CN117760778A - 一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无钻机仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，包括：月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统、缆绳存取及能量供给系统和壤岩储放及辅助钻进系统，月壤钻探取样系统用于钻进月壤层或壤中岩块层，并获取月壤/岩样品；月岩钻探取样系统用于钻进月岩层或壤中岩块层，并获取月岩样品；缆绳存取及能量供给系统为本发明整体各项动作的顺利实施提供能量；壤岩储放及辅助钻进系统辅助月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统完成钻进取样和样品储放操作。本发明创新性地采取“遇壤取壤，遇岩取岩”的思路，分别设计了用于钻进取壤的月壤钻探取样系统和用于钻进取岩的月岩钻探取样系统，提高了本系统对月层复杂环境的适应性。

Description

一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统

技术领域

本发明涉及月球、火星等地外星体探索与钻探技术领域，具体涉及一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统。

背景技术

太空探索拓宽了人类对宇宙的了解和认识，促进了科学技术的进步，并对未来人类社会的发展提供了新的可能性。目前的太空探索主要依赖于载人和无人探测器两种手段。载人探索主要通过航天飞机、国际空间站和计划中的月球和火星任务来实现。载人探索可以直接观测和研究太空环境，收集样本，并进行实时实验和技术验证。无人探测器则通过发射到太空的无人探测器，例如探测车和卫星，进行科学观测和勘测，并将其他星球和宇宙的数据与图像发送回地球。此外，太空探索还利用了先进的太空望远镜，如哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜，来观测宇宙中的天体现象和背景辐射。无论是载人探索还是无人勘测，要想更为详细地了解地外星体的结构组成及其性质差异，只有通过取样试验与分析才是最为直观和有效的手段，而获取这些样品的唯一手段是钻探。

从上世纪50年代开始，苏联和美国先后率先开展太空探索，投入大量资源，对月球、火星以及太阳系其他行星及其卫星开展观测与研究，并实现了载人登月和月样采集和返回。在月球钻探取样机具方面，研发了螺旋钻机、气动钻机、超声波钻机、仿生钻机等一系列、不同钻进采样原理的钻机，积累了大量的研发与实践经验。其中，相比于其他类型的钻机，受生物启发的仿生钻机无论是在结构布局还是在能量利用方面都具有天然的优势。随后，欧盟国家、日本等国家也陆续开展了有关地外星体钻探取样技术的研究。相比国外，我国在该领域起步较晚，从本世纪初期开始，开展月球钻探取样的相关研究，无论是在资金投入、技术积累，还是在应用实践方面，都存在不足之处。但我国相关技术的研发进展却很快，用近二十年间就实现了无人登月取样的喜人成绩。同时，也应看到，面对低重力、真空、温度差异大、高辐射的月面环境以及月层性质未知、能量供应有限、远距离通信与控制延迟等问题，目前月球钻探取样技术仍存在钻探机具重量大、钻进过程动作多致使的自动化复杂、孔壁不稳定成孔难、月壤扰动大、壤中岩块的进尺与取样难、月壤(岩)样品保序储样难、容易孔斜、钻头碎岩热散热困难等难题。为了有效解决这样的问题，发明人提出一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样技术，以生物自平衡自适应特性为基础，采取“遇壤取壤，遇岩取岩”的策略，在首创的双钻头自平衡钻进技术基础上，又独创了孔壁强化、岩屑排除、钻头冷却等关键技术，无需月面着陆器或漫游车提供钻压，可实现自主钻进，自主变向，自主采样等功能，进一步突破钻深限制，为我国月球钻探取样技术的进步与发展贡献力量，为进一步探索月球提供更多的样品和信息。

发明内容

本发明提出了一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统，旨在解决目前月球钻探取样技术中存在的钻探机具重量大、钻进过程动作多致使的自动化复杂、孔壁不稳定成孔难、月壤扰动大、壤中岩块的进尺与取样难、月壤/岩样品保序储样难、容易孔斜、钻头碎岩热散热困难等难题。

一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统，包括月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统、缆绳存取及能量供给系统和壤岩储放及辅助钻进系统；

月壤钻探取样系统用于钻进月壤层或壤中岩块层，并获取月壤/岩样品；

月岩钻探取样系统用于钻进月岩层，并获取月岩样品；

缆绳存取及能量供给系统为月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统和壤岩储放及辅助钻进系统实施提供能量；

壤岩储放及辅助钻进系统辅助月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统完成钻进取样和样品储放操作。

优选的，月壤钻探取样系统包括第一钻进机构、第一加压机构、第一辅助取样机构、第一增阻行走机构、第一孔壁强化机构和第一控制机构，第一钻进机构、第一加压机构、第一辅助取样机构、第一增阻行走机构、第一孔壁强化机构和第一控制机构依次连接；

第一钻进机构包括取壤内钻头、取壤外钻头、第一相变吸热材料、取壤袋、取壤筒、取壤外钻头接头、取壤内钻头传动轴、取壤外钻头传动轴、减阻防尘垫、取壤外钻头隔扭轴承外卡、第一隔扭轴承、取壤外钻头隔扭轴承内卡、取壤外钻头驱动电机下接头、取壤外钻头转速编码器、取壤外钻头驱动电机、取壤内钻头驱动电机下接头、取壤内钻头驱动电机、取壤外钻头传动轴卡环、取壤内钻头转速编码器、取壤内钻头驱动电机上接头；

取壤内钻头与取壤筒同轴固定连接，取壤筒与取壤内钻头传动轴同轴固定连接，取壤内钻头传动轴与取壤内钻头驱动电机的转子通过销键相配合，取壤外钻头与取壤外钻头接头同轴固定连接，取壤外钻头接头与取壤外钻头传动轴同轴固定连接，取壤外钻头传动轴与取壤外钻头驱动电机的转子通过销键相配合，取壤外钻头传动轴卡环与取壤外钻头传动轴上端螺纹连接，减阻防尘垫与取壤外钻头传动轴同轴活动连接，第一隔扭轴承设置于取壤外钻头驱动电机下接头和取壤外钻头传动轴之间，并与其同轴紧密连接，取壤外钻头隔扭轴承外卡与取壤外钻头驱动电机下接头同轴固定连接，取壤外钻头隔扭轴承内卡与取壤外钻头传动轴同轴固定连接，取壤外钻头驱动电机下接头、取壤外钻头驱动电机、取壤内钻头驱动电机下接头、取壤内钻头驱动电机和取壤内钻头驱动电机上接头依次同轴固定连接，取壤外钻头转速编码器与取壤外钻头驱动电机下接头固定连接，取壤内钻头转速编码器与取壤内钻头驱动电机下接头固定连接；

取壤内钻头和取壤外钻头上分别设置有第一相变材料储放仓和第二相变材料储放仓，且其内均设置有第一相变吸热材料；

取壤袋设置在由取壤内钻头和取壤筒所组成的空腔内，取壤内钻头内壁设置有防脱落斜面，取壤袋由上部呈波纹筒状的柔性材料和下部呈圆筒状的刚性材料组成，且其上设置有只可以向内翻折的单向活动扇叶；

第一加压机构包括：第一钻压调节轴承挡环、第一传压隔扭轴承、取壤内钻头传动轴卡环、第一钻压调节传动丝杠、第一钻压调节驱动电机、第一钻压调节驱动丝筒、第一钻压调节驱动丝筒下卡环、第一钻压调节驱动丝筒上卡环、取壤袋推出驱动电机下接头；

取壤内钻头驱动电机上接头、第一钻压调节驱动电机和取壤袋推出驱动电机下接头依次同轴固定连接，第一传压隔扭轴承设置在取壤内钻头传动轴和第一钻压调节传动丝杠之间，第一钻压调节轴承挡环与第一钻压调节传动丝杠同轴固定连接，取壤内钻头传动轴卡环与取壤内钻头传动轴的端部固定连接，第一传压隔扭轴承被限制在第一钻压调节轴承挡环和第一钻压调节传动丝杠之间，第一钻压调节传动丝杠与第一钻压调节驱动丝筒螺纹连接，第一钻压调节驱动丝筒与第一钻压调节驱动电机通过销键相配合，且第一钻压调节驱动丝筒的上下端部分别螺纹连接有第一钻压调节驱动丝筒上卡环和第一钻压调节驱动丝筒下卡环；

取壤内钻头驱动电机上接头上设置有第一导向槽，第一钻压调节传动丝杠上设置有第一导向块，第一导向块与第一导向槽相配合；

第一辅助取样系统包括取壤袋推出驱动电机、取壤袋推出驱动电机丝杆和取壤袋推出丝筒，取壤袋推出驱动电机下接头与取壤袋推出驱动电机同轴固定连接，取壤袋推出驱动电机转子与取壤袋推出驱动电机丝杆同轴固定连接，取壤袋推出驱动电机丝杆与取壤袋推出丝筒同轴螺纹连接，第一钻压调节传动丝杠上设置有第二导向槽，取壤袋推出丝筒上设置有第二导向块，第二导向块与第二导向槽相配合；

第一增阻行走机构包括：自行走活动外壳、自行走驱动电机、自行走驱动丝杆、自行走增阻电机、自行走增阻锥、自行走增阻块、自行走增阻外壳和自行走增阻锥驱动丝杆；

取壤袋推出驱动电机与自行走活动外壳同轴固定连接，自行走活动外壳与自行走驱动电机滑动连接，自行走驱动丝杆与自行走活动外壳螺纹连接，并与自行走驱动电机同轴固定连接，自行走驱动电机与自行走增阻电机同轴固定连接，自行走增阻电机与自行走增阻锥驱动丝杆同轴固定连接，自行走增阻锥驱动丝杆与自行走增阻锥螺纹连接，自行走增阻电机与自行走增阻外壳同轴固定连接，自行走增阻外壳上环形均布有6个增阻块通过窗口，自行走增阻块也环形均布有6个，自行走增阻块滑动连接于增阻块通过窗口中，自行走增阻锥上环形均布有6个第一梯形凸块，自行走增阻块上设置有第一梯形滑道，第一梯形凸块滑动套合于第一梯形滑道中，以此将自行走增阻锥和自行走增阻块进行运动关联；

第一孔壁强化机构包括：孔壁强化腔、孔壁强化薄膜、孔壁强化传扭电机、孔壁强化传扭齿轮、孔壁强化传扭齿轮轴、孔壁强化传扭滚轮、孔壁强化传动绳、孔壁强化摩擦接触轮、孔壁强化传动轴；

孔壁强化腔上下两端分别与自行走活动外壳和自行走增阻外壳同轴固定连接，孔壁强化腔上设置有孔壁强化薄膜放置室、齿轮轴安装座和第一窗口，孔壁强化薄膜放置在孔壁强化薄膜放置室内，孔壁强化摩擦接触轮安装于第一窗口内，孔壁强化传扭齿轮轴转动连接在齿轮轴安装座上，孔壁强化传扭齿轮和孔壁强化传扭滚轮均与孔壁强化传扭齿轮轴同轴固定连接，孔壁强化传扭电机与孔壁强化腔同轴固定连接，孔壁强化传扭电机与孔壁强化传扭齿轮齿轮啮合连接，孔壁强化传动轴转动安装于第一窗口，孔壁强化摩擦接触轮与孔壁强化传动轴固定连接，孔壁强化摩擦接触轮与孔壁强化传扭滚轮之间通过孔壁强化传动绳进行运动关联，孔壁强化摩擦接触轮与孔壁强化薄膜始终处于接触状态；

在孔壁强化薄膜放置室的下方设置有强化薄膜滑出斜面，初始状态下，由于强化薄膜滑出斜面对孔壁强化薄膜的阻挡作用，仅依靠孔壁强化薄膜自身重力是无法脱离孔壁强化薄膜放置室的，只有在工作时，借助和孔壁强化摩擦接触轮之间存在的摩擦阻力，才能驱动孔壁强化薄膜脱离孔壁强化薄膜放置室，并与孔壁紧密贴合，以此完成对孔壁的强化过程；

