特開 2023-109247 宇宙探査機のサンプル搬送装置及びそれを備えた宇宙探査機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023109247

(43)【公開日】2023-08-08

(54)【発明の名称】宇宙探査機のサンプル搬送装置及びそれを備えた宇宙探査機

(51)【国際特許分類】

   B64G 4/00 20060101AFI20230801BHJP

   B64G 1/10 20060101ALI20230801BHJP

   B64G 1/64 20060101ALI20230801BHJP

   G01N 1/08 20060101ALI20230801BHJP

   G01N 1/04 20060101ALI20230801BHJP

【ＦＩ】

B64G4/00 105

B64G1/10 471

B64G1/64 600

G01N1/08 C

G01N1/04 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010658

(22)【出願日】2022-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】多賀 啓介

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA19

2G052AB01

2G052AB11

2G052AC07

2G052AD12

2G052AD32

2G052AD52

2G052BA29

2G052CA02

2G052CA08

2G052EC07

2G052GA08

2G052GA09

2G052JA06

2G052JA07

(57)【要約】

【課題】宇宙探査機において、サンプル搬送装置の信頼性を高めるとともに軽量化及び低コスト化を図る。
【解決手段】宇宙探査機のサンプル搬送装置は、リンク機構と、前記リンク機構に接続されるキャリアと、前記リンク機構を駆動するアクチュエータと、を備える。第１支軸から第１連結軸までの距離をＡ、前記第１支軸から第２支軸までの距離をＢ、前記第２支軸から第２連結軸までの距離をＣ、前記第１連結軸から前記第２連結軸までの距離をＤとすると、下記数式（１）を満たす。前記リンク機構は、前記キャリアが移動経路における下位置と上位置との間の中間位置にある状態において、前記第１支軸の軸線方向から見て、前記第１支軸と前記第２支軸と前記第２連結軸とが同一直線上に並ぶ状態に配置されている。
Ａ＋Ｂ＜Ｃ＋Ｄ ・・・・・（１）
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

宇宙探査機のサンプルレシーバの投入口にサンプルを投入するためのサンプル搬送装置であって、
リンク機構と、
前記リンク機構に接続され、前記サンプルを搬送するキャリアと、
前記リンク機構を駆動するアクチュエータと、を備え、
前記リンク機構は、
第１支軸と、
第２支軸と、
前記第１支軸に接続された基端部を有する第１アームと、
前記第２支軸に接続された基端部を有する第２アームと、
前記第１アームの先端部に第１連結軸を介して接続される第１端部と、前記第２アームの先端部に第２連結軸を介して接続された第２端部と、を有し、前記キャリアを支持する連結アームと、を含み、
前記第１支軸又は前記第２支軸は、前記アクチュエータによって駆動され、
前記リンク機構は、前記アクチュエータの駆動によって、前記キャリアがサンプルを受ける下位置と、前記下位置よりも上方の前記投入口に前記キャリアが前記サンプルを投入する上位置と、の間の移動経路を前記キャリアが移動する状態に配置され、
前記第１支軸から前記第１連結軸までの距離をＡ、前記第１支軸から前記第２支軸までの距離をＢ、前記第２支軸から前記第２連結軸までの距離をＣ、前記第１連結軸から前記第２連結軸までの距離をＤとすると、下記数式（１）を満たし、
Ａ＋Ｂ＜Ｃ＋Ｄ ・・・・・（１）
前記リンク機構は、前記キャリアが前記移動経路における前記下位置と前記上位置との間の中間位置にある状態において、前記第１支軸の軸線方向から見て、前記第１支軸と前記第２支軸と前記第２連結軸とが同一直線上に並ぶ状態に配置されている、宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項2】

前記第１支軸は、鉛直方向及び水平方向の両方において、前記下位置と前記上位置との間に配置されている、請求項１に記載の宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項3】

前記リンク機構は、前記キャリアが前記下位置から前記中間位置側とは反対側に向かうのを阻止し且つ前記キャリアが前記上位置から前記中間位置側とは反対側に向かうのを阻止する少なくとも１つのストッパを更に含む、請求項１又は２に記載の宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項4】

