に離間した配置としてあるので、互いに接近させた前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒと車体１とが干渉することがなく、当該走行車Ｒの長さおよび車高を大幅に小さくし得ることとなる。これにより、打上げロケットへの収納性がきわめて良好なものとなっている。
【００４８】
次に、宇宙探査用走行車Ｒは、例えば月への投入後において、各関節部７を回動自在な状態にして、前の走行用車輪２Ｆを前方へ回転駆動し、後の走行用車輪２Ｒを後方へ回転駆動することにより、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの延出先端部分を略水平状態に至るまで上側に回動させて各走行用車輪２Ｆ，２Ｒを走行時の位置まで展開させ、各関節部７をロックする。このように、関節部７と走行用車輪２Ｆ，２Ｒの自らの回転により、特別な駆動手段を用いることなく各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの展開が行われる。なお、展開作業をより安全且つ確実に行うためには、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを同時に展開するのではなく、片側ずつ行うのがより良い。
【００４９】
その後、宇宙探査用走行車Ｒは、太陽電池パネル１４の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒを左右両側に展開し、次いで、センサポール１６を上方に展開させ、視覚センサ１５を高い位置に保持して広範囲にわたる環境認識を可能にし、さらに、通信用アンテナ１３を後側に展開する。このとき、当該走行車Ｒでは、太陽電池パネル１４および通信用アンテナ１３が互いに上下に重合しないように展開し、また、通信用アンテナ１３の展開に伴って放熱体１２の全面が外側にさらされる状態となるので、通信用アンテナ１３および太陽電池パネル１４ならびに放熱体１２の各々の全面が有効に使用され、通信および発電がきわめて良好に行われると共に、放熱体１２によって太陽光を反射あるいは遮断し且つ筐体１０内の充分な放熱が行われる。これにより、筐体１０内の電子回路装置３１およびバッテリ３２が昼間の高温（約＋１３０℃）から保護される。
【００５０】
そして、宇宙探査用走行車Ｒは、視覚センサ１５を入力源とする環境認識を行いながら、各走行用車輪２Ｆ，２Ｒの走行用モータ５を同じ方向に回転駆動することで前進あるいは後退を行うと共に、選択された位置の旋回用モータ６により車輪支持アーム４および走行用車輪２Ｆ，２Ｒを所望の方向に旋回させて、スムーズな方向転換を行う。このとき、当該走行車Ｒは、通信用アンテナ１３を後側に展開し、太陽電池パネル１４の分割パネル１４Ｌ，１４Ｒを左右両側に展開しているので、左右のバランスが良好であって、走行に何ら影響は無い。また、図３中に仮想線で示すように、各車輪支持アーム４を約４５度旋回させて、車体１を中心とした同心円上に各走行用車輪２Ｆ，２Ｒが沿うようにすることで、その場で車体１を旋回させることも可能である。なお、当然のことながら、断熱スイッチ手段３７は、探査活動中においては電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間を電気的に接続している。
【００５１】
さらに、宇宙探査用走行車Ｒは、地中の岩石や砂等のサンプルを採取する場合には、当該走行車Ｒの前進後退の繰り返し動作と穴掘り装置２３によってサンプル採取用の穴を掘る。すなわち、最初は、図４中に仮想線で示すように、シャベル２２を地表面付近に保持し、走行車Ｒを前進させながらシャベル２２を地表面よりもやや下側まで下降させることにより、シャベル２２で地表面を削る。こののち、走行車Ｒを初期の位置まで後退させ、再び前進させながらシャベル２２を下降させることによって地表面をさらに削り、以下、同様の動作を繰り返し行うことによって地表面を次第に深く掘り下げ、図４および図５に示す如く穴Ｈを形成する。このとき、宇宙探査用走行車Ｒは、マニピュレータ２４に設けたステレオカメラ２４Ｆで穴掘り作業を確認することが可能であり、また、図４中に仮想線で示すようにセンサポール１６を車体１の前側に折曲げた状態にし、視覚センサ１５における可視カメラで穴掘り作業を確認することが可能である。
【００５２】
このように、宇宙探査用走行車Ｒの穴掘り装置２３は、ドリル等の掘削手段に比べて、小型で且つきわめて簡単な構造であると共に、小出力の駆動源（アーム用アクチュエータ２３Ａおよびチルトアクチュエータ２３Ｂ）で作動するものとなっており、しかも、地表面を削るようにして次第に掘り下げていくので、上層から順にサンプルを採取することができ、所定の深さ毎にサンプルを採取するような場合にきわめて好適である。
【００５３】
そしてさらに、宇宙探査用走行車Ｒは、太陽電池を使用することができない夜間において、その探査活動を休止する。この際、当該走行車Ｒは、展開時とは逆の順で通信用パネル１３、視覚センサ１５およびセンサポール１６を車体１に収納して、最後に車体１の上面を太陽電池パネル１４で閉塞すると共に、断熱スイッチ手段３７において、ホルダ駆動部３９により車体側接触子ホルダ４０を回転駆動し、筐体側接触子ホルダ３８および車体側接触子ホルダ４０における複数の接触子４１Ａ〜４１Ｉ，４３Ａ，４３Ｉを一斉に離間させ、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間の通電を遮断する。
【００５４】
