专利名称：长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置的制作方法
技术领域：
本发明属于航天领域，涉及一种航天器月球登陆探测时使用的月表物质采集工具，特别是一种长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，采用柔性螺旋集输的方式，实现对月球表面物质的采集。
背景技术：
航天航空是人类探索自然界的前沿工程，走向太空已成为科技强国必不可少的标志，探月工程是我国航天事业的一个中继阶段，踏出了人类对外星探索的第一步，此阶段的成果将为下一步外层空间探索提供宝贵经验，探月工程主要是通过遥测遥感和最终的登月来揭开月球环境的神秘面纱，登月后要针对月球展开一系列的科研项目，每个环节都非常重 要，其中之一就是要获取月球表面物质标本，在低引力环境下作出动作采集月壤是一件十分不容易的事情，特别是初期无人飞行器登月时，要是通过机械臂动作行程拿举来完成，但这种传统机械臂采用的是连杆形式不但质量大，需要的功耗也大，可靠性差，所以仍需对这种获取方式进行技术改造，使其体积重量更�。阅芨茫屎嫌谠诤教炜占浠肪诚虏杉氯�。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，用于航天器月球着陆探测时月表物质的采集。本发明采用的技术方案是一种长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，连接在探测器上，其特征在于设有采样单元、活动臂、螺旋集输通道、收纳装置、柔性旋转体，采样单元有一管状壳体，壳体一端为开放口，另一端与活动臂连接，活动臂为中空结构，活动臂与螺旋集输通道连通，螺旋集输通道与收纳装置连通，柔性旋转体置于采样单元、活动臂和螺旋集输通道的内部，柔性旋转体上或柔性旋转体所在通道内壁设有螺旋片，采样单元壳体开放口端设有扭片旋切头，与壳体内柔性旋转体连接；活动臂连接有仰俯驱动单元和摆转驱动单元，柔性旋转体连接有旋转驱动单元。所述活动臂由臂杆一、臂杆二、臂杆三和保持杆组成空间平行四杆结构；臂杆一与臂杆三平行，臂杆二一端通过弯管和连接件以臂杆一轴线为旋转轴与臂杆一活动连接，臂杆二另一端通过弯管和连接件以臂杆三轴线为旋转轴与臂杆三活动连接；保持杆与臂杆二平行，臂杆一与臂杆三上分别固定连接有支臂，保持杆两端分别通过销轴与臂杆一、臂杆三上的支臂活动连接；臂杆一轴线与探测器底面平行，臂杆三通过弯管与采样单元壳体连通，壳体开放口所在面与探测器底面平行；以臂杆一、臂杆三轴线为轴在臂杆一、臂杆三与臂杆二间分别设有扭力弹性机构。所述仰俯驱动单元设有仰俯驱动电机，仰俯驱动电机驱动轴上连接有卷扬器，卷扬器上卷有牵引绳，牵引绳牵引端与活动臂连接；摆转驱动单元设有摆转驱动电机，摆转驱动电机输出轴通过传动部件连接有随动单元，随动单元与臂杆一固定连接；旋转驱动单元设置在臂杆一上，设有旋转驱动电机，旋转驱动电机通过传动部件与柔性旋转体驱动连接。所述收纳装置设有螺旋固型装置、封装容器和火工作动封口机构，螺旋固型装置内设有固型螺旋体，该固型螺旋体与柔性旋转体连接，固型螺旋体上设有变螺距螺旋凸起。所述采样单元管状壳体为锥管状，柔性旋转体置于壳体内部分为锥形旋转体，柔性旋转体上设有四头螺旋片。所述螺旋片连接在柔性旋转体所在通道内壁上，对应螺旋片与通道内壁构成的螺旋槽在柔性旋转体上设有螺旋刷毛。所述柔性旋转体在螺旋集输通道内由硬质旋转体和软质旋转体固接而成。所述扭力弹性机构为涡卷弹簧。本发明将采集机构和输送机构结合为一体，设置在一个通道内，在驱动单元的驱动下可一次完成选址、钻采、传输、收集的工作，结构紧密，质量轻，体积小，工作可靠，适于用在月球完成表采工作。
图I为本发明实施例安装在探测器上的整体结构示意 图2为本发明实施例活动臂锁紧在探测器上状态结构示意 图3为本发明实施例活动臂结构示意 图4为本发明实施例仰俯驱动单元结构示意 图5为本发明实施例摆转驱动单元和旋转驱动单元结构示意 图6为本发明实施例臂杆一内部柔性旋转体结构示意 图7为本发明实施例采样单元外壳内部锥形柔性旋转体结构示意 图8为本发明实施例螺旋固型装置组成结构示意图。图中标号名称1采样单元；2活动臂；3螺旋集输通道；4柔性旋转体；5壳体；6螺旋片；7扭片旋切头；8臂杆一 ；9臂杆二 ；10臂杆三；11保持杆；12支臂；13仰俯驱动电机；14卷扬器；15牵引绳；16摆转驱动电机；17旋转驱动电机；18封装容器；19火工作动封口机构；20固型螺旋体；21涡卷弹簧一 ；22收纳装置；23深采钻机导轨；24螺旋固型装置。