孔壁强化薄膜整体呈现为带缺口的圆筒状，直径大于钻孔直径，且其外表面设置有许多增阻凸包，孔壁强化薄膜以压缩的状态放置在孔壁强化薄膜放置室内，当孔壁强化薄膜滑出孔壁强化薄膜放置室时，就会依靠自身张力恢复原状，并与孔壁紧密贴合；

第一控制机构包括：控制腔、控制电路板、太阳能电池和多芯缆绳，控制腔与孔壁强化腔同轴固定连接，且控制腔内设置有用于控制该系统各项动作及实现能量存储与供给的控制电路板和太阳能电池，控制腔和多芯缆绳固定连接，多芯缆绳与缆绳存取及能量供给系统相连，控制腔外壁上设置有加压台阶；

月壤钻探取样系统设置有两组相同的第一增阻行走机构和第一孔壁强化机构。

优选的，月岩钻探取样系统包括第二钻进机构、第二加压机构、第二辅助取样机构、第二增阻行走机构、第二孔壁强化机构、第二控制机构和岩屑排除机构；第二钻进机构、岩屑排除机构、第二加压机构、第二辅助取样机构、第二增阻行走机构、第二孔壁强化机构和第二控制机构依次连接；

第二钻进机构包括：取岩内钻头、取岩外钻头、陶瓷耐磨环、内吞式岩屑排出接头、取岩外钻头传动轴、岩心筒、取岩外钻头轴承外卡环、第二隔扭轴承、取岩外钻头轴承内卡环、取岩外钻头驱动电机、取岩外钻头传动轴卡环、取岩内钻头传动轴、取岩内钻头驱动电机下接头、取岩内钻头驱动电机、取岩内钻头驱动电机上接头、第二相变吸热材料；

取岩内钻头、岩心筒、取岩内钻头传动轴之间依次同轴固定连接，取岩内钻头传动轴与取岩内钻头驱动电机的转子通过销键配合连接，取岩外钻头与取岩外钻头传动轴同轴固定连接，取岩外钻头传动轴与取岩外钻头驱动电机通过销键配合连接，取岩外钻头与内吞式岩屑排出接头同轴转动连接，且在两者之间设置有陶瓷耐磨环，内吞式岩屑排出接头与取岩外钻头传动轴之间设置有第二隔扭轴承，取岩外钻头轴承外卡环与内吞式岩屑排出接头固定连接，取岩外钻头轴承内卡环与取岩外钻头传动轴固定连接，内吞式岩屑排出接头与取岩外钻头驱动电机同轴固定连接，取岩外钻头驱动电机、取岩内钻头驱动电机下接头、取岩内钻头驱动电机和取岩内钻头驱动电机上接头之间依次同轴固定连接，取岩外钻头传动轴的端部设置有取岩外钻头传动轴卡环；

在取岩内钻头和取岩外钻头上分别设置有环形切削齿，取岩内钻头和取岩外钻头上设置有第三相变材料储放仓和第四相变材料储放仓，且在其内放置有第二相变吸热材料；

月岩钻探取样系统中的第二辅助取样机构与月壤钻探取样系统中第一辅助取样机构具有相同的驱动原理，其不同之处在于：月岩钻探取样系统中的第二辅助取样机构，将取壤袋推出丝筒替换为岩心折断及推出丝杆，岩心折断及推出丝杆其外形设计为半开口的薄壁圆筒，且内壁面为锥面；

岩屑排除机构包括：取岩外钻头、内吞式岩屑排出接头、岩屑排出筒盖、定向敲击锤、敲击锤安装板、岩屑排出筒盖开合传动轴、岩屑排出筒盖开合推力轴、岩屑排出筒盖开合驱动电机；

内吞式岩屑排出接头内设置有用于储放岩屑的岩屑储放腔，岩屑储放腔上端平台设置在内吞式岩屑排出接头的端部附近，岩屑储放腔上端平台上环形均布有6个振动传递基座，定向敲击锤也环形设置有6个，并与敲击锤安装板转动连接，其锤头与振动传递基座相接触，敲击锤安装板与取岩外钻头传动轴固定连接，取岩外钻头与内吞式岩屑排出接头同轴固定连接，两者内部均环形均布有3条岩屑运移通道，且通道处于连通状态，岩屑入口设置于取岩外钻头的外侧壁，岩屑出口与内吞式岩屑排出接头的岩屑储放腔相连通，岩屑储放腔上端平台与岩屑排出筒盖开合驱动电机固定连接，岩屑排出筒盖开合传动轴与岩屑排出筒盖开合驱动电机螺纹连接，岩屑排出筒盖开合推力轴与岩屑排出筒盖开合传动轴转动连接，岩屑排出筒盖与岩屑排出筒盖开合推力轴转动连接，内吞式岩屑排出接头的侧壁设置有第二窗口，通过第二窗口，将岩屑储放腔与月岩钻探取样系统的外部相连通，岩屑排出筒盖转动连接于第二窗口内；

月岩钻探取样系统中设置的第二加压机构、第二增阻行走机构、第二孔壁强化机构和第二控制机构与月壤钻探取样系统中所阐述的第一加压机构、第一增阻行走机构、第一孔壁强化机构和第一控制机构具有相同的结构。

优选的，缆绳存取及能量供给系统包括：卷盘基座升降架、卷盘基座升降电机、卷盘基座、第一平面推力轴承、第一导向轮支架、第二导向轮支架、第三导向轮支架、第四导向轮支架、第五导向轮支架、第六导向轮支架、第三隔扭轴承、第三隔扭轴承限位圈、第四隔扭轴承、第四隔扭轴承限位圈、水平导向轮、竖直导向轮、卷盘驱动电机、第一卷盘、第二卷盘、第五隔扭轴承、取壤供能缆绳、取岩供能缆绳、第一圆筒型太阳能蓄能器、电磁传动换向件、第一配合槽口、第二配合槽口、第二圆筒型太阳能蓄能器；

卷盘基座升降架与壤岩储放及辅助钻进系统固定相连，卷盘基座升降电机设置于卷盘基座升降架的内腔，并与卷盘基座升降架固定相连，卷盘基座升降架上设置有第三导向槽，卷盘基座上设置有第三导向块，卷盘基座升降架与卷盘基座通过第三导向槽和第三导向块的相互配合实现滑动连接，卷盘基座与卷盘基座升降电机螺纹连接，第一导向轮支架、第二导向轮支架、第三导向轮支架、第四导向轮支架、第五导向轮支架、第六导向轮支架均固定连接于卷盘基座，且位于同一平面内，其上依次间隔、转动连接有水平导向轮和竖直导向轮，取壤供能缆绳和取岩供能缆绳从水平导向轮和竖直导向轮形成的通道穿过，卷盘基座上设置有用于安装第五导向轮支架的第五导向轮支架安装座，第五导向轮支架上设置有用于安装第六导向轮支架的第六导向轮支架安装座，第五导向轮支架与第五导向轮支架安装座之间设置有第三隔扭轴承，并在第三隔扭轴承之间设置有第三隔扭轴承限位圈，第六导向轮支架与第六导向轮支架安装座之间设置有第四隔扭轴承，并在两个第四隔扭轴承之间设置有第四隔扭轴承限位圈；

第二卷盘与卷盘基座之间设置有第一平面推力轴承，卷盘驱动电机与卷盘基座固定连接，电磁传动换向件与卷盘驱动电机的外壳固定连接，第一卷盘、第二卷盘与卷盘驱动电机之间设置有第五隔扭轴承，第一圆筒型太阳能蓄能器与卷盘驱动电机的静止端固定连接，第一卷盘内存储有取壤供能缆绳，第二卷盘内存储有取岩供能缆绳，第一卷盘上环形均布有6个与电磁传动换向件相配合的第一配合槽口，第二卷盘上环形均布有6个与电磁传动换向件相配合的第二配合槽口；

卷盘基座上还设置有齿形轨道、限位挡柱、滑动导槽，作为连接壤岩储放及辅助钻进系统中辅助钻进组的接口以及对月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统进行位置调换的辅助设置；

第一圆筒型太阳能蓄能器所产生和存储的能量，将分别通过取壤供能缆绳和取岩供能缆绳，对月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统进行能量供应。

优选的，壤岩储放及辅助钻进系统包括：钻探仓、支撑轮组、锚固分离组、辅助储样组、第一壤岩储放仓、辅助钻进组、第二壤岩储放仓和减阻滚轴，辅助储样组由辅助储样驱动电机、第一驱动丝杆、第一滑轨盖板、第一滑轨和第一滑块组成，辅助钻进组由辅助钻进电机、第二驱动丝杆、第二滑轨、第二滑块、位置调整电机、位置调整驱动齿轮和第二滑轨盖板组成；

支撑轮组与钻探仓固定连接，并在钻探仓的四角均设置一组，锚固分离组与钻探仓固定连接，并设置在靠近月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统的一侧，辅助储样组整体固定连接于钻探仓，且在钻探仓的两侧分别设置有一组，辅助储样驱动电机、第一滑轨与钻探仓固定连接，第一驱动丝杆与辅助储样驱动电机同轴固定连接，第一滑块与第一驱动丝杆螺纹连接，第一滑块与第一滑轨滑动连接，第一滑轨的两端设置第一滑轨盖板；

辅助钻进组整体运动连接于缆绳存取及能量供给系统，且设置有两组，分别用于辅助月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统实现钻进取样，第二滑轨上设置有辅助钻进组连接凸块，辅助钻进组连接凸块与缆绳存取及能量供给系统中的滑动导槽滑动连接，辅助钻进电机、位置调整电机固定连接于第二滑轨的上端平台，第二滑轨盖板与第二滑轨的下端固定连接，第二驱动丝杆与辅助钻进电机同轴固定连接，第二驱动丝杆与第二滑轨、第二滑轨盖板转动连接，第二滑块与第二驱动丝杆螺纹连接，第二滑块与第二滑轨滑动连接，第二滑块上设置有半圆形卡口，半圆形卡口与月壤钻探取样系统中的加压台阶配合连接，位置调整驱动齿轮与位置调整电机的转轴固定连接，并与缆绳存取及能量供给系统中的齿形轨道配合连接；

第一壤岩储放仓固定连接于钻探仓，第二壤岩储放仓设置于第一壤岩储放仓之上，第一壤岩储放仓和第二壤岩储放仓的结构均为多层套筒设计，整体呈现为槽口状，内部设计有用于减小样品在移动过程中受到摩擦阻力大小的减阻滚轴；

第二圆筒型太阳能蓄能器固定连接于卷盘基座，其所产生和存储的能量，则用于维持壤岩储放及辅助钻进系统的正常运转。

优选的，第一壤岩储放仓与第二壤岩储放仓进行错位设置。

本发明的有益效果：

1.创新性地采取“遇壤取壤，遇岩取岩”的思路，分别设计了用于钻进取壤的月壤钻探取样系统和用于钻进取岩或取壤中岩的月岩钻探取样系统，提高了本系统对月层复杂环境的适应性；

2.钻进取壤时，通过将取壤内钻头和取壤外钻头的钻头切削齿设置为带弧面的锥形，并在其上设置减阻导槽，减小了切入月壤过程中钻头受到的摩擦阻力，进而使其更容易切入月壤，实现钻进；

3.通过套合设置多个设计有单向活动扇叶的取壤袋，可实现多个回次的钻进取样，并在取样过程中，完成对月壤样品采集、分离、封装和有序储放的功能；

4.钻进取岩时，通过在取岩内钻头和取岩外钻头上设置环形切削齿，减小了钻头与岩石的接触面积，增大了钻进比压和岩石破碎的自由面，更容易使岩石发生损伤开裂，实现钻进，同时产生较传统钻头低的热量；