前記キャリアは、収容空間と、前記収容空間に連通する開口と、を有し、
前記キャリアは、前記下位置にある状態で前記開口が上方を向き且つ前記上位置にある状態で前記開口が下方を向く姿勢にて前記連結アームに接続されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項5】

前記キャリアは、前記収容空間及び前記開口を画定する周壁を有し、
前記周壁は、前記開口に向けて先細った形状を有する、請求項４に記載の宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項6】

宇宙探査機のサンプルレシーバの投入口にサンプルを投入するためのサンプル搬送装置であって、
前記サンプルを搬送するキャリアと、
一端を揺動中心とし、他端に前記キャリアを回動可能に支持するアームを有するリンク機構と、を備え、
前記リンク機構は、前記アームの揺動に伴って前記キャリアが回動することにより、前記キャリアの姿勢が変化し、前記キャリアを、前記サンプルを受け入れる下位置と、前記下位置よりも上方の前記投入口に前記サンプルを投入する上位置との間の移動経路を移動させ、
前記移動経路のうち前記下位置と前記上位置との間の所定の位置を中間位置としたとき、前記下位置から前記中間位置までの下側領域を前記アームが角変位するとき、前記キャリアの角変位量は、前記アームの角変位量よりも小さく、
前記移動経路のうち前記中間位置から前記上位置までの上側領域を前記アームが角変位するとき、前記キャリアの角変位量は、前記アームの角変位量よりも大きい、宇宙探査機のサンプル搬送装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の前記サンプル搬送装置と、
前記サンプルが投入される前記投入口を有する前記サンプルレシーバと、
前記サンプルを地中から掘り出し、前記下位置にある前記キャリアに前記サンプルを落下させるサンプル掘出装置と、を備える、宇宙探査機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、宇宙探査機のサンプル搬送装置及びそれを備えた宇宙探査機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、月や惑星での探査活動に用いられる宇宙探査機を開示している。前記宇宙探査機は、地中の岩石や砂等のサンプルを採取する穴掘り装置を備える。前記穴掘り装置は、互いに連結された複数のアームを含むリンク機構と、前記リンク機構の下部に設けられたシャベルとを有する。前記リンク機構は、アーム用アクチュエータとチルト用アクチュエータとシャベル用アクチュエータとによって駆動され、前記シャベルを上下動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－１０６１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記宇宙探査機には、サンプル搬送に用いる１つのシャベルに対して多数のアクチュエータが設けられている。アクチュエータが多くなると、その数だけ故障発生の可能性が増え、重量及びコストの観点でも不利となる。

【0005】

そこで本開示は、宇宙探査機において、サンプル搬送装置の信頼性を高めるとともに軽量化及び低コスト化を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る宇宙探査機のサンプル搬送装置は、宇宙探査機のサンプルレシーバの投入口にサンプルを投入するためのサンプル搬送装置であって、リンク機構と、前記リンク機構に接続され、前記サンプルを搬送するキャリアと、前記リンク機構を駆動するアクチュエータと、を備える。前記リンク機構は、第１支軸と、第２支軸と、前記第１支軸に接続された基端部を有する第１アームと、前記第２支軸に接続された基端部を有する第２アームと、前記第１アームの先端部に第１連結軸を介して接続される第１端部と、前記第２アームの先端部に第２連結軸を介して接続された第２端部と、を有し、前記キャリアを支持する連結アームと、を含む。前記第１支軸又は前記第２支軸は、前記アクチュエータによって駆動される。前記リンク機構は、前記アクチュエータの駆動によって、前記キャリアがサンプルを受ける下位置と、前記下位置よりも上方の前記投入口に前記キャリアが前記サンプルを投入する上位置と、の間の移動経路を前記キャリアが移動する状態に配置される。前記第１支軸から前記第１連結軸までの距離をＡ、前記第１支軸から前記第２支軸までの距離をＢ、前記第２支軸から前記第２連結軸までの距離をＣ、前記第１連結軸から前記第２連結軸までの距離をＤとすると、下記数式（１）を満たす。前記リンク機構は、前記キャリアが前記移動経路における前記下位置と前記上位置との間の中間位置にある状態において、前記第１支軸の軸線方向から見て、前記第１支軸と前記第２支軸と前記第２連結軸とが同一直線上に並ぶ状態に配置されている。
Ａ＋Ｂ＜Ｃ＋Ｄ ・・・・・（１）