具体实施例方式本发明实施例如图I至图8所示，该长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置连接在探测器上，设有采样单元I、活动臂2、螺旋集输通道3、收纳装置22、柔性旋转体4 ;活动臂2由臂杆一 8、臂杆二 9、臂杆三10和保持杆11组成空间平行四杆结构；臂杆一 8、臂杆二 9、臂杆三10为中空结构，臂杆一 8与臂杆三10平行，臂杆二 9通过弯管和连接件以臂杆一 8轴线为旋转轴与臂杆一 8活动连接，臂杆二 9通过弯管和连接件以臂杆三10轴线为旋转轴与臂杆三10活动连接；保持杆11与臂杆二 9平行，臂杆一 8与臂杆三10上分别固定连接有支臂12，保持杆11两端分别通过销轴与臂杆一 8与臂杆三10上的支臂12活动连接；与臂杆一 8、臂杆三10同轴在臂杆一 8、臂杆三10两者和臂杆二 9之间分别设有涡卷弹簧21，涡卷弹簧21内端和与臂杆二 9连接的弯管转过端固定连接，涡卷弹簧21外端和保持杆11上的销轴连接；臂杆三10通过弯管与采样单元I锥管状壳体5小开口端连通，大开口端有向下开放，开放口所在面与探测器底面平行；臂杆一 8轴线与探测器底面平行，与螺旋集输通道3连通，螺旋集输通道3与收纳装置22连通，锥管状壳体5、活动臂2和螺旋集输通道3的中空内部贯穿设有柔性旋转体4，柔性旋转体4由硬质旋转体和软质旋转体固接而成，柔性旋转体4上设有螺旋片6，柔性旋转体4在锥管状壳体5内的部分为锥状，在开放口端连接有扭片旋切头7 ;活动臂2连接有仰俯驱动单元和摆转驱动单元，仰俯驱动单元设有仰俯驱动电机13，仰俯驱动电机13驱动轴上连接有卷扬器14，卷扬器14上卷有牵引绳15，牵引绳15牵引端与活动臂2连接；摆转驱动单元设有摆转驱动电机16，摆转驱动电机16输出轴通过传动部件连接有随动单元,随动单元与臂杆一 8固定连接；柔性旋转体4连接有旋转驱动单元,设置在臂杆一 8上,设有旋转驱动电机17,旋转驱动电机17通过传动部件与柔性旋转体4驱动连接；收纳装置22设有螺旋固型装置24、封装容器18和火工作动封口机构19，螺旋固型装置24内设有固型螺旋体20，该固型螺旋体20与柔性旋转体4连接同步旋转，固型螺 旋体20上螺旋片6为变螺距。使用时，探测器成功着陆后在月面采样阶段，俯仰驱动电机13通过卷扬14将活动臂2缓慢释放至月壤表面；旋转驱动电机17带动柔性旋转体4旋转，对月面进行第一点采样，卷扬机构14继续放牵引绳15，涡卷弹簧21展开机构通过活动臂2给采样单元I足够的正向采样压力，在扭片旋切头7旋切下，月壤样品在柔性旋转体4带动下，在通道内沿螺旋片6上升输送到收纳装置22 ;第一点采样完毕后，旋转驱动电机17停转，俯仰驱动电机13反转收牵引绳15,活动臂2抬起,摆转驱动电机16启动通过随动单元带动臂杆一 8转动,进行采样选点，采样点选择完毕后，摆转驱动电机16停转，俯仰驱动电机13工作放下活动臂2，进行第二点采样，依此类推；进入封装容器18的物质经固型螺旋体20压实，封装容器18填满后，火工作动解锁封盖，在螺旋固型装置24中完成月壤的固型，封装在封装容器18中，其后活动臂2抬起返回初始位置，表层采样任务结束。实施时，螺旋集输通道3可与深采钻机导轨23结合为一体，充分做到机构复用，提高了机构的利用率，更有助于对月壤的表采。
权利要求
1.一种长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，连接在探测器上，其特征在于设有采样单元(I)、活动臂(2)、螺旋集输通道(3)、收纳装置(22)、柔性旋转体(4)，采样单元(I)有一管状壳体(5)，壳体(5)—端为开放口，另一端与活动臂(2)连接，活动臂(2)为中空结构，活动臂(2)与螺旋集输通道(3)连通，螺旋集输通道(3)与收纳装置(22)连通，柔性旋转体(4)置于采样单元(I)、活动臂(2)和螺旋集输通道(3)的内部，柔性旋转体(4)上或柔性旋转体(4)所在通道内壁设有螺旋片(6)，采样单元(I)壳体(5)开放口端设有扭片旋切头(7)，与壳体(5)内柔性旋转体(4)连接；活动臂(2)连接有仰俯驱动单元和摆转驱动单元，柔性旋转体(4)连接有旋转驱动单元。