5.钻进取岩时，通过设置岩屑排除机构，将钻进过程中产生的岩屑收集于岩屑储放腔内，避免了因重复破碎而导致的钻头磨损，提高了钻头寿命和钻进效率；

6.通过将月岩钻探取样系统中的岩心折断及推出丝杆的一端设计为半开口的薄壁圆筒，且内壁面为锥面，可有效卡断岩心，将岩心与基岩分离；

7.通过在取壤内钻头、取壤外钻头、取岩内钻头和取岩外钻头内设置相变材料储放仓，并在其中放置相变吸热材料，以此及时吸收钻头在钻进取样过程产生的热量，减缓钻头和钻具的温升速度，有利于控制钻具温度低于允许温度的上限，有效避免了钻头因高温而出现的非正常磨损；

8.通过在月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统中设置孔壁强化机构，在连续钻进过程中，实现了对孔壁的强化加固，为钻进取样的顺利实施提供了稳定、安全的孔内条件；

9.通过在缆绳存取及能量供给系统中设置电磁传动换向件，达到了单电机独立驱动两个卷盘的目的，简化了系统结构，同时也降低了能耗。

10.通过设置多组导向轮支架，并在其上安装多组水平导向轮和竖直导向轮，完成了对多芯缆绳的导向与定位；

11.通过设置辅助钻进组，并将其与缆绳存取及能量供给系统中的齿形轨道和滑动导槽相配合，实际钻进中，根据月层壤岩性质的不同，可实现月壤钻探取样系统以及月岩钻探取样系统位置的任意调换，以便更为有效地完成钻进和取样；

12.通过在壤岩储放仓内设置众多减阻滚轴，可有效降低样品在存入其中时受到的摩擦阻力。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明月壤钻探取样系统的剖视图。

图3为本发明月壤钻探取样系统第一钻进机构的剖视图。

图4为图3中A处局部放大示意图。

图5为本发明月壤钻探取样系统取壤内钻头和取壤外钻头的立体示意图。

图6为本发明月壤钻探取样系统取壤袋的透视图。

图7为本发明月壤钻探取样系统第一加压机构的剖视图。

图8为本发明月壤钻探取样系统第一加压机构的立体剖视图。

图9为本发明月壤钻探取样系统第一辅助取样机构的立体剖视图。

图10为本发明月壤钻探取样系统第一行走增阻机构的立体剖视图。

图11为本发明月壤钻探取样系统第一行走增阻机构中自行走增阻块和自行走增阻锥装配示意图。

图12为本发明月壤钻探取样系统第一孔壁强化机构的立体剖视图。

图13为图12中B处局部放大示意图。

图14为本发明月壤钻探取样系统第一孔壁强化机构中孔壁强化薄膜的立体示意图。

图15为本发明月壤钻探取样系统第一控制机构的立体示意图。

图16为本发明月壤钻探取样系统交替钻进工况原理图。

图17为本发明月壤钻探取样系统孔内增阻行走工况原理图。

图18为本发明月岩钻探取样系统的剖视图。

图19为本发明月岩钻探取样系统第二钻进机构的剖视图。

图20为本发明月岩钻探取样系统取岩内钻头和取岩外钻头剖面图的立体示意图。

图21为本发明月岩钻探取样系统中岩心折断及推出丝杆的立体示意图。

图22为本发明月岩钻探取样系统岩屑排除机构的剖视图。

图23为本发明月岩钻探取样系统岩屑排除机构的岩屑运移路径示意图。

图24为本发明缆绳存取及能量供给系统的立体示意图。

图25为图24的立体剖视图。

图26为图25中C处局部放大示意图。

图27为图25中D处局部放大示意图。

图28为图25中E处局部放大示意图。

图29为本发明缆绳存取及能量供给系统中卷盘基座升降架和卷盘基座配合关系示意图。

图30为本发明缆绳存取及能量供给系统中第二卷盘、卷盘驱动电机和电磁传动换向件的装配示意图。

图31为本发明缆绳存取及能量供给系统中第一卷盘、第二卷盘、卷盘驱动电机和电磁传动换向件的装配透视图。

图32为本发明壤岩储放及辅助钻进系统的立体示意图。

图33为将图32中的钻探仓隐藏时的立体示意图。

图34为本发明壤岩储放及辅助钻进系统中辅助储样组的立体示意图。

图35为本发明壤岩储放及辅助钻进系统中辅助钻进组的立体示意图。

图36为本发明壤岩储放及辅助钻进系统中第一壤岩储放仓的立体剖视图。

图37为本发明壤岩储放及辅助钻进系统中第一壤岩储放仓与第二壤岩储放仓的装配示意图

图38为本发明壤岩样品储放原理示意图。

具体实施方式

请查阅图1，一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统，包括月壤钻探取样系统1、月岩钻探取样系统2、缆绳存取及能量供给系统3和壤岩储放及辅助钻进系统4。图1中的a、b子图，分别展示了无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统的立体示意图，和隐藏钻探仓401时，其内部结构的立体示意图；

请查阅图2，月壤钻探取样系统1包括第一钻进机构11、第一加压机构12、第一辅助取样机构13、第一增阻行走机构14、第一孔壁强化机构15和第一控制机构16，第一钻进机构11、第一加压机构12、第一辅助取样机构13、第一增阻行走机构14、第一孔壁强化机构15和第一控制机构16依次连接；

请查阅图3，第一钻进机构11包括取壤内钻头101、取壤外钻头102、第一相变吸热材料103、取壤袋104、取壤筒105、取壤外钻头接头106、取壤内钻头传动轴107、取壤外钻头传动轴108、减阻防尘垫109、取壤外钻头隔扭轴承外卡110、第一隔扭轴承111、取壤外钻头隔扭轴承内卡112、取壤外钻头驱动电机下接头113、取壤外钻头转速编码器114、取壤外钻头驱动电机115、取壤内钻头驱动电机下接头116、取壤内钻头驱动电机117、取壤外钻头传动轴卡环118、取壤内钻头转速编码器119、取壤内钻头驱动电机上接头120；

请查阅图3，取壤内钻头101与取壤筒105同轴固定连接，取壤筒105与取壤内钻头传动轴107同轴固定连接，取壤内钻头传动轴107与取壤内钻头驱动电机117的转子通过销键相配合。工作时，由取壤内钻头驱动电机117驱动取壤内钻头传动轴107发生转动，进而带动取壤筒105及取壤内钻头101也发生转动。取壤外钻头102与取壤外钻头接头106同轴固定连接，取壤外钻头接头106与取壤外钻头传动轴108同轴固定连接。取壤外钻头传动轴108与取壤外钻头驱动电机115的转子通过销键相配合。工作时，由取壤外钻头驱动电机115驱动取壤外钻头传动轴108发生转动，进而带动取壤外钻头接头106及取壤外钻头102也发生转动。取壤外钻头传动轴卡环118与取壤外钻头传动轴108上端螺纹连接，以此保证取壤外钻头传动轴108在工作时不会产生轴向的滑动，脱离该钻探系统。减阻防尘垫109与取壤外钻头传动轴108同轴活动连接，以此减小此处转动部件与静止部件之间的摩擦阻力。第一隔扭轴承111设置于取壤外钻头驱动电机下接头113和取壤外钻头传动轴108之间，并与其同轴紧密连接，以此使得取壤外钻头驱动电机下接头113及其上侧部件免受取壤外钻头传动轴108转动作用的影响。同时，为防止第一隔扭轴承111在系统工作时因受到振动作用而脱落，将取壤外钻头隔扭轴承外卡110与取壤外钻头驱动电机下接头113同轴固定连接，取壤外钻头隔扭轴承内卡112与取壤外钻头传动轴108同轴固定连接，以此限制第一隔扭轴承111在轴向上的错动。取壤外钻头驱动电机下接头113、取壤外钻头驱动电机115、取壤内钻头驱动电机下接头116、取壤内钻头驱动电机117和取壤内钻头驱动电机上接头120依次同轴固定连接。取壤外钻头转速编码器114与取壤外钻头驱动电机下接头113固定连接，取壤内钻头转速编码器119与取壤内钻头驱动电机下接头116固定连接，分别用于监测取壤外钻头传动轴108和取壤内钻头传动轴107的转动速度。在实际钻进取样的过程中，通过监测并调整内外钻头的转动速度，可以有效地控制钻进速度、避免钻进事故、优化钻进工艺；

请查阅图4和图5，取壤内钻头101和取壤外钻头102上分别设置有第一相变材料储放仓153和第二相变材料储放仓154，且其内均设置有第一相变吸热材料103，用以吸收在钻进月壤过程中，取壤内钻头101和取壤外钻头102所产生的热量，保证钻头始终处于良好的工作状态，避免出现非正常磨损。为了更有效地切入月壤并减小此过程中的摩擦阻力，将钻头切削齿155设置为带弧面的锥形，同时在取壤内钻头101和取壤外钻头102上设置减阻导槽156；

请查阅图3、图4和图6，取壤袋104设置在由取壤内钻头101和取壤筒105所组成的空腔内。取壤内钻头101内壁设置有防脱落斜面157，以此保证取壤袋104在初始状态下，不会因受到自身重力的影响而脱离该钻探系统。取壤袋104由上部呈波纹筒状的柔性材料和下部呈圆筒状的刚性材料组成，且其上设置有只可以向内翻折的单向活动扇叶158。如图6中的a、b子图所示，实际钻进中，月壤样品推动取壤袋104上的单向活动扇叶158向内翻折，进入取壤袋104，随着钻进深度的增加，更多的样品进入取壤袋104，将取壤袋104的体积进一步伸展，直至达到取壤袋104的容量上限。此时，将该月壤钻探取样系统1整体上提，取壤袋104中的样品会顺势带动单向活动扇叶158向外翻折，恢复初始状态，关闭样品脱离取壤袋104的路径，进而完成一个钻进回次的取样动作；

更进一步说明，取壤袋104可根据钻进深度及取样多少，套合设置有数个，并在完成取样后，最内侧的取壤袋104及其内部的样品将由取壤袋推出丝筒125推出月壤钻探取样系统1，而剩余的取壤袋104则依靠自身弹性恢复至原状，为下一回次的钻进取样做准备；

请查阅图7和图8，第一加压机构12包括：第一钻压调节轴承挡环121、第一传压隔扭轴承122、取壤内钻头传动轴卡环123、第一钻压调节传动丝杠124、第一钻压调节驱动电机126、第一钻压调节驱动丝筒127、第一钻压调节驱动丝筒下卡环128、第一钻压调节驱动丝筒上卡环129、取壤袋推出驱动电机下接头130；

请查阅图7和图8，取壤内钻头驱动电机上接头120、第一钻压调节驱动电机126和取壤袋推出驱动电机下接头130依次同轴固定连接。第一传压隔扭轴承122设置在取壤内钻头传动轴107和第一钻压调节传动丝杠124之间，且与其紧密配合，以此避免第一钻压调节传动丝杠124及其上侧部件免受取壤内钻头传动轴107转动作用的影响。同时，为防止第一传压隔扭轴承122在系统工作时因受到振动作用而脱落，将第一钻压调节轴承挡环121与第一钻压调节传动丝杠124同轴固定连接，将取壤内钻头传动轴卡环123与取壤内钻头传动轴107的端部固定连接，使得第一传压隔扭轴承122被限制在第一钻压调节轴承挡环121和第一钻压调节传动丝杠124之间。通过这样的设置，也限制了取壤内钻头传动轴107在轴向上的错动，保证了第一钻压调节传动丝杠124通过取壤内钻头传动轴107向取壤内钻头101传递压力时的准确性和时效性。第一钻压调节传动丝杠124与第一钻压调节驱动丝筒127螺纹连接，第一钻压调节驱动丝筒127与第一钻压调节驱动电机126通过销键相配合，且第一钻压调节驱动丝筒127的上下端部分别螺纹连接有第一钻压调节驱动丝筒上卡环129和第一钻压调节驱动丝筒下卡环128，以此限制第一钻压调节驱动丝筒127在轴向上的错动。