【0007】

本開示の一態様に係る宇宙探査機のサンプル搬送装置は、宇宙探査機のサンプルレシーバの投入口にサンプルを投入するためのサンプル搬送装置であって、前記サンプルを搬送するキャリアと、一端を揺動中心とし、他端に前記キャリアを回動可能に支持するアームを有するリンク機構と、を備える。前記リンク機構は、前記アームの揺動に伴って前記キャリアが回動することにより、その姿勢が変化し、前記キャリアを、サンプルを受け入れる下位置と、前記下位置よりも上方の前記投入口に前記サンプルを投入する上位置との間の移動経路を移動させる。前記移動経路のうち前記下位置と前記上位置との間の所定の位置を中間位置としたとき、前記下位置から前記中間位置までの下側領域を前記アームが角変位するとき、前記キャリアの角変位量は、前記アームの角変位量よりも小さい。前記移動経路のうち前記中間位置から前記上位置までの上側領域を前記アームが角変位するとき、前記キャリアの角変位量は、前記アームの角変位量よりも大きい。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、キャリアの移動経路の下側領域ではキャリアの角変位量が小さくなるため、キャリアからサンプルがこぼれ落ちることを避けることができる。また、キャリアの移動経路の上側領域ではキャリアの角変位量が大きくなるため、サンプルレシーバの投入口の近傍にてキャリアから投入口にサンプルを投入できる。従って、アクチュエータが第１支軸又は第２支軸の一方を回転させれば、キャリアに所望のサンプル搬送動作をさせることができ、アクチュエータの数を低減することができる。その結果、サンプル搬送装置の信頼性を高めながら、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る宇宙探査機の斜視図である。

【図2】図２は、図１のサンプル掘出装置の縦断面図である。

【図3】図３は、図１のサンプル搬送装置の拡大図である。

【図4】図４は、図１のサンプル搬送装置の側面図である。

【図5】図５は、図１のサンプル搬送装置の動作を説明する図面である。

【図6】図６は、図１のサンプル搬送装置の動作を説明する図面である。

【図7】図７は、図１のサンプル搬送装置の動作を説明する図面である。

【図8】図８は、図１のサンプル搬送装置の動作を説明する図面である。

【図9】図９は、図１のサンプル搬送装置の動作を説明する図面である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

【0011】

図１は、実施形態に係る宇宙探査機１の斜視図である。図１に示すように、宇宙探査機１は、天体の探査に利用され、天体の地表を走行する移動体である。宇宙探査機１は、例えば、無人機であり、天体の地中の物質をサンプルとして採取して分析する。宇宙探査機１は、ボディ２、車輪３、サンプル掘出装置４、サンプル分析器５、サンプルレシーバ６、原動機７、コントローラ８、サンプル搬送装置１０等を備える。ここで、サンプル掘出装置４が延在する方向を鉛直方向Ｖとし、鉛直方向Ｖは宇宙探査機１の鉛直上下方向と一致する。鉛直下方向は、ボディ２に対して天体の地表が存在する方向である。また、鉛直方向Ｖに直交する方向を宇宙探査機１の水平方向Ｈとする。

【0012】

ボディ２は、車輪３によって支持される。ボディ２は、サンプル掘出装置４、サンプル分析器５、サンプルレシーバ６、原動機７、コントローラ８、及び、サンプル搬送装置１０を支持する。宇宙探査機１は、原動機７に駆動される車輪３によって天体の地表を走行する。なお、車輪３の代わりに歩行脚や無限軌道が適用されてもよい。サンプル分析器５は、前記サンプルの成分等を分析する機器である。サンプルレシーバ６は、ボディ２に設けられ、前記サンプルが投入される投入口６ａを有する。サンプルレシーバ６は、受け入れたサンプルをサンプル分析器５に導く。原動機７は、例えば電動モータとし得る。コントローラ８は、処理回路を含み、サンプル掘出装置４、原動機７、サンプル搬送装置１０等を制御する。前記処理回路は、前記処理回路は、例えば、プログラムを実行する少なくとも１つのプロセッサとし得る。

