CN111122217A - 机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置 - Google Patents

Abstract

机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，属于星壤采样技术领域。本发明解决了传统小行星星壤采样器无法对小行星表面不松散的星壤进行采样，且无法适应小行星表面的复杂地貌的问题。本发明包括外罩、盘刀、弹性骨架、编制布、电机、铰链和送样管道，外罩的顶端与送样管道连通，盘刀通过铰链安装在外罩的内部，弹性骨架安装在外罩的底端，编织布安装在弹性骨架的外侧，电机与盘刀建立动力输出连接。本装置的底部均匀安装有弹性骨架，使得本装置可适用于不平整的小行星地表，并且本装置的盘刀安装在铰链的连杆上，连杆可以带动盘刀绕中心固定轴旋转一定角度，确保一对的两个盘刀可以同时切削岩石类的小行星星壤，提高采样效率。

Description

机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置

技术领域

本发明涉及一种自适应地形的小行星表面星壤采样装置，属于星壤采样技术领域。

背景技术

小行星是太阳系形成后的物质残余，也是太阳系中的重要成员，他保留了太阳系的形成和早期演化的遗迹，反映了其形成过程的物理化学环境，因而探索小行星并采集其表面的物质，对探索太阳系起源及开发太空资源具有重要的意义。

由于小行星表面的形貌特征复杂，地形起伏较大，表面的岩石形状各异、大小不一，现有的钻取式采样器和抓铲式采样器无法对小行星表面不松散的星壤进行采样，且无法适应小行星表面的复杂地貌，因此提供一种对地形适应能力强，能够保证采样装置可靠性的采样装置是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有小行星星壤采样器无法适应小行星表面的复杂地貌的问题，提出了机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，该装置具有一定的地形适应能力，可以确保采样装置的可靠性。

本发明的技术方案：

机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，包括外罩、盘刀、弹性骨架、编织布、电机、铰链和送样管道，所述的外罩为圆台状的壳体，外罩的顶端中心处与送样管道连通；所述的铰链固定安装在外罩内部的顶端；所述的电机固定安装在铰链上，电机为外转子储能电机，盘刀通过安装在电机的外转子上与外罩建立连接安装；所述的弹性骨架均匀分布在外罩的底端圆周上构成弹性圆环带；所述的编织布套装在弹性骨架构成的弹性圆环带外侧。

优选的：所述的盘刀成对对称布置在外罩内，一对盘刀以外罩的中心轴为对称轴。

优选的：所述的弹性骨架包括弹簧片和弧形块，弹簧片的一端焊接安装在弧形块的中部。

优选的：所述的弹性骨架通过弹簧片的另一端焊接安装在外罩上；所述弹性骨架的数量为4-20个，并且所述弹性骨架均匀焊接在外罩的底端圆周上构成弹性圆环带。

优选的：所述的编织布为圆环状，编织布的内环圆周和外环圆周上均缝制有弹性绳，编织布的内环弹性绳套装在外罩与弹簧片的焊接连接处，编织布的外环弹性绳套装在由弧形块构成的圆周上。

优选的：所述的铰链包括连杆、扭簧、固定座和中心固定轴；所述的连杆的一端安装有圆弧状的扭簧限位块和开有连杆轴孔，连杆的另一端安装有电机安装孔，所述的电机安装在电机安装孔内；所述的固定座为铰接座，固定座的安装部上开有固定座安装孔，固定座的铰接部上开有固定座轴孔，并且固定座的铰接部上固定安装有第二限位块，第二限位块上固定安装有第一限位块；所述的固定座使用螺钉通过固定座安装孔与外罩建立连接安装；所述的中心固定轴的一端安装在固定座的固定座轴孔内，扭簧套装在中心固定轴上，连杆的连杆轴孔套装在中心固定轴的另一端；所述的扭簧通过扭簧限位块和第二限位块限定安装位置；所述的连杆绕着中心固定轴的旋转位置通过第一限位块限定。

本发明具有以下有益效果：本发明涉及机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，该装置的底部均匀安装有弹性骨架，该弹性骨架使得本装置可适用于不平整的小行星地表；弹性骨架的外侧安装有编织布，编织布可以跟随弹性骨架发生形变，减少采集样品的逸出；盘刀安装在铰链的连杆上，连杆可以带动盘刀绕中心固定轴旋转一定角度，确保一对的两个盘刀可以同时切削岩石类的小行星星壤，确保了该装置的采样可靠性。

