木村 真一

図1　開口径2mの組立型アンテナ試作モデル

このような状況で正確で確実な組み立てを実現するためには、 宇宙ロボットの制御法だ けでなく、組み立てられる機構にも限られた視覚情 報を有効に活用して、簡単な作業で正確な組み立て を実現できるように工夫を凝らす必要がある。
通信総合研究所ではこの様に宇宙空間で大型アン テナを組み立てる技術について研究開発を行ってき た。そして精密な組立を実現する上で最も重要な課 題となる宇宙ロボットの制御とアンテナの結合機構 について、技術試験衛星VII型（以下ETS-VII）で実験 を行う予定である。
ここでは、アンテナ結合機構基礎実験の実験計画 の概要と実験機器の開発状況について紹介したい。

2．組立型アンテナについて
図1は我々が開発した開口径2mの組立型アンテ ナである。我々は最終的には開口径10mクラスの組 立型アンテナを軌道上で実現することを考えており、 この開口径2mの組立型アンテナはその組立機構を 機能検証するためのスケールモデルである。副鏡を 含む中央の鏡面と、周辺の8葉の花弁とに分解して 軌道上に投入し、宇宙ロボットを用いた非常に簡単 な操作で組立が実現できる。図1は正に産業用ロボ ットを用いて組立作業を行っているところを示して いる。
我々は2m開口径の組立型アンテナを用いて、西 暦2000年代初頭を目標に開発が進められている国際 宇宙ステーションの取付型実験モジュールに組立型 アンテナの構成部分をはこび、マニピュレータによ り宇宙空間での組立を実現し、衛星間通信技術につ いての実験を行うことを提案している。
組立型アンテナには、展開型・膨張型には見られ ない幾つかの特徴を持っている。先ず、組立型アン テナでは、高い鏡面精度をもった大型アンテナが比 較的容易に実現できる事が上げられる。この特徴に よって組立型アンテナは、ミリ波帯等の非常に高い 周波数での大型アンテナの利用が可能となる。また、 展開形や膨張形のアンテナでは全ての部材を1回の 打ち上げで軌道上に運ばなければならないのに対し、 組立型アンテナでは組み立てる部材を何回かに分け て軌道上へ運ぶ事ができ、段階的なアンテナ構築や 非常に大きなアンテナ構築等が実現できる。

3．アンテナ結合機構基礎実験
3.1. ETS-VIIについて
ETS-VIIは宇宙開発事業団（NASDA）により開 発が進められている次期技術試験衛星で、1997年に 軌道上へ投入される予定である。ETS-Vllはチェイ サー衛星とターゲット衛星という二つの部分からな っており、その主要な実験項目としては、ターゲッ ト衛星をチェイサー衛星から軌道上で分離し再結合 するランデブ・ドッキング実験、及び、チェイサー 衛星表面に搭載されたロボットアームを用いた宇宙 ロボット実験が計画されている。この宇宙ロボット 実験では、NASDAが計画している実験の他に、科 学技術庁・航空宇宙技術研究所の「トラス構造物遠 隔操作実験」、通産省・電子技術総合研究所の「高 機能ハンド実証実験」等の実験も計画されており、 我々通信総合研究所もこの衛星上で「アンテナ結合 機構基礎実験」を実施する計画である。

3.2. 実験装置の概要
通信総合研究所ではこの実験に対して、ETS-VII ロボット実験面に搭載される「アンテナ結合機構 （AAM）」と、地上においてNASDAの宇宙ロボ ット制御系に接続し、地上からの遠隔操作を実現す る「遠隔操作システム」の2つの実験装置を開発し ている。
（1）アンテナ結合機構（AAM）
AAMは組立型アンテナの結合機構をモデル化し たものであり、図2に示すように「固定部」、「結合 部」及び「非常用キャッチャ」の3つの部分からな る。「固定部」及び「非常用キャッチャ」は衛星本 体に固定されており、「結合部」は組立型アンテナ のラッチ機構によって「固定部」と結合している。 実験は「結合部」に取り付けられたグラプルフィク スチャと呼ばれる把持機構をロボットアームが把持 し、ラッチを解除後、「結合部」を「固定部」から 分離・移動・再結合することでアンテナの組立作業 を模擬する。このラッチ機構は、ラッチピンを挿入 することで回転カムのストッパーが外れ自動的にラ ッチがかかる機構となっており、非常に単純な動作 で実現可能で、板ばねを駆動力とした電力等を全く 使用しない機構となっている。

図2　アンテナ結合機構(AMM)