【0013】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット若しくは手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、又は、列挙された機能を実行するようにプログラム若しくは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段若しくはユニットは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

【0014】

図２は、図１のサンプル掘出装置４の縦断面図である。図１及び図２に示すように、サンプル掘出装置４は、天体の地中の物質をサンプルとして掘り出す。サンプル掘出装置４は、管１１、ドリル１２、昇降モータ１３、ベース１４、及び、ドリルモータ１５を備える。昇降モータ１３及びドリルモータ１５は、コントローラ８（図１参照）によって制御される。管１１は鉛直方向Ｖに延びている。管１１の内部空間には、鉛直方向Ｖに延びるドリル１２が収容されている。昇降モータ１３は、鉛直方向Ｖに管１１及びドリル１２を昇降させる。ベース１４は、管１１、ドリル１２及び昇降モータ１３を支持した状態でボディ２に支持されている。

【0015】

ドリル１２は、ドリルモータ１５に駆動されてドリル１２の軸線周りに回転した状態で、昇降モータ１３に駆動されて地中に挿入される。これにより、ドリル１２が掘り出したサンプルが管１１の下開口１１ａから管１１の内部に取り入れられる。サンプル掘出し後、サンプルを保持した管１１は、昇降モータ１３によってドリル１２とともに上昇する。ドリルモータ１５が逆回転されると、管１１内のサンプルが下開口１１ａから下方に落下する。即ち、管１１の下開口１１ａは、サンプル掘出装置４のサンプル排出口である（以下、符号１１ａをサンプル排出口とも称する。）。なお、サンプル掘出装置４の構成は特に限定されず、探査対象の地中のサンプルを捕捉し、これを探査対象の地表まで引き上げることができればよい。例えばサンプル掘出装置４は、スコップと前記スコップを駆動するアクチュエータとを有する構成であってもよい。

【0016】

図１に示すように、サンプル搬送装置１０は、サンプル掘出装置４が地中から掘り出して地表より上方に引き上げたサンプルを受け取り、サンプルレシーバ６の投入口６ａに向けて搬送する。サンプル搬送装置１０は、ボディ２の水平方向Ｈの側方に配置されている。サンプル搬送装置１０は、リンク機構２１、アクチュエータ２２、キャリア２３及びサポート２４を備える。リンク機構２１は、サポート２４を介してボディ２に支持されている。後述の通り、リンク機構２１はその動作によってキャリア２３の位置および姿勢を変化させる装置である。この動作に際してボディ２との相対位置が変化しない部分をリンク機構２１の基端部とし、リンク機構２１におけるキャリア２３の接続部分をリンク機構２１の先端部とする。また後述の第１アーム３３及び第２アーム３４は一端部および他端部を持ち、前記一端部はリンク機構２１の基端部に接続される基端部、前記他端部を先端部とする。

【0017】

アクチュエータ２２は、リンク機構２１の基端部に接続されてリンク機構２１を駆動する。アクチュエータ２２は、コントローラ８によって制御される。キャリア２３はリンク機構２１の先端部に接続され、リンク機構２１の動作によりサンプル掘出装置４から受け入れたサンプルを搬送してサンプルレシーバ６の投入口６ａに投入する。なお、キャリア２３は、目的等に応じてリンク機構２１の先端部以外の部分に接続されていてもよい。

【0018】

図３は、図１のサンプル搬送装置１０の拡大図である。図３に示すように、サンプル搬送装置１０のリンク機構２１は、ベースプレート３０、第１支軸３１、第２支軸３２、第１アーム３３、第２アーム３４、連結アーム３５及びストッパ３９を備える。ベースプレート３０は、サポート２４（図１参照）を介してボディ２に支持されている。ベースプレート３０は一端側と他端側を持つ板形状であり、リンク機構２１の基端部を構成する。第１支軸３１は、ベースプレート３０の一端部に回動自在に接続されている。第１支軸３１は、アクチュエータ２２の駆動軸と共回転するようにアクチュエータ２２に接続されている。なお、第１支軸３１は、アクチュエータ２２の駆動軸であってもよい。第２支軸３２は、ベースプレート３０の他端部に取り付けられている。ベースプレート３０は、水平方向Ｈに沿った方向に延びている。