请查阅图8，取壤内钻头驱动电机上接头120上设置有第一导向槽159，第一钻压调节传动丝杠124上设置有第一导向块160，第一导向块160与第一导向槽159相配合，以此限制第一钻压调节传动丝杠124沿轴向的旋转运动。工作中，由第一钻压调节驱动电机126驱动第一钻压调节驱动丝筒127发生转动，与第一钻压调节驱动丝筒127螺纹配合的第一钻压调节传动丝杠124由于无法进行旋转运动，故而使得第一钻压调节传动丝杠124发生轴向的移动，并带动取壤内钻头传动轴107也发生相应的位移，最终传递至取壤内钻头101，帮助钻头切入月壤，实现钻进。

请查阅图8和图9，第一辅助取样系统13包括取壤袋推出驱动电机131、取壤袋推出驱动电机丝杆164和取壤袋推出丝筒125。取壤袋推出驱动电机下接头130与取壤袋推出驱动电机131同轴固定连接。取壤袋推出驱动电机131转子与取壤袋推出驱动电机丝杆164同轴固定连接，取壤袋推出驱动电机丝杆164与取壤袋推出丝筒125同轴螺纹连接。第一钻压调节传动丝杠124上设置有第二导向槽161，取壤袋推出丝筒125上设置有第二导向块162，第二导向块162与第二导向槽161相配合，以此限制取壤袋推出丝筒125沿轴向的旋转运动。工作时，由取壤袋推出驱动电机131驱动取壤袋推出驱动电机丝杆164发生转动，与取壤袋推出驱动电机丝杆164螺纹配合的取壤袋推出丝筒125由于无法发生旋转运动，故而使得取壤袋推出丝筒125发生轴向的位移，最终作用于取壤袋104，将其推出月壤钻探取样系统1。

请查阅图10和图11，第一增阻行走机构14包括：自行走活动外壳132、自行走驱动电机133、自行走驱动丝杆134、自行走增阻电机135、自行走增阻锥136、自行走增阻块137、自行走增阻外壳138和自行走增阻锥驱动丝杆165；

请查阅图10、图11和图17，取壤袋推出驱动电机131与自行走活动外壳132同轴固定连接。自行走活动外壳132与自行走驱动电机133滑动连接，自行走驱动丝杆134与自行走活动外壳132螺纹连接，并与自行走驱动电机133同轴固定连接。通过这样的设置，当自行走驱动电机133驱动自行走驱动丝杆134转动时，会推动自行走活动外壳132及其下方部件发生轴向的移动。自行走驱动电机133与自行走增阻电机135同轴固定连接，自行走增阻电机135与自行走增阻锥驱动丝杆165同轴固定连接，自行走增阻锥驱动丝杆165与自行走增阻锥136螺纹连接。自行走增阻电机135与自行走增阻外壳138同轴固定连接，自行走增阻外壳138上环形均布有6个增阻块通过窗口172，与此相对应，自行走增阻块137也环形均布有6个，自行走增阻块137滑动连接于增阻块通过窗口172中。自行走增阻锥136上环形均布有6个第一梯形凸块166，自行走增阻块137上设置有第一梯形滑道167，第一梯形凸块166滑动套合于第一梯形滑道167中，以此将自行走增阻锥136和自行走增阻块137进行运动关联。工作时，由自行走增阻电机135驱动自行走增阻锥驱动丝杆165发生转动，进而推动自行走增阻锥136发生轴向上的位移，并将自行走增阻块137从增阻块通过窗口172内，沿径向推出，最终与孔壁171紧密贴合；

请查阅图12、图13和图14，第一孔壁强化机构15包括：孔壁强化腔139、孔壁强化薄膜140、孔壁强化传扭电机141、孔壁强化传扭齿轮142、孔壁强化传扭齿轮轴143、孔壁强化传扭滚轮145、孔壁强化传动绳146、孔壁强化摩擦接触轮147、孔壁强化传动轴148；

请查阅图12、图13和图14，孔壁强化腔139上下两端分别与自行走活动外壳132和自行走增阻外壳138同轴固定连接。孔壁强化腔139上设置有孔壁强化薄膜放置室168、齿轮轴安装座144和第一窗口169。孔壁强化薄膜140放置在孔壁强化薄膜放置室168内，孔壁强化摩擦接触轮147安装于第一窗口169内，而孔壁强化传扭齿轮轴143则转动连接在齿轮轴安装座144上。孔壁强化传扭齿轮142和孔壁强化传扭滚轮145均与孔壁强化传扭齿轮轴143同轴固定连接。孔壁强化传扭电机141与孔壁强化腔139同轴固定连接，孔壁强化传扭电机141与孔壁强化传扭齿轮142通过锥齿轮啮合连接。孔壁强化传动轴148转动安装于第一窗口169，孔壁强化摩擦接触轮147与孔壁强化传动轴148固定连接，孔壁强化摩擦接触轮147与孔壁强化传扭滚轮145之间通过孔壁强化传动绳146进行运动关联。孔壁强化摩擦接触轮147与孔壁强化薄膜140始终处于接触状态。工作时，由孔壁强化传扭电机141驱动孔壁强化传扭齿轮142转动，并经孔壁强化传扭齿轮轴143传动，带动孔壁强化传扭滚轮145发生转动，并在孔壁强化传动绳146的传动下，使孔壁强化传动轴148发生转动，最终驱动孔壁强化摩擦接触轮147发生转动，并凭借孔壁强化摩擦接触轮147与孔壁强化薄膜140之间存在的摩擦阻力，使孔壁强化薄膜140产生位移；

更进一步说明，在孔壁强化薄膜放置室168的下方设置有强化薄膜滑出斜面163。初始状态下，由于强化薄膜滑出斜面163对孔壁强化薄膜140的阻挡作用，仅依靠孔壁强化薄膜140自身重力是无法脱离孔壁强化薄膜放置室168的，只有在工作时，借助和孔壁强化摩擦接触轮147之间存在的摩擦阻力，才能驱动孔壁强化薄膜140脱离孔壁强化薄膜放置室168，并与孔壁紧密贴合，以此完成对孔壁的强化过程；

更进一步说明，孔壁强化薄膜140整体呈现为带缺口的圆筒状，直径略大于钻孔直径，且其外表面设置有许多增阻凸包170，以此增大与孔壁之间的摩擦力。工作时，根据钻进深度，孔壁强化薄膜140可套合设置数个，并将其以略微压缩的状态放置在孔壁强化薄膜放置室168内。当孔壁强化薄膜140滑出孔壁强化薄膜放置室168时，就会依靠自身张力恢复原状，并与孔壁紧密贴合；

请查阅图15，第一控制机构16包括：控制腔149、控制电路板150、太阳能电池151和多芯缆绳152。控制腔149与孔壁强化腔139同轴固定连接，且控制腔149内设置有用于控制该系统各项动作及实现能量存储与供给的控制电路板150和太阳能电池151。控制腔149和多芯缆绳152固定连接，多芯缆绳152与缆绳存取及能量供给系统3相连，为月壤钻探取样系统1源源不断地提供钻进取样所需的能量，并兼具起吊月壤钻探取样系统1的作用。此外，控制腔149外壁上设置有加压台阶173，作为初始钻进阶段中，钻压的施力位置；

请查阅图2和图17，月壤钻探取样系统1设置有两组相同的第一增阻行走机构14和第一孔壁强化机构15，以此实现持续的孔内行走和孔壁强化的功能，保证钻进的连续性和孔壁的稳定性；

更进一步说明，请查阅图16，第一钻压调节传动丝杠124和取壤内钻头驱动电机117之间存在长度为L1的间隙，因此，当第一钻压调节驱动电机126驱动第一钻压调节传动丝杠124发生轴向的位移时，经取壤内钻头传动轴107和取壤筒105的传递，会推动取壤内钻头101向前伸出，超前于取壤外钻头102，以此实现取壤内钻头101先行钻进，取壤外钻头102再持续跟进的交替式钻进取样模式，达到降低钻进难度，减小钻进能耗的效果；

请查阅图18，月岩钻探取样系统2包括第二钻进机构21、第二加压机构22、第二辅助取样机构23、第二增阻行走机构24、第二孔壁强化机构25、第二控制机构26和岩屑排除机构27；第二钻进机构21、岩屑排除机构27、第二加压机构22、第二辅助取样机构23、第二增阻行走机构24、第二孔壁强化机构25和第二控制机构26依次连接；

请查阅图19，第二钻进机构21包括：取岩内钻头201、取岩外钻头202、陶瓷耐磨环203、内吞式岩屑排出接头204、取岩外钻头传动轴205、岩心筒206、取岩外钻头轴承外卡环208、第二隔扭轴承209、取岩外钻头轴承内卡环210、取岩外钻头驱动电机220、取岩外钻头传动轴卡环221、取岩内钻头传动轴222、取岩内钻头驱动电机下接头223、取岩内钻头驱动电机224、取岩内钻头驱动电机上接头225、第二相变吸热材料230；

请查阅图19，取岩内钻头201、岩心筒206、取岩内钻头传动轴222之间依次同轴固定连接，取岩内钻头传动轴222与取岩内钻头驱动电机224的转子通过销键配合连接。工作时，由取岩内钻头驱动电机224驱动取岩内钻头传动轴222发生转动，进而带动岩心筒206和取岩内钻头201也进行旋转运动，以此实现对岩石的切削破碎。取岩外钻头202与取岩外钻头传动轴205同轴固定连接，取岩外钻头传动轴205与取岩外钻头驱动电机220通过销键配合连接。工作时，由取岩外钻头驱动电机220驱动取岩外钻头传动轴205发生转动，进而驱动取岩外钻头202进行旋转运动，以此实现对岩石的切削破碎。取岩外钻头202与内吞式岩屑排出接头204同轴转动连接，且在两者之间设置有陶瓷耐磨环203，以此减小取岩外钻头202发生转动时对内吞式岩屑排出接头204的影响。在内吞式岩屑排出接头204与取岩外钻头传动轴205之间设置有第二隔扭轴承209。为了限制第二隔扭轴承209在轴向上的位移，将取岩外钻头轴承外卡环208与内吞式岩屑排出接头204固定连接，取岩外钻头轴承内卡环210与取岩外钻头传动轴205固定连接。通过上述设置，可以隔绝取岩外钻头202转动时对内吞式岩屑排出接头204的影响。内吞式岩屑排出接头204与取岩外钻头驱动电机220同轴固定连接，取岩外钻头驱动电机220、取岩内钻头驱动电机下接头223、取岩内钻头驱动电机224和取岩内钻头驱动电机上接头225之间依次同轴固定连接。此外，取岩外钻头传动轴205的端部设置有取岩外钻头传动轴卡环221，以此限制取岩外钻头传动轴205在轴向上的位移；

请查阅图19和图20，在取岩内钻头201和取岩外钻头202上分别设置有环形切削齿231，以此减小钻头与岩石的接触面积，增大钻进比压和岩石破碎的自由面，更容易使岩石发生损伤开裂。此外，为了及时吸收取岩内钻头201和取岩外钻头202在钻进过程中产生的热量，防止钻头因过热而导致提前失效，分别在其上设置有第三相变材料储放仓227和第四相变材料储放仓228，且在其内放置有第二相变吸热材料230；