ここでの「結合部」と「固定部」組み付け作業を支援し、 正確で確実な 組立を実現するための機構として、（1）ターゲットマ ークによる視覚的誘導と（2）ガイドコーンによる機械 的誘導が用意されている。ターゲットマークは図3 に示すような形状をした物体で、「結合部」と「固 定部」の相対的な変位によって、ロボットアーム手 先部に取り付けられた「手先カメラ」から異なった 画像が得られる。この画像を解析することにより、 ロボットアーム手先部と「固定部」の間の理想的な 結合位置からのズレを自動的に計測し、正確な組み 付け作業を実現することができる。更に、画像解析 で吸収しきれない徴小な変位や、振動等時間変動す る変位は、「結合部」に取り付けられたガイドコー ンとグラプルフィクスチャに取り付けられたバネ （コンプライアンス機構）が「結合部」を機構的に 誘導し、正確で確実な組み付け作業を実現すること が可能となっている。「非常用キャッチャ」はラッ チ機構部の不具合等が発生し、実験が続行不可能と なった場合に、「結合部」を不可逆的に固定し、ロ ボットアームを「結合部」から開放させるための機 構である。

図3　ターゲットマーク

（2）遠隔操作システム
遠隔操作システムはNASDAのETS-VII制御シ ステムとインターフェースし、ロボット制御コマン ドの生成とロボットテレメトリ情報の表示という基 本的な機能に加えて、（1）組立シーケンスの実行、（2） ターゲットマーク画像の処理と位置誤差の算出、（3） 後述の予測バイラテラル制御実験において使用する マスターアームとのインタフェース等の機能を持 っている。ロボットの操作は、予測バイラテラル制 御実験を除き、キーボードとマウス操作により行い、 ロボットの動作をコマンド発行前に確認するシミュ レータは3次元グラフィクスによる表示に対応して いる。
3.3. 実験計画の概要
軌道上では、次にあげる4つの実験項目が予定さ れている。
（1）基本着脱実験
AAMの着脱のシーケンスを、マニュアル操作を 併用しながら行い、組立作業の操作性の評価、各種 力学値の測定等を行う。
（2）全自動着脱実験
基本着脱実験の結果をもとに、基本着脱シーケン スを、画像処理による視覚誘導を利用し、マニュア ル操作なしに実現する。
（3）結合可能範囲測定実験
結合時のロボットアームの先端位置を意図的に理 想的な結合位置からずらして結合を行うことで、機 械的なガイド機構の性能を評価する実験である。 （4）予測バイラテラル制御実験
予測バイラテラル制御とは、地上のコンピュータ に軌道上のシステムのモデルを用意しておき、この モデルに基づいて計算された動作の予測によって作 業をガイドする制御方法である。本実験では、予測 パイラテラル制御をアンテナ組立作業に応用し、こ の制御方法の有効性を検証する。

4．実験機器の開発状況
4.1. 地上遠隔操作試験
搭載用のAAM（Flight Model:FM）を開発する のに先立ち、地上での機能試験及び環境試験に使用 するEngineering Model（EM）を作成した。EM は「非常用キャッチャ」が省略されている他は、外 形・寸法はもとより、ラッチ・ロンチロック機構や ヒーター・サーモスタットといった電気回路や熱構 造的にも、FMを忠実に反映している。このEMを 用いて、NASDA筑波宇宙センターの「ETS-VIIテ ストベッド」を用いて、1995年2月27日から2週間 にわたって地上遠隔操作試験を行った。（図4）地 上遠隔操作試験では以下の3つの項目について試験 を行った。
（1）基本インターフェース確認及びロボットアームの アクセス性の確認
（2）各種照度条件における手先カメラ画像の取得
（3）軌道上での実験シーケンスの確認及びAAMの機 能的な評価
4.2. 搭載機器開発
地上遠隔操作試験の結果を受け、実験遂行上の性 能について見直すと共に、開発したEMについて、 搭載にあたって必要となる熱真空試験、振動試験、 衝撃試験などの環境試験を行った。結果は何れも良 好であり、特に熱真空試験では熱真空下での機能確 認も同時に行い数10回の連続着脱に対して、特に不 具合もみられずすべて成功した。これらの結果をま とめ、1995年7月21日搭載実験機器の設計の最終確 認を行った。これをうけて、現在搭載モデルの開発 を開始している。開発を完了した搭載実験機器は19 96年12月末にNASDAに納入し、ロボットアームと の適合性試験（力覚操作試験）、システムアセンブ ル、システム全体としての射上試験を行う予定であ る。

5．まとめ
ここでは「ETS-Vllにおけるアンテナ結合機構実 験」について、その実験の概要と実験機器の開発状 況について報告してきた。ETS-‐VIIは1997年打ち上 げ予定であり、各搭載機器は開発の最終段階を迎え ようとしている。今後も関係各方面と協力して、有 意義な実験となるよう努力して行きたい。