【0019】

第１アーム３３は、その基端部３３ａにおいて第１支軸３１に固定されている。第１支軸３１が自己の軸線周りに回動すると、第１アーム３３が基端部３３ａを揺動中心として揺動する。第２アーム３４は、その基端部３４ａにおいて第２支軸３２に接続されている。第２支軸３２がベースプレート３０に固定されている場合には、第２アーム３４は、第２支軸３２に回動自在に接続されている。第２支軸３２がベースプレート３０に回動自在に接続されている場合には、第２アーム３４は、第２支軸３２に固定されていても回動自在に接続されていてもよい。

【0020】

第２アーム３４は、その基端部２４ａと先端部３４ｂとの間の中間部３４ｃがサンプル掘出装置４（図１参照）から離れるように曲がった形状を有する。即ち、第２アーム３４は、その中間部３４ｃが第１アーム３３に近づくように曲がった形状を有する。本実施形態では、第２アーム３４は、中間部３４ｃにおいて屈曲した形状を有するが、全体として湾曲した形状を有してもよい。

【0021】

なお、アクチュエータ２２は第１支軸３１の代わりに第２支軸３２を駆動するように配置されてもよい。その場合には、アクチュエータ２２で駆動される第２支軸３２が第２アーム３４と共回転し、第１支軸３１が第１アーム３３と回動自在に接続されてもよい。本実施形態のアクチュエータ２２はサーボモータであるが、例えばステッピングモータでもよく、アクチュエータ２２の種類はこれらに限定されない。

【0022】

連結アーム３５は、第１端部３５ａと、第１端部３５ａとは反対側の端部である第２端部３５ｂと、を有する。連結アーム３５の第１端部３５ａは、第１アーム３３の先端部３３ｂに、第１連結軸３６を介して回動自在に接続されている。連結アーム３５の第２端部３５ｂは、第２アーム３４の先端部３４ｂに、第２連結軸３７を介して回動自在に接続されている。

【0023】

即ち、連結アーム３５は、第１アーム３３の先端部３３ｂと第２アーム３４の先端部３４ｂとを互いに連結している。第１支軸３１、第２支軸３２、第１連結軸３６及び第２連結軸３７の各軸線は、同じ方向に延びている。連結アーム３５は、キャリア２３を支持する。即ち、第１アーム３３及び第２アーム３４の先端部３３ｂ，３４ｂは、連結アーム３５を介してキャリア２３を回動可能に支持する。本実施形態では、連結アーム３５は、ブラケット３８を介してキャリア２３を支持している。なお、ブラケット３８を省略して、連結アーム３５が直接的にキャリア２３を支持してもよい。

【0024】

ここで、第１支軸３１から第１連結軸３６までの距離をＡ、第１支軸３１から第２支軸３２までの距離をＢ、第２支軸３２から第２連結軸３７までの距離をＣ、第１連結軸３６から第２連結軸３７までの距離をＤと定義する。ここでの軸間距離は、軸心間の距離とする。リンク機構２１は、下記数式（１）を満たすように構成されている。

【0025】

［数式１］
Ａ＋Ｂ＜Ｃ＋Ｄ ・・・・・（１）

【0026】

図４は、図１のサンプル搬送装置１０の側面図である。図４に示すように、第２アーム３４は、第１支軸３１の軸線方向Ｘにおいて、第１アーム３３に対してずれて配置されている。即ち、第２アーム３４は、軸線方向Ｘに直交する方向から見て、第１アーム３３に重ならないように配置されている。ベースプレート３０から第２アーム３４までの軸線方向Ｘの距離は、ベースプレート３０から第１アーム３３までの軸線方向Ｘの距離よりも長い。

【0027】

第１アーム３３には、第１アーム３３から軸線方向Ｘに突出するストッパ３９が固定されている。ストッパ３９は、軸線方向Ｘに直交し且つ第１アーム３３の延在方向に直交する方向から見て、第２アーム３４に重なる。言い換えると、ストッパ３９は、リンク機構２１の動作時における第２アーム３４の移動経路上に配置されている。