更进一步说明，通过设置陶瓷耐磨环203、取岩外钻头轴承外卡环208、第二隔扭轴承209和取岩外钻头轴承内卡环210，将取岩外钻头202及其驱动部件工作时产生的旋转运动与内吞式岩屑排出接头204相隔离，在取岩外钻头202转动过程中，内吞式岩屑排出接头204始终保持着静止状态；

请查阅图9、图18和图21，月岩钻探取样系统2中的第二辅助取样机构23与月壤钻探取样系统1中第一辅助取样机构13具有相同的驱动原理，均是通过蜗轮蜗杆原理，将电机的旋转运动转化为传动件的直线运动。其不同之处在于：月岩钻探取样系统2中的第二辅助取样机构23，将将取壤袋推出丝筒125替换为岩心折断及推出丝杆207，岩心折断及推出丝杆207的安装位置与安装配合关系与取壤袋推出丝筒125相同；只不过岩心折断及推出丝杆207其外形设计为半开口的薄壁圆筒，且内壁面为锥面。通过上述设计，当岩心折断及推出丝杆207在第二辅助取样机构23的电机(也就相当于第一辅助取样机构13上设置的取壤袋推出驱动电机131)的驱动下，发生轴向的位移时，岩心折断及推出丝杆207与岩心226相接触，并在岩心226的单侧施力，将岩心卡断，同时通过锥面限制岩心样品的移动，在将月岩钻探取样系统2上提至月面进行样品存储时，再通过驱动岩心折断及推出丝杆207发生移动，松开岩心226，并将其推入样品储放仓；

请查阅图22,岩屑排除机构27包括：取岩外钻头202、内吞式岩屑排出接头204、岩屑排出筒盖211、定向敲击锤215、敲击锤安装板216、岩屑排出筒盖开合传动轴217、岩屑排出筒盖开合推力轴218、岩屑排出筒盖开合驱动电机219；

请查阅图22和图23，内吞式岩屑排出接头204内设置有用于储放岩屑的岩屑储放腔212。岩屑储放腔上端平台213设置在内吞式岩屑排出接头204的端部附近，岩屑储放腔上端平台213上环形均布有6个振动传递基座214。相应地，定向敲击锤215也环形设置有6个，并与敲击锤安装板216转动连接，其锤头与振动传递基座214相接触。敲击锤安装板216与取岩外钻头传动轴205固定连接。取岩外钻头202与内吞式岩屑排出接头204同轴固定连接，两者内部均环形均布有3条岩屑运移通道229，且通道处于连通状态。岩屑入口233设置于取岩外钻头202的外侧壁，岩屑出口234与内吞式岩屑排出接头204的岩屑储放腔212相连通。工作时，取岩外钻头传动轴205在取岩外钻头驱动电机220的驱动下进行转动，带动敲击锤安装板216也进行转动，并牵动定向敲击锤215发生转动，使其在转动过程中对振动传递基座214产生沿周向的、瞬时的冲击作用，从而使取岩外钻头202与内吞式岩屑排出接头204也产生瞬时的周向运动，促使进入岩屑运移通道229的岩屑在惯性和与岩屑运移通道229之间摩擦力的双重作用下，克服重力，向上运移，直至从岩屑出口234排出，进入岩屑储放腔212，完成对钻进过程中产生岩屑的收集动作。岩屑储放腔上端平台213与岩屑排出筒盖开合驱动电机219固定连接。岩屑排出筒盖开合传动轴217与岩屑排出筒盖开合驱动电机219螺纹连接，岩屑排出筒盖开合推力轴218与岩屑排出筒盖开合传动轴217转动连接，岩屑排出筒盖211与岩屑排出筒盖开合推力轴218转动连接。内吞式岩屑排出接头204的侧壁设置有第二窗口232，通过第二窗口232，将岩屑储放腔212与月岩钻探取样系统2的外部相连通。岩屑排出筒盖211转动连接于第二窗口232内。工作时，当月岩钻探取样系统2完成取样并被上提至月面后，在岩屑排出筒盖开合驱动电机219的驱动下，岩屑排出筒盖开合传动轴217向下移动，进而带动岩屑排出筒盖开合推力轴218发生移动，并推动岩屑排出筒盖211向外侧打开，从而将钻进过程中收集于岩屑储放腔212的岩屑倒出月岩钻探取样系统2；

更进一步说明，月岩钻探取样系统2中设置的第二加压机构22、第二增阻行走机构24、第二孔壁强化机构25和第二控制机构26与月壤钻探取样系统1中所阐述的第一加压机构12、第一增阻行走机构14、第一孔壁强化机构15和第一控制机构16具有相同的运行原理和工作方式，在此不再赘述；

请查阅图24，缆绳存取及能量供给系统3包括：卷盘基座升降架301、卷盘基座升降电机303、卷盘基座304、第一平面推力轴承305、第一导向轮支架306、第二导向轮支架307、第三导向轮支架308、第四导向轮支架309、第五导向轮支架310、第六导向轮支架311、第三隔扭轴承313、第三隔扭轴承限位圈314、第四隔扭轴承316、第四隔扭轴承限位圈317、水平导向轮318、竖直导向轮319、卷盘驱动电机323、第一卷盘324、第二卷盘325、第五隔扭轴承326、取壤供能缆绳327、取岩供能缆绳328、第一圆筒型太阳能蓄能器329、电磁传动换向件330、第一配合槽口331、第二配合槽口332、第二圆筒型太阳能蓄能器333；

请查阅图24、图25、图26、图27和图29，卷盘基座升降架301与壤岩储放及辅助钻进系统4固定相连，卷盘基座升降电机303设置于卷盘基座升降架301的内腔，并与卷盘基座升降架301固定相连。卷盘基座升降架301上设置有第三导向槽302，卷盘基座304上设置有第三导向块335，卷盘基座升降架301与卷盘基座304通过第三导向槽302和第三导向块335的相互配合实现滑动连接。卷盘基座304与卷盘基座升降电机303螺纹连接，工作时，在卷盘基座升降电机303的驱动下，使得卷盘基座304发生升降运动。第一导向轮支架306、第二导向轮支架307、第三导向轮支架308、第四导向轮支架309、第五导向轮支架310、第六导向轮支架311均固定连接于卷盘基座304，且位于同一平面内，其上依次间隔、转动连接有水平导向轮318和竖直导向轮319。同时，取壤供能缆绳327和取岩供能缆绳328则从水平导向轮318和竖直导向轮319形成的通道穿过。基于上述设置，以此实现对取壤供能缆绳327和取岩供能缆绳328的导向与定位作用。卷盘基座304上设置有用于安装第五导向轮支架310的第五导向轮支架安装座312，第五导向轮支架310上设置有用于安装第六导向轮支架311的第六导向轮支架安装座315。第五导向轮支架310与第五导向轮支架安装座312之间设置有第三隔扭轴承313，并在第三隔扭轴承313之间设置有第三隔扭轴承限位圈314，通过上述设置，使得第五导向轮支架310的状态能够随着取岩供能缆绳328状态的变化而变化，以此降低在导向过程中对取岩供能缆绳328造成损伤的可能性。第六导向轮支架311与第六导向轮支架安装座315之间设置有第四隔扭轴承316，并在两个第四隔扭轴承316之间设置有第四隔扭轴承限位圈317，通过上述设置，使得第六导向轮支架311的状态能够随着取壤供能缆绳327状态的变化而变化，以此降低在导向过程中对取壤供能缆绳327造成损伤的可能性。

请查阅图24、图25、图28、图30和图31，第二卷盘325与卷盘基座304之间设置有第一平面推力轴承305。卷盘驱动电机323与卷盘基座304固定连接。电磁传动换向件330与卷盘驱动电机323的外壳固定连接。第一卷盘324、第二卷盘325与卷盘驱动电机323之间设置有第五隔扭轴承326。第一圆筒型太阳能蓄能器329与卷盘驱动电机323的静止端固定连接。第一卷盘324内存储有取壤供能缆绳327，第二卷盘325内存储有取岩供能缆绳328。此外，第一卷盘324上环形均布有6个与电磁传动换向件330相配合的第一配合槽口331，第二卷盘325上环形均布有6个与电磁传动换向件330相配合的第二配合槽口332。工作时，由于卷盘驱动电机323的内部转子被固定，因此，其外壳会在电磁力矩的驱动下发生转动，从而带动电磁传动换向件330进行旋转运动，通过改变电磁传动换向件330的电流方向，使得电磁传动换向件330在磁力的作用下，既可以与第一卷盘324的第一配合槽口331相连接，也可以与第二卷盘325的第二配合槽口332相连接，以此达到单电机独立驱动两个卷盘的目的，并起到简化结构，降低能耗的作用。

请查阅图24、图25和图26，卷盘基座304设置有卷盘基座加强筋板334，以此来增强卷盘基座304的结构强度，防止发生破坏。此外，卷盘基座304上还设置有齿形轨道320、限位挡柱321、滑动导槽322，作为连接壤岩储放及辅助钻进系统4中辅助钻进组413的接口以及对月壤钻探取样系统1、月岩钻探取样系统2进行位置调换的辅助设置。

更进一步说明，第一圆筒型太阳能蓄能器329所产生和存储的能量，将分别通过取壤供能缆绳327和取岩供能缆绳328，对月壤钻探取样系统1和月岩钻探取样系统2进行能量供应，以保证完成钻进取样过程中的各项动作；

更进一步说明，月壤钻探取样系统1中所阐述的多芯缆绳152与缆绳存取及能量供给系统3中阐述的取壤供能缆绳327、取岩供能缆绳328是同一种缆绳，承担着能量、信息输送和起吊月壤钻探取样系统1、月岩钻探取样系统2的作用。文中作出不同的标注，只是为了方便系统工作原理的描述；

请查阅图32、图33、图34和图35，壤岩储放及辅助钻进系统4包括：钻探仓401、支撑轮组402、锚固分离组405、辅助储样组406、第一壤岩储放仓412、辅助钻进组413、第二壤岩储放仓422和减阻滚轴423。其中，支撑轮组402由支撑轮403和支撑轮安装座404组成，辅助储样组406由辅助储样驱动电机407、第一驱动丝杆408、第一滑轨盖板409、第一滑轨410和第一滑块411组成，辅助钻进组413由辅助钻进电机414、第二驱动丝杆415、第二滑轨416、第二滑块417、位置调整电机418、位置调整驱动齿轮419和第二滑轨盖板421组成。而锚固分离组405与发明人之前提出的“一种地外星体土壤岩石自平衡自适应样品钻取系统”(专利号：CN201921715249.5)中所阐述的锚固组件，具有相同的工作原理与作用，在此不再赘述；

请查阅图1、图24、图26、图32、图33、图34和图35，支撑轮组402与钻探仓401固定连接，并在钻探仓401的四角均设置一组，用于支撑整个系统。锚固分离组405与钻探仓401固定连接，并设置在靠近月壤钻探取样系统1和月岩钻探取样系统2的一侧，以此克服在初始加压钻进过程中所产生的反作用力，保证钻压的正常施加。辅助储样组406整体固定连接于钻探仓401，且在钻探仓401的两侧分别设置有一组，以此配合月壤钻探取样系统1和月岩钻探取样系统2完成样品425的储存动作。其中，辅助储样驱动电机407、第一滑轨410与钻探仓401固定连接，第一驱动丝杆408与辅助储样驱动电机407同轴固定连接，第一滑块411与第一驱动丝杆408螺纹连接，第一滑块411与第一滑轨410滑动连接。为防止第一滑块411脱离第一滑轨410，分别在第一滑轨410的两端设置第一滑轨盖板409。工作时，由辅助储样驱动电机407驱动第一驱动丝杆408发生转动，进而驱动第一滑块411沿第一滑轨410进行往复的移动。与此同时，第一滑块411在滑动过程中会与月壤钻探取样系统1或月岩钻探取样系统2相接触，并顺势推动月壤钻探取样系统1或月岩钻探取样系统2的下端发生位移；