附图说明

图1是机械式小行星表面星壤采样装置的结构示意图；

图2是外罩和弹性骨架连接仰视图；

图3是铰链结构示意图；

图4是图3的A-A处的剖视图；

图5是连杆示意图；

图6是固定座示意图；

图中1-外罩，2-盘刀，3-弹性骨架，3-1-弹簧片，3-2-弧形块，4-编织布，5-电机，6-铰链，6-1-连杆，6-1-1-扭簧限位块，6-1-2-连杆轴孔，6-1-3-电机安装孔，6-2-扭簧，6-3-固定座，6-3-1-固定座轴孔，6-3-2-第一限位块，6-3-3-第二限位块，6-3-4-固定座安装孔，6-4-中心固定轴，7-送样管道。

具体实施方式

结合附图1至图6说明本发明具体实施方式：本发明机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，包括外罩1、盘刀2、弹性骨架3、编织布4、电机5、铰链6和送样管道7，所述的外罩1为圆台状的壳体，外罩1的顶端中心处与送样管道7连通；所述的铰链6固定安装在外罩1内部的顶端；所述的电机5固定安装在铰链6上，电机5为外转子储能电机，盘刀2通过安装在电机5的外转子上与外罩1建立连接安装；所述的弹性骨架3均匀分布在外罩1的底端圆周上构成弹性圆环带；所述的编织布4套装在弹性骨架3构成的弹性圆环带外侧。如此设置，电机5驱动盘刀2旋转切削并扫起小行星表面物质，外罩1对样品起到导引作用，最终将采集的样品送入送样通道7内；外罩1的底部装有弹性骨架3，在接触不平整的小行星地表后，弹性骨架3会受力压缩变形从而使得该装置适应小行星的地表形状；并且盘刀2通过铰链6安装在外罩1的内部，在盘刀2切削起伏不平的小行星表面时，铰链6可使盘刀2旋转一定的角度以适应地形且保证盘刀2切削到岩石；弹性骨架3的外侧安装有编织布4，编织布4可以跟随弹性骨架3发生形变，进而减少采集样品的逸出。

所述的盘刀2成对对称布置在外罩1内，一对盘刀2以外罩1的中心轴为对称轴。如此设置，该装置工作时可确保一对的两个盘刀同时切削岩石类的小行星星壤，进一步提高该装置的稳定性。

所述的弹性骨架3包括弹簧片3-1和弧形块3-2，弹簧片3-1的一端焊接安装在弧形块3-2的中部。如此设置，在弧形块3-2接触不平整的小行星地表后，弹簧片3-1受力压缩变形从而使得该装置适应小行星的地表形状。

所述的弹性骨架3通过弹簧片3-1的另一端焊接安装在外罩1上，弹性骨架3数量为4-20个，并且弹性骨架3均匀焊接在外罩1的底端圆周上构成弹性圆环带。

所述的编织布4为圆环状，编织布4的内环圆周和外环圆周上均缝制有弹性绳，编织布4的内环弹性绳套装在外罩1与弹簧片3-1的焊接连接处，编织布4的外环弹性绳套装在由弧形块3-2构成的圆周上。如此设置，编织布4可以跟随弹性骨架3发生形变，减少采集样品的逸出。