【0028】

サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａとサンプルレシーバ６の投入口６ａとは、水平方向Ｈにおいて互いにずれて配置されている。言い換えると、キャリア２３のサンプル受取位置とサンプルレシーバ６の投入口６ａとは、水平方向Ｈにおいて互いにずれて配置されている。サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａは、サンプルレシーバ６の投入口６ａよりもボディ２から水平方向Ｈに離れている。なお、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａは下方向に向けて開口しており、サンプルレシーバ６の投入口６ａは上方向に向けて開口している。

【0029】

リンク機構２１は、第１支軸３１の軸線方向Ｘが水平方向Ｈに対して傾斜する姿勢で配置されている。具体的には、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａの下方の位置、すなわち下位置Ｐ１にあるときのキャリア２３が、サンプルレシーバ６の投入口６ａの上方の位置、即ち上位置Ｐ２にあるときのキャリア２３よりも、ボディ２から水平方向Ｈに離れるように、軸線方向Ｘが水平方向Ｈに対して傾斜している。なお、図５に示すように、下位置Ｐ１はキャリア２３がサンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａの鉛直下方にある位置であり、上位置Ｐ２はキャリア２３がサンプルレシーバ６の投入口６ａの鉛直上方にある位置である。

【0030】

キャリア２３は、底壁２３ａ、周壁２３ｂ、開口２３ｃ及び収容空間Ｓを有する。底壁２３ａは、連結アーム３５に設けたブラケット３８に固定されている。周壁２３ｂは、底壁２３ａの周縁部から突出している。底壁２３ａ及び周壁２３ｂは、収容空間Ｓを画定している。周壁２３ｂの先端は、収容空間Ｓに連通する開口２３ｃを画定している。周壁２３ｂは、開口２３ｃに向けて先細った形状を有する。なお、キャリア２３の形状は特に限定されず、下位置Ｐ１においてサンプル排出口１１ａから下方向に放出されるサンプルを受け取ることができ、且つ上位置Ｐ２においてキャリア２３の回転によってサンプルをサンプルレシーバ６の投入口６ａに投入できる形状であればよい。キャリア２３の形状は、例えばトレイのようなものでもよい。

【0031】

図５乃至図９は、図２のサンプル搬送装置１０の動作を説明する図面である。図５は、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａからサンプル１００を受け取る下位置にキャリア２３がある状態を示している。図５に示すように、サンプルレシーバ６は、図４にて示した軸線方向Ｘから見て、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａに対して水平方向Ｈにずれている。サンプル搬送装置１０のキャリア２３は、アクチュエータ２２によるリンク機構２１の動作によって、所定の移動経路Ｐに沿って移動する。第１アーム３３は、第１支軸３１を揺動中心として揺動する。第２アーム３４は、第２支軸３２を揺動中心として揺動する。

【0032】

ここで、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａの下方にあるキャリア２３の位置を下位置Ｐ１と称し、サンプルレシーバ６の投入口６ａの上方にあるキャリア２３の位置を上位置Ｐ２と称し、移動経路Ｐにおける下位置Ｐ１と上位置Ｐ２との間のキャリア２３の所定位置を中間位置Ｐ３と称する。

【0033】

第１支軸３１は、鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈの両方において、下位置Ｐ１と上位置Ｐ２との間に配置されている。第１支軸３１は、鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈの両方において、サンプル掘出装置４のサンプル排出口１１ａとサンプルレシーバ６の投入口６ａとの間に配置されている。第１支軸３１は、水平方向Ｈにおいて第２支軸３２よりもサンプルレシーバ６の投入口６ａに近くなるように配置されている。キャリア２３が下位置Ｐ１にあるとき、第１アーム３３及び第２アーム３４は、図４にて示した軸線方向Ｘから見て第１支軸３１の軸心と第２支軸３２の軸心とを結ぶ仮想線Ｌの下側において、第１支軸３１及び第２支軸３２からそれぞれ下方に延びている。