辅助钻进组413整体运动连接于缆绳存取及能量供给系统3，且设置有两组，分别用于辅助月壤钻探取样系统1、月岩钻探取样系统2实现钻进取样。其中，第二滑轨416上设置有辅助钻进组连接凸块420，辅助钻进组连接凸块420与缆绳存取及能量供给系统3中的滑动导槽322滑动连接。辅助钻进电机414、位置调整电机418固定连接于第二滑轨416的上端平台，第二滑轨盖板421与第二滑轨416的下端固定连接。第二驱动丝杆415与辅助钻进电机414同轴固定连接，第二驱动丝杆415与第二滑轨416、第二滑轨盖板421转动连接。第二滑块417与第二驱动丝杆415螺纹连接，第二滑块417与第二滑轨416滑动连接。工作时，由辅助钻进电机414驱动第二驱动丝杆415发生转动，进而驱动第二滑块417沿第二滑轨416发生往复的移动。此外，第二滑块417上设置有半圆形卡口426，半圆形卡口426与月壤钻探取样系统1中的加压台阶173配合连接。通过上述设置，可通过驱动第二滑块417发生位移，进而实现对月壤钻探取样系统1或月岩钻探取样系统2在初始钻进阶段时的加压钻进操作。位置调整驱动齿轮419与位置调整电机418的转轴固定连接，并与缆绳存取及能量供给系统3中的齿形轨道320配合连接。工作时，由位置调整电机418驱动位置调整驱动齿轮419发生转动，进而带动与之相连接的月壤钻探取样系统1或月岩钻探取样系统2沿齿形轨道320进行移动，直至与限位挡柱321相接触，即到达指定钻进位置；

请查阅图32、图33、图36、图37，第一壤岩储放仓412固定连接于钻探仓401，第二壤岩储放仓422设置于第一壤岩储放仓412之上。第一壤岩储放仓412和第二壤岩储放仓422的结构设计基本一致，均为多层套筒设计，整体呈现为槽口状，内部设计有用于减小样品425在移动过程中受到摩擦阻力大小的减阻滚轴423。其不同之处在于样品入口424的设置和样品425存储路径的移动方向。第一壤岩储放仓412用于岩心样品的存储，从样品入口424进入，沿第一壤岩储放仓412内部套筒间隙，以顺时针方向，将样品逐步由外套筒向内层套筒推进。而第二壤岩储放仓422则用于月壤样品的存储，从样品入口424进入，沿第二壤岩储放仓422内部套筒间隙，以逆时针方向，将样品逐步由外套筒向内层套筒推进。此外，将第一壤岩储放仓412与第二壤岩储放仓422进行错位设置，以此避免其上设置的样品入口424被相互遮挡，阻碍后续的样品储放操作；

请查阅图1和图38，以月岩样品储放为例，当月岩钻探取样系统2完成一个回次的钻进取样时，驱动缆绳存取及能量供给系统3中的第二卷盘325转动，从而收回取岩供能缆绳328，在此过程中，月岩钻探取样系统2连同其所取样品425被缓慢上提至月面，并到达预定位置。然后，在壤岩储放及辅助钻进系统4中辅助储样组406和辅助钻进组413的相互配合下，将月岩钻探取样系统2缓慢放倒，并使带有样品425的一端与第一壤岩储放仓412的样品入口424进行对正。最后，驱动月岩钻探取样系统2中的第二辅助取样机构23将样品425从样品入口424推入第一壤岩储放仓412内，重复上述动作，即可完成样品425的储放任务；

更进一步说明，第二圆筒型太阳能蓄能器333固定连接于卷盘基座304，其所产生和存储的能量，则用于维持壤岩储放及辅助钻进系统4的正常运转。

本发明的工作原理及使用过程：

月壤钻探取样系统1的工作原理：

月壤钻探取样系统1工作所需能量，由缆绳存取及能量供给系统3中的第一圆筒型太阳能蓄能器329产生，并通过取壤供能缆绳327提供。钻进月壤之前，启动壤岩储放及辅助钻进系统4中的锚固分离组405，将壤岩储放及辅助钻进系统4锚固在月面。初始钻进阶段，由壤岩储放及辅助钻进系统4中的辅助钻进组413为月壤钻探取样系统1施加钻压，开始钻进月层。与此同时，启动月壤钻探取样系统1中的第一钻进机构11，使其取壤内钻头101和取壤外钻头102进行异向回转，切削月壤；启动月壤钻探取样系统1中的第一加压机构12，使得取壤内钻头101先行钻入月壤，并在后续钻进过程中，始终保持取壤内钻头101超前的状态，直至完成钻进取壤任务。随着钻深的增加，月壤钻探取样系统1的第一增阻行走机构14和第一孔壁强化机构15完全进入孔内，此时，启动第一增阻行走机构14，驱动自行走增阻块137伸出月壤钻探取样系统1，并与孔壁紧密贴合；启动第一孔壁强化机构15，使孔壁强化薄膜140脱离孔壁强化腔139，并与孔壁紧密贴合。在此阶段，月壤钻探取样系统1加压钻进所产生的反力均由自行走增阻块137与孔壁之间的摩擦阻力提供，并在两组第一增阻行走机构14和第一孔壁强化机构15的相互配合下，实现了孔内连续自给进钻进的功能。取壤内钻头101和取壤外钻头102在钻进中产生的热量均由其内部设置的第一相变吸热材料103所吸收。钻进过程中，月壤样品由取壤内钻头101进入，最终进入取壤袋104，直至取壤袋104内充满样品，完成该回次的钻进取样任务。最后，驱动缆绳存取及能量供给系统3中第一卷盘324进行转动，收回取壤供能缆绳327，并在辅助钻进组413的配合下，上提与之固定连接的月壤钻探取样系统1及其内部所取样品至月面预定位置，为后续样品储放做准备；

月岩钻探取样系统2的工作原理：

月岩钻探取样系统2工作所需能量，由缆绳存取及能量供给系统3中的第一圆筒型太阳能蓄能器329产生，并通过取岩供能缆绳328提供。钻进月岩之前，启动壤岩储放及辅助钻进系统4中的锚固分离组405，将壤岩储放及辅助钻进系统4锚固在月面。初始钻进阶段，由壤岩储放及辅助钻进系统4中的辅助钻进组413为月岩钻探取样系统2施加钻压，开始钻进月层。与此同时，启动月岩钻探取样系统2中的第二钻进机构21，使其取岩内钻头201和取岩外钻头202进行异向回转，切削月岩；启动月岩钻探取样系统2中的第二加压机构22，在施加于取岩内钻头201和取岩外钻头202上的总压力恒定的情况下，通过实时调整施加于取岩内钻头201上的压力，以此达到切削月岩时，取岩内钻头201和取岩外钻头202受到的破岩扭矩始终保持平衡的效果。随着钻深的增加，月岩钻探取样系统2的第二增阻行走机构24和第二孔壁强化机构25完全进入孔内，此时，启动第二增阻行走机构24，驱动自行走增阻块伸出月岩钻探取样系统2，并与孔壁紧密贴合；启动第二孔壁强化机构25，使孔壁强化薄膜脱离孔壁强化腔，并与孔壁紧密贴合。在此阶段，月岩钻探取样系统2加压钻进所产生的反力均由自行走增阻块与孔壁之间的摩擦阻力提供，并在两组第二增阻行走机构24和第二孔壁强化机构25的相互配合下，实现了孔内连续自给进钻进的功能。取岩内钻头201和取岩外钻头202在钻进中产生的热量均由其内部设置的第二相变吸热材料230所吸收；钻进产生的岩屑由岩屑排除机构27收集于岩屑储放腔212，并在后期进行样品储放时，驱动岩屑排出筒盖211打开，从第二窗口232倒出。钻进过程中，月岩样品由取岩内钻头201进入，最终进入由取岩内钻头201和岩心筒206所构成的空腔内，直至达到预设的取心长度，并在月岩钻探取样系统2第二辅助取样机构23中岩心折断及推出丝杆207的作用下，将岩心卡断，并限制卡断岩心的移动，至此，完成该回次的钻进取样任务。最后，驱动缆绳存取及能量供给系统3中第二卷盘325进行转动，收回取岩供能缆绳328，并在辅助钻进组413的配合下，上提与之固定连接的月岩钻探取样系统2及其内部所取岩心样品至月面预定位置，为后续样品储放做准备；

缆绳存取及能量供给系统3的工作原理：

缆绳存取及能量供给系统3设置有第一圆筒型太阳能蓄能器329和第二圆筒型太阳能蓄能器333。在实际工作中，第一圆筒型太阳能蓄能器329除了维持缆绳存取及能量供给系统3的正常运转外，还为月壤钻探取样系统1和月岩钻探取样系统2提供钻进所需的能量。第二圆筒型太阳能蓄能器333则为壤岩储放及辅助钻进系统4的正常运转提供保障。工作时，由卷盘驱动电机323带动与之固定连接的电磁传动换向件330进行转动，通过改变电磁传动换向件330上通电电流的方向，使其在不同时刻可任意与第一卷盘324或第二卷盘325表面相吸，并随之与设置在第一卷盘324上的第一配合槽口331或设置在第二卷盘325上的第二配合槽口332相配合，从而带动第一卷盘324或第二卷盘325发生转动。以第一卷盘324运动为例，当第一卷盘324转动时，会释放或收回设置在其上的取壤供能缆绳327，取壤供能缆绳327从水平导向轮318和竖直导向轮319所形成的空隙中穿过，其一端与月壤钻探取样系统1相连，达到为月壤钻探取样系统1提供能量、通讯和起吊月壤钻探取样系统1的作用。

壤岩储放及辅助钻进系统4的工作原理：

壤岩储放及辅助钻进系统4主要用于辅助月壤钻探取样系统1和月岩钻探取样系统2进行钻进取样以及样品的储放工作。以钻进取岩为例，在钻进的初始阶段，启动辅助钻进组413，驱动第二滑块417发生移动，下压月岩钻探取样系统2，为其提供钻进所需的压力，直至月岩钻探取样系统2中的第二增阻行走机构24和第二孔壁强化机构25完全进入孔内。完成取样后，由缆绳存取及能量供给系统3中的取岩供能缆绳328起吊至月面预定位置。然后，在辅助储样组406和辅助钻进组413的相互配合下，将月岩钻探取样系统2缓慢放倒，并使带有样品425的一端与第一壤岩储放仓412的样品入口424进行对正。最后，驱动月岩钻探取样系统2中的第二辅助取样机构23将样品425从样品入口424推入第一壤岩储放仓412内，重复上述动作，即可完成样品425的储放任务；

总述：

本发明无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统包括：月壤钻探取样系统1、月岩钻探取样系统2、缆绳存取及能量供给系统3和壤岩储放及辅助钻进系统4。创新性地采取“遇壤取壤，遇岩取岩”的思路，分别设计了用于钻进取壤的月壤钻探取样系统1和用于钻进取岩的月岩钻探取样系统2。工作时，根据钻遇壤岩层的壤岩性质，在缆绳存取及能量供给系统3和壤岩储放及辅助钻进系统4的辅助下，通过驱动位置调整驱动齿轮419沿齿形轨道320移动，可任意调整月壤钻探取样系统1或月岩钻探取样系统2的位置，使之处于孔口位置，并进行钻进取样。以钻进取岩为例，钻进前，启动壤岩储放及辅助钻进系统4中的锚固分离组405，将该系统与月面进行锚固。初始钻进时，启动缆绳存取及能量供给系统4中的卷盘驱动电机323，经电磁传动换向件330传动，进而带动第二卷盘325释放取岩供能缆绳328，取岩供能缆绳328穿过由水平导向轮318和竖直导向轮319形成的空隙后，与月岩钻探取样系统2的一端固定连接，达到起吊月岩钻探取样系统2的作用。与此同时，启动月岩钻探取样系统2中的第二钻进机构21、第二加压机构22、第二控制机构26以及岩屑排除机构27，在辅助钻进组413所施加的压力下，开始钻进月层直至月岩钻探取样系统2的第二增阻行走机构24、第二孔壁强化机构25完全进入孔内。之后，月岩钻探取样系统2依靠自身第二增阻行走机构25和第二孔壁强化机构25独立实现持续钻进取样。当月岩钻探取样系统2及其所取样品被上提至地面预定位置后，在取岩供能缆绳327、辅助储样组406和辅助钻进组413的相互配合下，将样品储放至第一壤岩储放仓412内。钻进取壤时，缆绳存取及能量供给系统3和壤岩储放及辅助钻进系统4所发生相关动作，与钻进取岩时相同，在此不再赘述。该系统正常运转所需能量由缆绳存取及能量供给系统3中第一圆筒型太阳能蓄能器329和第二圆筒型太阳能蓄能器333提供。

