CN109506974A - 一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法 - Google Patents

一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法 Download PDF

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邓宗全
姜生元
全齐全
李龙
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Abstract

本发明提出了一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法，属于航天技术领域，特别是涉及一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法。解决了现有月球竖直钻取采样的方式难以获得更深层次月壤样品的问题。它包括车体、车轮、钻取机构、清扫机构和摄像机。它主要用于月球崖壁的探测采样。

Description

一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法
技术领域
本发明属于航天技术领域，特别是涉及一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法。
背景技术
现有的月球探测取样为竖直钻取采样的方式，但此种方式受月球环境及探取器条件的限制，很难能够采集更深层次的月壤，影响人类对月球构造的探索，如何获得更深层次的月壤样品，对于实现月球探测的科学目标，具有极其重要的价值和意义。
月球陨石坑是通过陨石撞击而形成的环形凹坑，其剖面可反映月球地质剖面。因此对月球陨石坑崖壁的地质剖面进行探测，可以极大地促进人类对月球构造的认识和了解。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种月球崖壁探测采样装置，它包括车体、车轮、钻取机构、清扫机构和摄像机，所述车轮位于车体底面四角，驱动车体移动，所述钻取机构通过连接机构与车体前端固定连接，所述清扫机构通过连接机构与车体前端固定连接，所述摄像机位于车体上方，通过连接杆与车体顶面固定连接。
更进一步的，所述钻取机构为超声钻机，所述超声钻机包括：后盖板、压电陶瓷、变幅杆、质量块、弹簧和钻杆，所述压电陶瓷位于后盖板和变幅杆两端面之间，所述后盖板与变幅杆固定连接，所述质量块位于变幅杆和钻杆两端面之间，所述变幅杆与钻杆配合连接，所述钻杆下端面与壳体之间设置有弹簧。
更进一步的，所述清扫机构为螺旋叶片结构。
更进一步的，所述连接机构为三自由度机械臂。
更进一步的，所述车体底面设置有附着机构。
本发明还提供了一种月球崖壁探测采样装置的使用方法，它包括以下步骤：
步骤一：载有所述月球崖壁探测采样装置的着陆器在陨石坑崖壁边缘着陆；
步骤二：所述月球崖壁探测采样装置离开着陆器转移至月球表面，所述一种月球崖壁探测采样装置与着陆器之间存在缆绳牵引；
步骤三：所述月球崖壁探测采样装置在缆绳的牵引下行驶到陨石坑坑底靠近崖壁处；
步骤四：通过清扫机构扫除位于崖壁表层的杂乱月壤，漏出原始的具有层次分布特点的月壤，然后摄像机拍摄地质剖面照片；
步骤五：钻取机构以水平状态采集月壤样品；
步骤六：所述月球崖壁探测采样装置通过缆绳返回着陆器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过水平钻取的方式对月球崖壁进行探测采样，借助月球陨石坑的特殊地势构型，可以利用相对较短的钻杆长度采集到位于更深层次的月壤样品，实现对月球陨石坑崖壁基岩的钻取采样，获取陨石坑崖壁处的地质剖面图，不同与竖直钻取采样的方式，水平钻取所需的钻进压力小、钻进效率更高，对岩壁处进行水平钻取更容易获得具有科研价值的月壤样品，对于推演月球的地质演变具有较高的科学价值。同时，由于月球表面具有较多的表层风化物，对样本的采集会造成一定的干扰，本发明通过清扫机构对所要采集的崖壁处表层风化物进行清理，使其漏出原始的具有层次分布特点的月壤后再对其进行采集，提高了采集样本的可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的一种月球崖壁探测采样装置结构示意图
图2为本发明所述的清扫机构螺旋叶片结构示意图
图3为本发明所述的钻取机构超声钻机结构示意图
图4为本发明所述的钻取机构工作状态示意图
图5为本发明所述的一种月球崖壁探测采样装置的使用方法示意图
1-车轮，2-钻取机构，3-清扫机构，4-摄像机，5-后盖板，6-压电陶瓷，7-变幅杆，8-质量块，9-弹簧，10-钻杆