【0034】

ストッパ３９は、キャリア２３が下位置Ｐ１にある状態では、第２アーム３４と干渉することでキャリア２３が下位置Ｐ１から中間位置Ｐ３側とは反対側に向かうことを阻止する。キャリア２３が上位置Ｐ２にある状態では、ストッパ３９は、第２アーム３４と干渉することでキャリア２３が上位置Ｐ２から中間位置Ｐ３側とは反対側に向かうことも阻止する。即ち、ストッパ３９は、キャリア２３の下位置Ｐ１及び上位置Ｐ２における位置合わせに用いられ、アクチュエータ２２の制御による位置決めと共に、キャリア２３を物理的に位置決めできる。なお、キャリア２３が下位置Ｐ１を越えて移動することを阻止するストッパと、キャリア２３が上位置Ｐ２を越えて移動することを阻止するストッパとは、互いに別のものでもよい。

【0035】

キャリア２３は、下位置Ｐ１にある状態で開口２３ｃが上方を向く姿勢にて連結アーム３５に接続されている。キャリア２３は、下位置Ｐ１にある状態でサンプル排出口１１ａから落下するサンプル１００を、開口２３ｃを介して受け入れる。

【0036】

図６に示すように、アクチュエータ２２によって第１支軸３１が回動すると、第１アーム３３が基端部３３ａを揺動中心として揺動し、キャリア２３が移動経路Ｐに沿って移動する。キャリア２３は、移動経路Ｐにおける下位置Ｐ１と中間位置Ｐ３との間において開口２３ｃが上方を向く姿勢が保たれる。

【0037】

図７に示すように、アクチュエータ２２によって第１支軸３１が更に回動すると、キャリア２３が所定の中間位置Ｐ３に到達する。この状態では、第１支軸３１の軸線方向Ｘから見て、第１支軸３１と第２支軸３２と第２連結軸３７とが同一直線、すなわち仮想線Ｌ上に並ぶ。即ち、第２アーム３４は、軸線方向Ｘから見て、キャリア２３が下位置Ｐ１から上位置Ｐ２に向かう過程で第１支軸３１を横切る。キャリア２３が中間位置Ｐ３にある状態では、軸線方向Ｘから見て、第２アーム３４の少なくとも一部は、ベースプレート３０及び第１アーム３３と重なる。キャリア２３は、中間位置Ｐ３において開口２３ｃが上方を向く姿勢が保たれている。

【0038】

このように、第１アーム３３が第１支軸３１を軸として角変位することによって、キャリア２３は移動経路Ｐにおける下位置Ｐ１から中間位置Ｐ３までの下側領域（Ｐ１－Ｐ３）を移動する。このとき、第１アーム３３の角変位によりキャリア２３が第１連結軸３６を軸として角変位しても、第１連結軸３６を軸とした相対座標系でのキャリア２３の角変位量は、第１支軸３１を軸とした絶対座標系での第１アーム３３の角変位量よりも小さくなる。

【0039】

図８に示すように、アクチュエータ２２によって第１支軸３１が更に回動すると、第２アーム３４は、第１支軸３１よりも上方に移動し、第１支軸３１の軸線方向Ｘから見て第１アーム３３と交差する。第１アーム３３及び第２アーム３４は、仮想線Ｌの上側において、第１支軸３１及び第２支軸３２からそれぞれ上方に延びる。この状態では、キャリア２３は、開口２３ｃをやや斜め上方に向けた姿勢になっている。リンク機構２１は、キャリア２３が移動経路Ｐにおける中間位置Ｐ３よりも上方に移動すると、キャリア２３が傾斜し始めるように構成されている。即ち、キャリア２３の姿勢は、第１連結軸３６を軸としたキャリア２３の角変位によって、移動経路Ｐにおける中間位置Ｐ３と上位置Ｐ２との間において開口２３ｃが下方の投入口６ａに向く姿勢に向けて変化する。

【0040】

図９に示すように、アクチュエータ２２によって第１支軸３１が更に回動すると、キャリア２３の開口２３ｃは、サンプルレシーバ６の投入口６ａの上方に配置される。このとき、キャリア２３は、開口２３ｃが斜め下方に向く姿勢になる。そのため、キャリア２３に収容されたサンプル１００は、開口２３ｃから投入口６ａに投入され、サンプルレシーバ６に受け止められる。サンプルレシーバ６が受け止めたサンプル１００は、サンプル分析器５（図１参照）に導かれる。なお、キャリア２３が上位置Ｐ２にある状態において、ストッパ３９は、第２アーム３４と干渉することでキャリア２３が上位置Ｐ２を越えること、即ち、中間位置Ｐ３側とは反対側に移動することを阻止する。