Claims (6)

1.一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：包括月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)、缆绳存取及能量供给系统(3)和壤岩储放及辅助钻进系统(4)；

月壤钻探取样系统(1)用于钻进月壤层或壤中岩块层，并获取月壤/岩样品；

月岩钻探取样系统(2)用于钻进月岩层或壤中岩块层，并获取月岩样品；

缆绳存取及能量供给系统(3)为月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)和壤岩储放及辅助钻进系统(4)实施提供能量；

壤岩储放及辅助钻进系统(4)辅助月壤钻探取样系统(1)和月岩钻探取样系统(2)完成钻进取样和样品储放操作。

2.根据权利要求1所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月壤钻探取样系统(1)包括第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)，第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)依次连接；

第一钻进机构(11)包括取壤内钻头(101)、取壤外钻头(102)、第一相变吸热材料(103)、取壤袋(104)、取壤筒(105)、取壤外钻头接头(106)、取壤内钻头传动轴(107)、取壤外钻头传动轴(108)、减阻防尘垫(109)、取壤外钻头隔扭轴承外卡(110)、第一隔扭轴承(111)、取壤外钻头隔扭轴承内卡(112)、取壤外钻头驱动电机下接头(113)、取壤外钻头转速编码器(114)、取壤外钻头驱动电机(115)、取壤内钻头驱动电机下接头(116)、取壤内钻头驱动电机(117)、取壤外钻头传动轴卡环(118)、取壤内钻头转速编码器(119)、取壤内钻头驱动电机上接头(120)；

取壤内钻头(101)与取壤筒(105)同轴固定连接，取壤筒(105)与取壤内钻头传动轴(107)同轴固定连接，取壤内钻头传动轴(107)与取壤内钻头驱动电机(117)的转子通过销键相配合，取壤外钻头(102)与取壤外钻头接头(106)同轴固定连接，取壤外钻头接头(106)与取壤外钻头传动轴(108)同轴固定连接，取壤外钻头传动轴(108)与取壤外钻头驱动电机(115)的转子通过销键相配合，取壤外钻头传动轴卡环(118)与取壤外钻头传动轴(108)上端螺纹连接，减阻防尘垫(109)与取壤外钻头传动轴(108)同轴活动连接，第一隔扭轴承(111)设置于取壤外钻头驱动电机下接头(113)和取壤外钻头传动轴(108)之间，并与其同轴紧密连接，取壤外钻头隔扭轴承外卡(110)与取壤外钻头驱动电机下接头(113)同轴固定连接，取壤外钻头隔扭轴承内卡(112)与取壤外钻头传动轴(108)同轴固定连接，取壤外钻头驱动电机下接头(113)、取壤外钻头驱动电机(115)、取壤内钻头驱动电机下接头(116)、取壤内钻头驱动电机(117)和取壤内钻头驱动电机上接头(120)依次同轴固定连接，取壤外钻头转速编码器(114)与取壤外钻头驱动电机下接头(113)固定连接，取壤内钻头转速编码器(119)与取壤内钻头驱动电机下接头(116)固定连接；

取壤内钻头(101)和取壤外钻头(102)上分别设置有第一相变材料储放仓(153)和第二相变材料储放仓(154)，且其内均设置有第一相变吸热材料(103)；

取壤袋(104)设置在由取壤内钻头(101)和取壤筒(105)所组成的空腔内，取壤内钻头(101)内壁设置有防脱落斜面(157)，取壤袋(104)由上部呈波纹筒状的柔性材料和下部呈圆筒状的刚性材料组成，且其上设置有只可以向内翻折的单向活动扇叶(158)；

第一加压机构(12)包括：第一钻压调节轴承挡环(121)、第一传压隔扭轴承(122)、取壤内钻头传动轴卡环(123)、第一钻压调节传动丝杠(124)、第一钻压调节驱动电机(126)、第一钻压调节驱动丝筒(127)、第一钻压调节驱动丝筒下卡环(128)、第一钻压调节驱动丝筒上卡环(129)、取壤袋推出驱动电机下接头(130)；

取壤内钻头驱动电机上接头(120)、第一钻压调节驱动电机(126)和取壤袋推出驱动电机下接头(130)依次同轴固定连接，第一传压隔扭轴承(122)设置在取壤内钻头传动轴(107)和第一钻压调节传动丝杠(124)之间，第一钻压调节轴承挡环(121)与第一钻压调节传动丝杠(124)同轴固定连接，取壤内钻头传动轴卡环(123)与取壤内钻头传动轴(107)的端部固定连接，第一传压隔扭轴承(122)被限制在第一钻压调节轴承挡环(121)和第一钻压调节传动丝杠(124)之间，第一钻压调节传动丝杠(124)与第一钻压调节驱动丝筒(127)螺纹连接，第一钻压调节驱动丝筒(127)与第一钻压调节驱动电机(126)通过销键相配合，且第一钻压调节驱动丝筒(127)的上下端部分别螺纹连接有第一钻压调节驱动丝筒上卡环(129)和第一钻压调节驱动丝筒下卡环(128)；

取壤内钻头驱动电机上接头(120)上设置有第一导向槽(159)，第一钻压调节传动丝杠(124)上设置有第一导向块(160)，第一导向块(160)与第一导向槽(159)相配合；

第一辅助取样系统(13)包括取壤袋推出驱动电机(131)、取壤袋推出驱动电机丝杆(164)和取壤袋推出丝筒(125)，取壤袋推出驱动电机下接头(130)与取壤袋推出驱动电机(131)同轴固定连接，取壤袋推出驱动电机(131)转子与取壤袋推出驱动电机丝杆(164)同轴固定连接，取壤袋推出驱动电机丝杆(164)与取壤袋推出丝筒(125)同轴螺纹连接，第一钻压调节传动丝杠(124)上设置有第二导向槽(161)，取壤袋推出丝筒(125)上设置有第二导向块(162)，第二导向块(162)与第二导向槽(161)相配合；

第一增阻行走机构(14)包括：自行走活动外壳(132)、自行走驱动电机(133)、自行走驱动丝杆(134)、自行走增阻电机(135)、自行走增阻锥(136)、自行走增阻块(137)、自行走增阻外壳(138)和自行走增阻锥驱动丝杆(165)；

取壤袋推出驱动电机(131)与自行走活动外壳(132)同轴固定连接，自行走活动外壳(132)与自行走驱动电机(133)滑动连接，自行走驱动丝杆(134)与自行走活动外壳(132)螺纹连接，并与自行走驱动电机(133)同轴固定连接，自行走驱动电机(133)与自行走增阻电机(135)同轴固定连接，自行走增阻电机(135)与自行走增阻锥驱动丝杆(165)同轴固定连接，自行走增阻锥驱动丝杆(165)与自行走增阻锥(136)螺纹连接，自行走增阻电机(135)与自行走增阻外壳(138)同轴固定连接，自行走增阻外壳(138)上环形均布有6个增阻块通过窗口(172)，自行走增阻块(137)也环形均布有6个，自行走增阻块(137)滑动连接于增阻块通过窗口(172)中，自行走增阻锥(136)上环形均布有6个第一梯形凸块(166)，自行走增阻块(137)上设置有第一梯形滑道(167)，第一梯形凸块(166)滑动套合于第一梯形滑道(167)中，以此将自行走增阻锥(136)和自行走增阻块(137)进行运动关联；

第一孔壁强化机构(15)包括：孔壁强化腔(139)、孔壁强化薄膜(140)、孔壁强化传扭电机(141)、孔壁强化传扭齿轮(142)、孔壁强化传扭齿轮轴(143)、孔壁强化传扭滚轮(145)、孔壁强化传动绳(146)、孔壁强化摩擦接触轮(147)、孔壁强化传动轴(148)；

孔壁强化腔(139)上下两端分别与自行走活动外壳(132)和自行走增阻外壳(138)同轴固定连接，孔壁强化腔(139)上设置有孔壁强化薄膜放置室(168)、齿轮轴安装座(144)和第一窗口(169)，孔壁强化薄膜(140)放置在孔壁强化薄膜放置室(168)内，孔壁强化摩擦接触轮(147)安装于第一窗口(169)内，孔壁强化传扭齿轮轴(143)转动连接在齿轮轴安装座(144)上，孔壁强化传扭齿轮(142)和孔壁强化传扭滚轮(145)均与孔壁强化传扭齿轮轴(143)同轴固定连接，孔壁强化传扭电机(141)与孔壁强化腔(139)同轴固定连接，孔壁强化传扭电机(141)与孔壁强化传扭齿轮(142)通过锥齿轮啮合连接，孔壁强化传动轴(148)转动安装于第一窗口(169)，孔壁强化摩擦接触轮(147)与孔壁强化传动轴(148)固定连接，孔壁强化摩擦接触轮(147)与孔壁强化传扭滚轮(145)之间通过孔壁强化传动绳(146)进行运动关联，孔壁强化摩擦接触轮(147)与孔壁强化薄膜(140)始终处于接触状态；

在孔壁强化薄膜放置室(168)的下方设置有强化薄膜滑出斜面(163)，初始状态下，由于强化薄膜滑出斜面(163)对孔壁强化薄膜(140)的阻挡作用，仅依靠孔壁强化薄膜(140)自身重力是无法脱离孔壁强化薄膜放置室(168)的，只有在工作时，借助和孔壁强化摩擦接触轮(147)之间存在的摩擦阻力，才能驱动孔壁强化薄膜(140)脱离孔壁强化薄膜放置室(168)，并与孔壁紧密贴合，以此完成对孔壁的强化过程；

孔壁强化薄膜(140)整体呈现为带缺口的圆筒状，直径大于钻孔直径，且其外表面设置有许多增阻凸包(170)，孔壁强化薄膜(140)以压缩的状态放置在孔壁强化薄膜放置室(168)内，当孔壁强化薄膜(140)滑出孔壁强化薄膜放置室(168)时，就会依靠自身张力恢复原状，并与孔壁紧密贴合；

第一控制机构(16)包括：控制腔(149)、控制电路板(150)、太阳能电池(151)和多芯缆绳(152)，控制腔(149)与孔壁强化腔(139)同轴固定连接，且控制腔(149)内设置有用于控制该系统各项动作及实现能量存储与供给的控制电路板(150)和太阳能电池(151)，控制腔(149)和多芯缆绳(152)固定连接，多芯缆绳(152)与缆绳存取及能量供给系统(3)相连，控制腔(149)外壁上设置有加压台阶(173)；

月壤钻探取样系统(1)设置有两组相同的第一增阻行走机构(14)和第一孔壁强化机构(15)。

3.根据权利要求2所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月岩钻探取样系统(2)包括第二钻进机构(21)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)、第二控制机构(26)和岩屑排除机构(27)；第二钻进机构(21)、岩屑排除机构(27)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)和第二控制机构(26)依次连接；