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-5说明本实施方式，一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：它包括车体、车轮1、钻取机构2、清扫机构3和摄像机4，所述车轮1位于车体底面四角，驱动车体移动，所述钻取机构2通过连接机构与车体前端固定连接，所述清扫机构3通过连接机构与车体前端固定连接，所述摄像机4位于车体上方，通过连接杆与车体顶面固定连接。
提供了一种月球崖壁探测采样装置的使用方法，它包括以下步骤：
步骤一：载有所述月球崖壁探测采样装置的着陆器在陨石坑崖壁边缘着陆；
步骤二：所述月球崖壁探测采样装置离开着陆器转移至月球表面，所述一种月球崖壁探测采样装置与着陆器之间存在缆绳牵引；
步骤三：所述月球崖壁探测采样装置在缆绳的牵引下行驶到陨石坑坑底靠近崖壁处；
步骤四：通过清扫机构3扫除位于崖壁表层的杂乱月壤，漏出原始的具有层次分布特点的月壤，然后摄像机4拍摄地质剖面照片；
步骤五：钻取机构2以水平状态采集月壤样品；
步骤六：所述月球崖壁探测采样装置通过缆绳返回着陆器。
本发明所述清扫机构3为螺旋叶片结构，螺旋叶片结构能够在高效清扫月壤的同时减少扬尘量，避免对装置造成月尘污染。所述连接机构为三自由度机械臂，可以加大钻取机构2的采集范围并保持水平状态，可加大清扫机构3对岩壁区域的清扫范围。所述钻取机构2为超声钻机，所述超声钻机包括：后盖板5、压电陶瓷6、变幅杆7、质量块8、弹簧9和钻杆10，所述压电陶瓷6位于后盖板5和变幅杆7两端面之间，所述后盖板5与变幅杆7固定连接，所述质量块8位于变幅杆7和钻杆10两端面之间，所述变幅杆7与钻杆10配合连接，所述钻杆10下端面与壳体之间设置有弹簧9，超声钻机在相同工况下与普通钻机相比所需的钻进压力和所需功耗更小。所述车体底面设置有附着机构，为保证对崖壁探测采样工作的完整度，所述车轮1需要提供较高的附着力，并具有运行稳定、抗冲击能力强和承载能力强的特点，本发明使用从仿生原理出发的微结构修饰技术设计车轮1，同时车体底面设置的附着机构，在步骤四之前释放附着在陨石坑坑底，进一步加强装置与月球表面的附着力，然后再进行清扫及取样工作，保证探测采样工作的完整度。
以上对本发明所提供的一种月球崖壁探测采样装置及其使用方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：它包括车体、车轮(1)、钻取机构(2)、清扫机构(3)和摄像机(4)，所述车轮(1)位于车体底面四角，驱动车体移动，所述钻取机构(2)通过连接机构与车体前端固定连接，所述清扫机构(3)通过连接机构与车体前端固定连接，所述摄像机(4)位于车体上方，通过连接杆与车体顶面固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：所述钻取机构(2)为超声钻机，所述超声钻机包括：后盖板(5)、压电陶瓷(6)、变幅杆(7)、质量块(8)、弹簧(9)和钻杆(10)，所述压电陶瓷(6)位于后盖板(5)和变幅杆(7)两端面之间，所述后盖板(5)与变幅杆(7)固定连接，所述质量块(8)位于变幅杆(7)和钻杆(10)两端面之间，所述变幅杆(7)与钻杆(10)配合连接，所述钻杆(10)下端面与壳体之间设置有弹簧(9)。
3.根据权利要求1所述的一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：所述清扫机构(3)为螺旋叶片结构。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：所述连接机构为三自由度机械臂。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种月球崖壁探测采样装置，其特征在于：所述车体底面设置有附着机构。
6.一种如权利要求1所述的月球崖壁探测采样装置的使用方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：载有所述月球崖壁探测采样装置的着陆器在陨石坑崖壁边缘着陆；
步骤二：所述月球崖壁探测采样装置离开着陆器转移至月球表面，所述一种月球崖壁探测采样装置与着陆器之间存在缆绳牵引；
步骤三：所述月球崖壁探测采样装置在缆绳的牵引下行驶到陨石坑坑底靠近崖壁处；
步骤四：通过清扫机构(3)扫除位于崖壁表层的杂乱月壤，漏出原始的具有层次分布特点的月壤，然后摄像机(4)拍摄地质剖面照片；
步骤五：钻取机构(2)以水平状态采集月壤样品；
步骤六：所述月球崖壁探测采样装置通过缆绳返回着陆器。
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