（宇宙通信部 衛星間通信研究室）

図4　地上遠隔操作試験（宇宙開発事業団ETS-�･ テストベットによる）

門脇直人

SCG�Uワークショップのひとこま

ワークショップは、Opening Sessionに始まり、 Session 1 : The role of Satellite Communicatio ns in the GII，Session 2 : Applications and Ex periments，Session 3 : Systems and Networks， Session 4 : Key Technology for HDR Satcom の4セッション、最後にClosing Sessionという構成 でした。また、世界各国から衛星通信分野のキーパ ーソンが集まるこの機会を利用して、国際共同プロ ジェクトの推進を図るための日・米・欧・加4極会 合が並行して開かれました。
Opening Sessionでは、内田宇宙通信部長の司会 の下、古濱所長の挨拶、ハワイ州副知事M.Hirono 女史とホワイトハウスのR.DalBello氏よりメッセ ージを項きました。特にDalBello氏は、ゴア米国 副大統領からの本ワークショップヘのメッセージを 携えて来られ、主催者側としては本ワークショップ が非常に高いレベルで認識され、かつ期待されてい ることに喜びと驚きを感じずにはいられませんでし た。引き続き当所顧問で日本科学技術会議議員の熊 谷信昭先生の基調講演となりました。この基調講演 では、世界の平和共存にとって、情報の流通が非常 に重要な意味を持つこと、その中で情報通信技術が 担う役割は大きく、衛星通信もまたその一翼を担う べく大きな進歩が望まれることが強調されました。 その後Session 1に入り、前述のB.I.Edelson教授、 E.W.Ashford氏、飯田企画部長、カナダ通信研究 センター（CRC）のR.Huck氏、NASAのR.DeP aula氏ら、世界の衛星通信研究開発の頂点に立つ 人々のプレゼンテーションが続きました。総じて、 GIIとは何かを論じ、そして衛星通信はその中に無 くてはならない要索であることを主張されたと理解 しています。
Session 2では、鹿島宇宙通信センター宇宙通信 技術研究室の吉村直子研究官によるN-STARを用 いたディジタルハイビジョン伝送実験についての発 表をはじめ、米国の先端通信技術衛星ACTSを用い たスーパーコンビュータネットワーク実験、日米高 速衛星通信実験など、衛星によるATM伝送に関わ るいくつかの実験的プロジェクトが紹介されました。
Session 3では、米国のTeledesic，CyberSta r，AstroLink等の新しい衛星通信サービスシステ ムや、欧州のAstra，Italsat，Eutelsat等の今後の 計画が発表されました。これらの発表から、今後は 衛星からユーザの小型地球局に直接情報を流すサー ビス（Direct to the Home : DTH）が主流とな る気配を感しました。また、高速衛星通信における 静止・非静止衛星の利用手法についてJ.Peltonコ ロラド大学教授の発表があった他、筆者もCRLに おけるギガビット衛星通信技術の研究開発計画につ いて発表しました。
Session 4では、高速衛星通信に関する様々な 技術に関する発表が相次ぎ、米国のACTS，我が国 のETS-VI，COMETS，OlCETS等の衛星搭載機 器、その他衛星搭載用アンテナ技術、高速光衛星間 通信技術等に関する発表や、高速衛星通信用変復 調・誤り訂正装置、可変伝送レート（VBR）方式 HDTV画像符号化装置等の発表が行われました。
Closing Sessionでは、4極会合の計論結果が報 告されたあと、本ワークショップの締めくくりが行 われました。4極会合では、郵政省通信政策局宇宙 通信政策課が中心となって、今後国際共同高速衛星 通信実験を推進するため各国が努力すること、世界 の衛星通信の発展に寄与すること、更に4極以外の 地域との積極的な交流を図ることなどを柱とした行 動指針案がまとめられました。
最終日の午後には、テクニカルツアーとして、会 場から車で10分ほどの距離にあるMaui High Perf ormance Computing Center（MHPCC）を訪問 しました。MHPCCは国の予算を基盤として整備さ れたスーパーコンビュータセンターで、軍事的なデ ータ処理などに利用されている一方で、企業の研修 や映像産業のための画像処理などのビジネスも行っ ているそうです。MHPCCについて興味のある方は WWWのホームページ、http://www.mhpcc.edu を御覧下さい。
ワークショップ全体を通じて、GIIを実現するた めに衛星通信は大きな役割を果たすことを期待され ていること、その中で衛星通信の高速化が今後の技 術開発の重要なテーマであることがはっきりと見え てきたように思います。また、今回のワークショッ プには衛星通信分野の技術者、研究者のみならずサ ービス提供者からも主要なメンバーが集まり、多種 多様な情報交換が行われたことに大きな意義があっ たと思います。このような会議を主催することで、 CRLも衛星通信分野の主要メンバーとしての評価 を高めることができたのではないでしょうか？
ワークショップの運営においては、いくつかの不 手際はありましたが、参加者に大きな迷惑をかける ことは無かったのではないかと思っています。ハワ イという土地柄にも影響され、セッション中もディ ナーでもほとんどの方がアロハシャツを着、終始リ ラックスした雰囲気でした。ワークショップ終了後、 旧知の米国人技術者から「いい会議だった。ここに 招待してくれたことに感謝する。来年も期待してい る。」と肩をたたかれ、感激したことが忘れられま せん。胸を張って、本ワークショップの成功をご報 告する次第です。最後に、本ワークショップの開催 について多大な御支援を項いた企画部、総務部の関 係各位に深謝いたします。また、後援を頂いたハワ イ州政府及び日米科学技術宇宙応用プログラムに対 し感謝いたします。