第二钻进机构(21)包括：取岩内钻头(201)、取岩外钻头(202)、陶瓷耐磨环(203)、内吞式岩屑排出接头(204)、取岩外钻头传动轴(205)、岩心筒(206)、取岩外钻头轴承外卡环(208)、第二隔扭轴承(209)、取岩外钻头轴承内卡环(210)、取岩外钻头驱动电机(220)、取岩外钻头传动轴卡环(221)、取岩内钻头传动轴(222)、取岩内钻头驱动电机下接头(223)、取岩内钻头驱动电机(224)、取岩内钻头驱动电机上接头(225)、第二相变吸热材料(230)；

取岩内钻头(201)、岩心筒(206)、取岩内钻头传动轴(222)之间依次同轴固定连接，取岩内钻头传动轴(222)与取岩内钻头驱动电机(224)的转子通过销键配合连接，取岩外钻头(202)与取岩外钻头传动轴(205)同轴固定连接，取岩外钻头传动轴(205)与取岩外钻头驱动电机(220)通过销键配合连接，取岩外钻头(202)与内吞式岩屑排出接头(204)同轴转动连接，且在两者之间设置有陶瓷耐磨环(203)，内吞式岩屑排出接头(204)与取岩外钻头传动轴(205)之间设置有第二隔扭轴承(209)，取岩外钻头轴承外卡环(208)与内吞式岩屑排出接头(204)固定连接，取岩外钻头轴承内卡环(210)与取岩外钻头传动轴(205)固定连接，内吞式岩屑排出接头(204)与取岩外钻头驱动电机(220)同轴固定连接，取岩外钻头驱动电机(220)、取岩内钻头驱动电机下接头(223)、取岩内钻头驱动电机(224)和取岩内钻头驱动电机上接头(225)之间依次同轴固定连接，取岩外钻头传动轴(205)的端部设置有取岩外钻头传动轴卡环(221)；

在取岩内钻头(201)和取岩外钻头(202)上分别设置有环形切削齿(231)，取岩内钻头(201)和取岩外钻头(202)上设置有第三相变材料储放仓(227)和第四相变材料储放仓(228)，且在其内放置有第二相变吸热材料(230)；

月岩钻探取样系统(2)中的第二辅助取样机构(23)与月壤钻探取样系统(1)中第一辅助取样机构(13)具有相同的驱动原理，其不同之处在于：月岩钻探取样系统(2)中的第二辅助取样机构(23)，将取壤袋推出丝筒(125)替换为岩心折断及推出丝杆(207)，岩心折断及推出丝杆(207)其外形设计为半开口的薄壁圆筒，且内壁面为锥面；

岩屑排除机构(27)包括：取岩外钻头(202)、内吞式岩屑排出接头(204)、岩屑排出筒盖(211)、定向敲击锤(215)、敲击锤安装板(216)、岩屑排出筒盖开合传动轴(217)、岩屑排出筒盖开合推力轴(218)、岩屑排出筒盖开合驱动电机(219)；

内吞式岩屑排出接头(204)内设置有用于储放岩屑的岩屑储放腔(212)，岩屑储放腔上端平台(213)设置在内吞式岩屑排出接头(204)的端部附近，岩屑储放腔上端平台(213)上环形均布有6个振动传递基座(214)，定向敲击锤(215)也环形设置有6个，并与敲击锤安装板(216)转动连接，其锤头与振动传递基座(214)相接触，敲击锤安装板(216)与取岩外钻头传动轴(205)固定连接，取岩外钻头(202)与内吞式岩屑排出接头(204)同轴固定连接，两者内部均环形均布有3条岩屑运移通道(229)，且通道处于连通状态，岩屑入口(233)设置于取岩外钻头(202)的外侧壁，岩屑出口(234)与内吞式岩屑排出接头(204)的岩屑储放腔(212)相连通，岩屑储放腔上端平台(213)与岩屑排出筒盖开合驱动电机(219)固定连接，岩屑排出筒盖开合传动轴(217)与岩屑排出筒盖开合驱动电机(219)螺纹连接，岩屑排出筒盖开合推力轴(218)与岩屑排出筒盖开合传动轴(217)转动连接，岩屑排出筒盖(211)与岩屑排出筒盖开合推力轴(218)转动连接，内吞式岩屑排出接头(204)的侧壁设置有第二窗口(232)，通过第二窗口(232)，将岩屑储放腔(212)与月岩钻探取样系统(2)的外部相连通，岩屑排出筒盖(211)转动连接于第二窗口(232)内；

月岩钻探取样系统(2)中设置的第二加压机构(22)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)和第二控制机构(26)与月壤钻探取样系统(1)中所阐述的第一加压机构(12)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)具有相同的结构。

4.根据权利要求3所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：缆绳存取及能量供给系统(3)包括：卷盘基座升降架(301)、卷盘基座升降电机(303)、卷盘基座(304)、第一平面推力轴承(305)、第一导向轮支架(306)、第二导向轮支架(307)、第三导向轮支架(308)、第四导向轮支架(309)、第五导向轮支架(310)、第六导向轮支架(311)、第三隔扭轴承(313)、第三隔扭轴承限位圈(314)、第四隔扭轴承(316)、第四隔扭轴承限位圈(317)、水平导向轮(318)、竖直导向轮(319)、卷盘驱动电机(323)、第一卷盘(324)、第二卷盘(325)、第五隔扭轴承(326)、取壤供能缆绳(327)、取岩供能缆绳(328)、第一圆筒型太阳能蓄能器(329)、电磁传动换向件(330)、第一配合槽口(331)、第二配合槽口(332)、第二圆筒型太阳能蓄能器(333)；

卷盘基座升降架(301)与壤岩储放及辅助钻进系统(4)固定相连，卷盘基座升降电机(303)设置于卷盘基座升降架(301)的内腔，并与卷盘基座升降架(301)固定相连，卷盘基座升降架(301)上设置有第三导向槽(302)，卷盘基座(304)上设置有第三导向块(335)，卷盘基座升降架(301)与卷盘基座(304)通过第三导向槽(302)和第三导向块(335)的相互配合实现滑动连接，卷盘基座(304)与卷盘基座升降电机(303)螺纹连接，第一导向轮支架(306)、第二导向轮支架(307)、第三导向轮支架(308)、第四导向轮支架(309)、第五导向轮支架(310)、第六导向轮支架(311)均固定连接于卷盘基座(304)，且位于同一平面内，其上依次间隔、转动连接有水平导向轮(318)和竖直导向轮(319)，取壤供能缆绳(327)和取岩供能缆绳(328)从水平导向轮(318)和竖直导向轮(319)形成的通道穿过，卷盘基座(304)上设置有用于安装第五导向轮支架(310)的第五导向轮支架安装座(312)，第五导向轮支架(310)上设置有用于安装第六导向轮支架(311)的第六导向轮支架安装座(315)，第五导向轮支架(310)与第五导向轮支架安装座(312)之间设置有第三隔扭轴承(313)，并在第三隔扭轴承(313)之间设置有第三隔扭轴承限位圈(314)，第六导向轮支架(311)与第六导向轮支架安装座(315)之间设置有第四隔扭轴承(316)，并在两个第四隔扭轴承(316)之间设置有第四隔扭轴承限位圈(317)；

第二卷盘(325)与卷盘基座(304)之间设置有第一平面推力轴承(305)，卷盘驱动电机(323)与卷盘基座(304)固定连接，电磁传动换向件(330)与卷盘驱动电机(323)的外壳固定连接，第一卷盘(324)、第二卷盘(325)与卷盘驱动电机(323)之间设置有第五隔扭轴承(326)，第一圆筒型太阳能蓄能器(329)与卷盘驱动电机(323)的静止端固定连接，第一卷盘(324)内存储有取壤供能缆绳(327)，第二卷盘(325)内存储有取岩供能缆绳(328)，第一卷盘(324)上环形均布有6个与电磁传动换向件(330)相配合的第一配合槽口(331)，第二卷盘(325)上环形均布有6个与电磁传动换向件(330)相配合的第二配合槽口(332)；

卷盘基座(304)上还设置有齿形轨道(320)、限位挡柱(321)、滑动导槽(322)，作为连接壤岩储放及辅助钻进系统(4)中辅助钻进组(413)的接口以及对月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)进行位置调换的辅助设置；

第一圆筒型太阳能蓄能器(329)所产生和存储的能量，将分别通过取壤供能缆绳(327)和取岩供能缆绳(328)，对月壤钻探取样系统(1)和月岩钻探取样系统(2)进行能量供应。

5.根据权利要求4所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：壤岩储放及辅助钻进系统(4)包括：钻探仓(401)、支撑轮组(402)、锚固分离组(405)、辅助储样组(406)、第一壤岩储放仓(412)、辅助钻进组(413)、第二壤岩储放仓(422)和减阻滚轴(423)，辅助储样组(406)由辅助储样驱动电机(407)、第一驱动丝杆(408)、第一滑轨盖板(409)、第一滑轨(410)和第一滑块(411)组成，辅助钻进组(413)由辅助钻进电机(414)、第二驱动丝杆(415)、第二滑轨(416)、第二滑块(417)、位置调整电机(418)、位置调整驱动齿轮(419)和第二滑轨盖板(421)组成；

支撑轮组(402)与钻探仓(401)固定连接，并在钻探仓(401)的四角均设置一组，锚固分离组(405)与钻探仓(401)固定连接，并设置在靠近月壤钻探取样系统(1)和月岩钻探取样系统(2)的一侧，辅助储样组(406)整体固定连接于钻探仓(401)，且在钻探仓(401)的两侧分别设置有一组，辅助储样驱动电机(407)、第一滑轨(410)与钻探仓(401)固定连接，第一驱动丝杆(408)与辅助储样驱动电机(407)同轴固定连接，第一滑块(411)与第一驱动丝杆(408)螺纹连接，第一滑块(411)与第一滑轨(410)滑动连接，第一滑轨(410)的两端设置第一滑轨盖板(409)；

辅助钻进组(413)整体运动连接于缆绳存取及能量供给系统(3)，且设置有两组，分别用于辅助月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)实现钻进取样，第二滑轨(416)上设置有辅助钻进组连接凸块(420)，辅助钻进组连接凸块(420)与缆绳存取及能量供给系统(3)中的滑动导槽(322)滑动连接，辅助钻进电机(414)、位置调整电机(418)固定连接于第二滑轨(416)的上端平台，第二滑轨盖板(421)与第二滑轨(416)的下端固定连接，第二驱动丝杆(415)与辅助钻进电机(414)同轴固定连接，第二驱动丝杆(415)与第二滑轨(416)、第二滑轨盖板(421)转动连接，第二滑块(417)与第二驱动丝杆(415)螺纹连接，第二滑块(417)与第二滑轨(416)滑动连接，第二滑块(417)上设置有半圆形卡口(426)，半圆形卡口(426)与月壤钻探取样系统(1)中的加压台阶(173)配合连接，位置调整驱动齿轮(419)与位置调整电机(418)的转轴固定连接，并与缆绳存取及能量供给系统(3)中的齿形轨道(320)配合连接；

第一壤岩储放仓(412)固定连接于钻探仓(401)，第二壤岩储放仓(422)设置于第一壤岩储放仓(412)之上，第一壤岩储放仓(412)和第二壤岩储放仓(422)的结构均为多层套筒设计，整体呈现为槽口状，内部设计有用于减小样品(425)在移动过程中受到摩擦阻力大小的减阻滚轴(423)；

第二圆筒型太阳能蓄能器(333)固定连接于卷盘基座(304)，其所产生和存储的能量，则用于维持壤岩储放及辅助钻进系统(4)的正常运转。

6.根据权利要求5所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：第一壤岩储放仓(412)与第二壤岩储放仓(422)进行错位设置。