所述的铰链6包括连杆6-1、扭簧6-2、固定座6-3和中心固定轴6-4；所述的连杆6-1的一端安装有圆弧状的扭簧限位块6-1-1和开有连杆轴孔6-1-2，连杆6-1的另一端安装有电机安装孔6-1-3，所述的电机5安装在电机安装孔6-1-3内；所述的固定座6-3为铰接座，固定座6-3的安装部上开有固定座安装孔6-3-4，固定座6-3的铰接部上开有固定座轴孔6-3-1，并且固定座6-3的铰接部上固定安装有第二限位块6-3-3，第二限位块6-3-3上固定安装有第一限位块6-3-2；所述的固定座6-3使用螺钉通过固定座安装孔6-3-4与外罩1建立连接安装；所述的中心固定轴6-4的一端安装在固定座6-3的固定座轴孔6-3-1内，扭簧6-2套装在中心固定轴6-4上，连杆6-1的连杆轴孔6-1-2套装在中心固定轴6-4的另一端；所述的扭簧6-2通过扭簧限位块6-1-1和第二限位块6-3-3限定安装位置；所述的连杆6-1绕着中心固定轴6-4的旋转位置通过第一限位块6-3-2限定。如此设置，首先将固定座6-3使用螺钉通过固定座安装孔6-3-4安装在外罩1的内部，将中心固定轴6-4的一端安装在固定座6-3的连杆轴孔6-1-2内，然后将扭簧2的旋转中心套装在中心固定轴6-4上，并利用扭簧限位块6-1-1固定扭簧2的一侧端部的安装位置，最后将连杆6-1的连杆轴孔6-1-2套装在中心固定轴6-4上，将扭簧6-2的另一侧端部通过第二限位块6-3-3限定安装位置，实现连杆6-1、扭簧6-2和固定座6-3通过中心固定轴6-4安装；由于扭簧6-2固定在连杆6-1和固定座6-3之间，使得铰链6具有一定的刚度，固定座6-3上的第一限位块6-3-2可限制连杆6-1绕着中心固定轴6-4在一定的角度内旋转，进而使得盘刀2可适应地形并保证两个盘刀2同时切削采样，提高了采样效率。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：包括外罩(1)、盘刀(2)、弹性骨架(3)、编织布(4)、电机(5)、铰链(6)和送样管道(7)，所述的外罩(1)为圆台状的壳体，外罩(1)的顶端中心处与送样管道(7)连通；所述的铰链(6)固定安装在外罩(1)内部的顶端；所述的电机(5)固定安装在铰链(6)上，电机(5)为外转子储能电机，盘刀(2)通过安装在电机(5)的外转子上与外罩(1)建立连接安装；所述的弹性骨架(3)均匀分布在外罩(1)的底端圆周上构成弹性圆环带；所述的编织布(4)套装在弹性骨架(3)构成的弹性圆环带外侧。

2.权利要求1所述的机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：所述的盘刀(2)成对对称布置在外罩(1)内，一对盘刀(2)以外罩(1)的中心轴为对称轴。

3.根据权利要求1所述的机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：所述的弹性骨架(3)包括弹簧片(3-1)和弧形块(3-2)，弹簧片(3-1)的一端焊接安装在弧形块(3-2)的中部。

4.根据权利要求3所述的机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：所述的弹性骨架(3)通过弹簧片(3-1)的另一端焊接安装在外罩(1)上；所述弹性骨架(3)的数量为4-20个，并且所述弹性骨架(3)均匀焊接在外罩(1)的底端圆周上构成弹性圆环带。

5.根据权利要求3所述的机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：所述的编织布(4)为圆环状，编织布(4)的内环圆周和外环圆周上均缝制有弹性绳，编织布(4)的内环弹性绳套装在外罩(1)与弹簧片(3-1)的焊接连接处，编织布(4)的外环弹性绳套装在由弧形块(3-2)构成的圆周上。

6.根据权利要求1所述的机械式自适应地形的小行星表面星壤采样装置，其特征在于：所述的铰链(6)包括连杆(6-1)、扭簧(6-2)、固定座(6-3)和中心固定轴(6-4)；所述的连杆(6-1)的一端安装有圆弧状的扭簧限位块(6-1-1)和开有连杆轴孔(6-1-2)，连杆(6-1)的另一端安装有电机安装孔(6-1-3)，所述的电机(5)安装在电机安装孔(6-1-3)内；所述的固定座(6-3)为铰接座，固定座(6-3)的安装部上开有固定座安装孔(6-3-4)，固定座(6-3)的铰接部上开有固定座轴孔(6-3-1)，并且固定座(6-3)的铰接部上固定安装有第二限位块(6-3-3)，第二限位块(6-3-3)上固定安装有第一限位块(6-3-2)；所述的固定座(6-3)使用螺钉通过固定座安装孔(6-3-4)与外罩(1)建立连接安装；所述的中心固定轴(6-4)的一端安装在固定座(6-3)的固定座轴孔(6-3-1)内，扭簧(6-2)套装在中心固定轴(6-4)上，连杆(6-1)的连杆轴孔(6-1-2)套装在中心固定轴(6-4)的另一端；所述的扭簧(6-2)通过扭簧限位块(6-1-1)和第二限位块(6-3-3)限定安装位置；所述的连杆(6-1)绕着中心固定轴(6-4)的旋转位置通过第一限位块(6-3-2)限定。

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