【0041】

そのため、図１に示すコントローラ８は、下位置Ｐ１及び上位置Ｐ２において高精度の位置決め制御を行わずともよい。具体的には、コントローラ８は、アクチュエータ２２に動作量、即ち角変位量を指令するのではなく、一定速度での動作開始と、ストッパ３９に起因した動作抵抗の検知に基づく動作停止とを制御するだけでもよい。

【0042】

このように、キャリア２３が移動経路Ｐにおける中間位置Ｐ３から上位置Ｐ２までの上側領域（Ｐ３－Ｐ２）を移動するとき、第１アーム３３の角変位によりキャリア２３が第１連結軸３６を軸として角変位する。その際、第１支軸３１を軸とした絶対座標系でのキャリア２３の角変位量は、第１連結軸３６を軸とした相対座標系での第１アーム３３の角変位量よりも大きくなっている。

【0043】

以上に説明した構成によれば、キャリア２３の移動経路Ｐの下側領域（Ｐ１－Ｐ３）ではキャリア２３の角変位量が小さくなるため、キャリア２３からサンプル１００がこぼれ落ちることを避けることができる。また、キャリア２３の移動経路Ｐの上側領域（Ｐ３－Ｐ２）ではキャリア２３の角変位量が大きくなるため、サンプルレシーバ６の投入口６ａの近傍にてキャリア２３から投入口６ａにサンプル１００を投入できる。

【0044】

従って、アクチュエータ２２が第１支軸３１を回転させれば、キャリア２３に所望のサンプル搬送動作をさせることができ、アクチュエータ２２の数を低減することができる。その結果、サンプル搬送装置１０の信頼性を高めながら、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

【0045】

第１支軸３１は、鉛直方向Ｖ及び水平方向Ｈの両方において、移動経路Ｐの下位置Ｐ１と上位置Ｐ２との間に配置されているので、リンク機構２１をコンパクトにできる。

【0046】

ストッパ３９は、キャリア２３が下位置Ｐ１を超えて中間位置Ｐ３側とは反対側に向かうのを阻止し且つキャリア２３が上位置Ｐ２を越えて中間位置Ｐ３側とは反対側に向かうのを阻止するので、簡易な制御によってもキャリア２３を下位置Ｐ１及び上位置Ｐ２に正確に位置決めできる。

【0047】

キャリア２３は、下位置Ｐ１にある状態で開口２３ｃが上方を向き且つ上位置Ｐ２にある状態で開口２３ｃが下方を向く姿勢にて連結アーム３５に接続されているので、キャリア２３がサンプル１００の受入と投入とを安定して行うことができる。

【0048】

キャリア２３の周壁２３ｂは、開口２３ｃに向けて先細った形状を有するので、キャリア２３の開口２３ｃが完全に鉛直上方に向かなくてもキャリア２３からサンプル１００がこぼれ落ちることを抑止できる。

【0049】

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

【符号の説明】

【0050】

１ 宇宙探査機
４ サンプル掘出装置
６ サンプルレシーバ
６ａ 投入口
１０ サンプル搬送装置
１１ａ 下開口（サンプル排出口）
２１ リンク機構
２２ アクチュエータ
２３ キャリア
２３ａ 底壁
２３ｂ 周壁
２３ｃ 開口
２４ サポート
３０ ベースプレート
３１ 第１支軸
３２ 第２支軸
３３ 第１アーム
３３ａ 基端部
３３ｂ 先端部
３４ 第２アーム
３４ａ 基端部
３４ｂ 先端部
３５ 連結アーム
３５ａ 第１端部
３５ｂ 第２端部
３６ 第１連結軸
３７ 第２連結軸
３９ ストッパ
１００ サンプル
Ｌ 仮想線
Ｐ 移動経路
Ｐ１ 下位置
Ｐ２ 上位置
Ｐ３ 中間位置
Ｓ 収容空間
Ｘ 軸線方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】