このとき、宇宙探査用走行車Ｒでは、車体１の内部に断熱材製の保持索３４を介して筐体１０を浮揚状態に保持し、車体１と筐体１０の間に空間１１，３５による断熱層を形成しているので、月面上のように大気の無い環境において、筐体１０側の熱が車体１側に伝わるのがほぼ完全に阻止されることになる。また、断熱スイッチ手段３７において、筐体側接触子ホルダ３８と車体側接触子ホルダ４０とが互いに非接触状態に保持してあるので、電子回路装置３１およびバッテリ３２と搭載機器との間の通電経路が完全に非接触状態に遮断されることになり、電子回路装置３１およびバッテリ３２の熱が通電経路を介して搭載機器に伝わるのが完全に阻止される。
【００５５】
つまり、月面上のように約−１９０℃にも至る極低温環境では、電子回路装置３１およびバッテリ３２の熱がケーブル４２，４４を介して搭載機器側つまり車体１側に著しく奪われて、放熱されてしまうので、上記の如く通電経路を完全に非接触状態とすることで、筐体１０内の電子回路装置３１およびバッテリ３２を保温（例えば−２０℃程度）する。また、当該走行車Ｒでは、車体１の上側を太陽電池パネル１４で閉塞することにより、筐体１０の保温性能をより高めると共に、搭載機器も夜間の極低温から保護する。
【００５６】
さらに、探査活動を休止する際には、図５中に仮想線で示すように、走行用車輪２Ｆ，２Ｒの上側から地表面に向けて展開する保温用のスカート２５を採用することがある。このような場合には、サスペンションアーム３Ｌ，３Ｒの各関節部７を回動自在な状態にして、前の走行用車輪２Ｆを後退方向に回転駆動し、後の走行用車輪２Ｒを前進方向に回転駆動することにより、前後の走行用車輪２Ｆ，２Ｒを互いに接近させて車高を低くすれば、小型のスカート２５で走行用車輪２Ｆ，２Ｒを確実に覆うことができる。
【００５７】
このように、宇宙探査用走行車Ｒは、とくに、筐体１０内の電子回路装置３１やバッテリ３２を夜間の極低温から確実に保護し得るものとなっており、断熱スイッチ手段３７においては、筐体側接触子ホルダ３８および車体側接触子ホルダ４０が、各々の両端の軸受部３８Ａ，３８Ｂおよび軸部４０Ａ，４０Ｂに、同極による反発作用で軸受部３８Ａ，３８Ｂの中心に軸部４０Ａ，４０Ｂを非接触状態に保持する磁石４５，４６を設けているので、筐体側接触子ホルダ３８と車体側接触子ホルダ４０との非接触状態がより一層安定して保たれる。なお、筐体側および車体側の両接触子ホルダ３８，４０は、いずれも片持ち状態であるが、月面上の重力は地球の約６分の１であるから、双方は両端の磁石４５，４６によって確実に非接触状態に保持される。
【００５８】
また、断熱スイッチ手段３７は、車体側接触子ホルダ４０を駆動した際に、両接触子ホルダ３８，４０の間で摩擦が生じないので、ホルダ駆動部３９には小さい駆動力で小型のものを用いることができ、これにより断熱スイッチ手段３７ひいては宇宙探査用走行車Ｒ全体の小型軽量化にも貢献し得る。
【００５９】
なお、上記実施例では、宇宙探査装置として宇宙探査用走行車Ｒを例に挙げて説明したが、詳細な構造が上記実施例のみに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、円筒形の筐体側接触子ホルダ３８と円柱形の車体側接触子ホルダ４０を例示したが、回動式のホルダ駆動部３９を用いる場合には、いずれか一方側の接触子ホルダを所定の角度範囲において往復回動させれば良いので、円弧の一部から成る各接触子ホルダとしたり、それ以外の構造にしたりすることが可能であり、さらには、回動式以外に直動式のホルダ駆動部および各接触子ホルダを用いることも可能である。また、本発明に係わる宇宙探査装置は、上記した宇宙探査用走行車Ｒ以外に、定点観測用の探査装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる宇宙探査装置の一実施例を示す図であって、宇宙探査用走行車の車体と筐体付近の要部を概略的に説明する側部断面図である。
【図２】断熱スイッチ手段を説明する水平断面図（ａ）、および側部断面図（ｂ）である。
【図３】図１に示す宇宙探査用走行車の全体をより具体的に説明する図であって、太陽電池パネルを展開した状態を示す平面図である。
【図４】探査活動中の宇宙探査用走行車を説明する側部断面図である。
【図５】探査活動中の宇宙探査用走行車を説明する正面断面図である。
【図６】図３の状態から太陽電池パネルを閉じた状態を示す平面図である。
【図７】図４の状態から太陽電池パネルを閉じた状態を示す側部断面である。
【図８】打上げロケットへの収納時の状態を説明する側面図である。
【符号の説明】
Ｒ                  宇宙探査用走行車（宇宙探査装置）
１                  車体（装置本体）
１０                筐体
１１                収納空間（断熱層）
１２                放熱体
１４                太陽電池パネル
３１                電子回路装置
３２                バッテリ
３４                保持索
３５                空間（断熱層）
３７                断熱スイッチ手段
３８                筐体側接触子ホルダ
３８Ａ  ３８Ｂ      軸受部
３９                ホルダ駆動部
４０                車体側接触子ホルダ（本体側接触子ホルダ）
４０Ａ  ４０Ｂ      軸部
４１Ａ〜４１Ｉ      接触子
４３Ａ〜４３Ｉ      接触子
４５  ４６          磁石
【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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