2.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述活动臂(2)由臂杆一(8)、臂杆二(9)、臂杆三(10)和保持杆(11)组成空间平行四杆结构；臂杆一(8)与臂杆三(10)平行，臂杆二(9) 一端通过弯管和连接件以臂杆一(8)轴线为旋转轴与臂杆一(8)活动连接，臂杆二(9)另一端通过弯管和连接件以臂杆三(10)轴线为旋转轴与臂杆三(10)活动连接；保持杆(11)与臂杆二(9)平行，臂杆一(8)与臂杆三(10)上分别固定连接有支臂(12)，保持杆(11)两端分别通过销轴与臂杆一(8)、臂杆三(10)上的支臂(12)活动连接；臂杆一(8)轴线与探测器底面平行，臂杆三(10)通过弯管与·采样单元(I)壳体(5)连通，壳体(5)开放口所在面与探测器底面平行；以臂杆一(8)、臂杆三(10)轴线为轴在臂杆一(8)、臂杆三(10)与臂杆二(9)间分别设有扭力弹性机构。
3.根据权利要求I或2所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述仰俯驱动单元设有仰俯驱动电机(13)，仰俯驱动电机(13)驱动轴上连接有卷扬器(14)，卷扬器(14)上卷有牵引绳(15)，牵引绳(15)牵引端与活动臂(2)连接；摆转驱动单元设有摆转驱动电机(16)，摆转驱动电机(16)输出轴通过传动部件连接有随动单元，随动单元与臂杆一(8)固定连接；旋转驱动单元设置在臂杆一(8)上,设有旋转驱动电机(17),旋转驱动电机(17)通过传动部件与柔性旋转体(4)驱动连接。
4.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述收纳装置(22)设有螺旋固型装置(24)、封装容器(18)和火工作动封口机构(19)，螺旋固型装置(24)内设有固型螺旋体(20)，该固型螺旋体(20)与柔性旋转体(4)连接，固型螺旋体(20)上设有变螺距螺旋凸起。
5.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述采样单元(I)管状壳体(5)为锥管状，柔性旋转体(4)置于壳体(5)内部分为锥形旋转体，柔性旋转体(4)上设有四头螺旋片。
6.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述螺旋片(6)连接在柔性旋转体(4)所在通道内壁上，对应螺旋片(6)与通道内壁构成的螺旋槽在柔性旋转体(4)上设有螺旋刷毛。
7.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述柔性旋转体(4)在螺旋集输通道(3)内由硬质旋转体和软质旋转体固接而成。
8.根据权利要求I所述的长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，其特征在于所述扭力弹性机构为涡卷弹簧(21)。
全文摘要
一种长距离柔弹性刷式螺旋集输颗粒状样品的采集装置，连接在探测器上，其特征在于设有采样单元、活动臂、螺旋集输通道、收纳装置、柔性旋转体，采样单元有一管状壳体，壳体一端为开放口，另一端与活动臂连接，活动臂为中空结构，活动臂与螺旋集输通道连通，螺旋集输通道与收纳装置连通，柔性旋转体置于采样单元、活动臂和螺旋集输通道的内部，柔性旋转体上或柔性旋转体所在通道内壁设有螺旋片，采样单元壳体开放口端设有扭片旋切头，与壳体内柔性旋转体连接；活动臂连接有仰俯驱动单元和摆转驱动单元，柔性旋转体连接有旋转驱动单元；本发明可一次完成选址、钻采、传输、收集的工作，结构紧密，质量轻，体积�。视谟迷谠虑蛲瓿杀聿晒ぷ�。
文档编号G01N1/08GK102721573SQ20121020021
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者侯绪研, 全齐全, 姜生元, 王印超, 王清川, 王鑫, 田野, 邓宗全 申请人:哈尔滨工业大学
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