（宇宙通信部 衛星間通信研究室）

斎藤 義信

（企画部 技術管理課）

　　　過去12年間の来聴者数

来聴者からのアンケートから（主な意見）
（1）プログラム別
（1 ETS-VIIにおけるアンテナ結合機構実験）
・今後のCRLのロボット研究に期待します。
（2 ミリ波無線LANの実用化に向けて）
・ミリ波の利用は今後極めて大事なことと思いま す。研究が早期に進展することを期待します。 特にコンセプトを明確にするためには、技術基 盤の確立の度合に左右されると思いますので、 幅広い研究への取組みが重要と考えます。
・オフィスの現場では高速の無線LANの登場が 待たれている。一刻も早く実用化して欲しい。
・無線LANでは基礎研究よりもっとシステムイ メージを優先させ、それに基づく研究をした方 がよいのではないか。
・無線LANの動向に関し、外国の事情も聞きた かった。
・ミリ波無線LANは世界標準を目指すようなタ ーゲット設定と相互接続性を重視するリファレ ンスの母体となる活動も視野に入れていただく ことを希望します。
・ミリ波LANのシステム選定は、できるだけ早 く方向付けをした方が良い（2〜3年では遅い）。
・ミリ波LANはオフィスのマルチメディア化に 重要な伝送手段であると考えています。コスト を念頭においたデバイスシステムの方向をこれ から示してもらいたい。
（4 スペースシャトル搭載合成開ロレーダ（SI R-C/X-SAR）を用いた実験報告）
・合成開ロレーダによる取得データから解析する アルゴリズムに今後の期待がかかっていると思 う。
（7 通信総合研究所における情報通信基盤技術 の研究開発計画について）
・マルチメディア情報通信センターは相互接続、 相互運用のテストベッド供給元であってほしい。 日本発信のTCP/IP、UNlXをつくる母体であ ってほしい。
・情報通信の研究はパイプを作るものだと理解し ていますが、パイプに流す水（情報）の内容に ついてのソフト側との交流も必要ではないか。
（2）全体の感想
・全体として良くまとまっている。プレゼンテー ションが格段に進歩。
・図やグラフを用いたものが多く、判りやすい面 もあった。グラフに関しては現状のものとの比 較を重ねて示して欲しい。
・動画スライドの活用はよかった。
・研究はよくやっておられますが、発表には一工 夫が必要です。研究の位置づけ、背景、成果の 用途、さらに他の機関との差別等、幅広い捉え 方に欠けております。特に発表者は元気良くス ビーチすることが大事。
・もう少し細かく説明が欲しい。時間が短かすぎ る（各1時間は必要）。
・地道にデータを集めることにより行う研究・独 自のアイディアや考察を具体化していく研究な ど通信総研の研究分野の幅広さを感じました。
・LANから衛星にわたる広範囲に研究されてい る点で電波応用の基礎研究センターとしてたの もしく感じております。質疑の内容として大学 の先生方からアプリケーションのターゲットの 明確化に関するものがありましたが、私見とし て広範囲な基礎研究の積み上げも重要と考えま す。
・以前に比べて発表が平易になってきましたとい う感じがします。この方向はよいことだと思い ます。また研究レベルは世界的に見てどうかと か、波及効果は何かなどがさらに述べられると よいと思います。

研究発表会の様子

・民間では出来ない、長期に渡る研究も入れて下 さい。
・COEを目指し、活躍をお祈りいたします。
・マルチメディア社会のリーディング研究所とし て大きく発展することを望む。
・異業種を越えた連携を実現されることを官庁に 期侍。

（企画部企画課成果管理係）

小原徳昭（宇宙通信部 衛星通信研究室）

左から川名隊員と弓指隊員

福地一（企画部 企画課長）