本发明涉及一种锚定装置，特别涉及一种基于多机械臂着陆及叉形超声波钻进的小行星表面附着锚定装置，属于小行星表面附着锚定技术领域。
背景技术：
探测小行星，对探索太阳系起源以及为人类探索开发可利用太空资源具有重要意义。由于小行星表面几乎没有引力，附着锚定是小行星探测器在小行星表面长期驻留的重要技术手段。此外，小行星表面崎岖的地形条件，需要探测器有一定的地形适应性。现有的小行星探测器大部分采用“接触即离”式的附着方案，即探测器通过伸出机械臂等机构短时触碰小行星表面。这种方式并没有实现探测器在小行星表面长时间的附着锚定，对小行星的探测和星壤的采样有一定的局限性。
技术实现要素：
针对上述不足，本发明提供一种钻进压力低、结构简单、附着力大、可以长时间附着的基于多机械臂着陆及叉形超声波钻进的小行星表面附着锚定装置。
本发明的基于多机械臂着陆及叉形超声波钻进的小行星表面附着锚定装置，所述装置包括机械臂2和末端执行器3；
机械臂2的顶端与小行星探测器的侧面连接，末端执行器3与机械臂2的尾端连接，末端执行器3上设置有超声波钻3-5，末端执行器3通过超声波钻3-5钻进小行星表面，实现锚定；
每个机械臂2对应两个末端执行器3，两个末端执行器3呈叉形与机械臂2的尾端连接。
优选的是，所述末端执行器3包括伺服电机3-3、碟形弹簧3-4、超声波钻3-5、末端执行器外壳3-6、滑块3-7和导轨3-8；
伺服电机3-3、碟形弹簧3-4、超声波钻3-5、滑块3-7和导轨3-8设置在末端执行器外壳3-6内；机械臂2与伺服电机3-3的外壳连接，伺服电机3-3的输出轴与超声波钻3-5之间设有碟形弹簧3-4，伺服电机3-3通过碟形弹簧3-4向超声波钻3-5传递钻压力；
导轨3-8设置在末端执行器外壳3-6的内侧壁上，滑块3-7的一侧与超声波钻3-5的侧面固定连接，滑块3-7的另一侧与导轨3-8滑动连接，超声波钻3-5在导轨3-8和滑块3-7的约束下，进行直线进给运动，倾斜钻入小行星表面。
优选的是，所述末端执行器3还包括丝杠3-1和丝母3-2；
丝母3-2固定于末端执行器外壳3-6的顶端，丝杠3-1成悬臂式结构，丝杠3-1的一端与机械臂连接，丝杠3-1的另一端穿过丝母3-2与伺服电机3-3的外壳连接。
优选的是，所述装置包括多条机械臂2及末端执行器3，所述多条机械臂及末端执行器3分布在小行星探测器的侧面。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
本发明提出了一种基于多机械臂着陆及叉形超声波钻进的小行星表面附着锚定装置。有益效果在于：
第一、本发明采用超声波钻进行钻进锚定，钻压力低；
第二、采用两个超声波钻叉形布置，实现附着锚定装置与小行星表面间的力封闭，此结构简单、附着力大。
第三、只需一条机械臂上的一对超声波钻稳定锚固，即可实现探测器整体在小行星表面的附着锚定；
第四、使用多条机械臂进行着陆缓冲，适应地形能力强，可增加附着可靠性，可长时间附着。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图；
图2为末端执行器的结构示意图；
图3为超声波钻内部结构示意图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本实施方式所述的本发明的基于多机械臂着陆及叉形超声波钻进的小行星表面附着锚定装置，所述装置包括机械臂2和末端执行器3；
机械臂2的顶端与小行星探测器主体1的侧面连接，末端执行器3与机械臂2的尾端连接，末端执行器3上设置有超声波钻3-5，末端执行器3通过超声波钻3-5钻进小行星表面，实现锚定。
本实施方式的超声波钻具有体积小、结构紧凑、低钻压力等技术优势，仅需较低的钻压力即可完成对坚硬岩石的高效钻进，因此适用于弱引力条件下的附着锚定。
在反推力的作用下，探测器被压靠在小行星表面，为超声波钻提供钻压力，在小行星表面的附着锚定。
优选实施例中，每个机械臂2对应两个末端执行器3，两个末端执行器3呈叉形与机械臂2的尾端连接。
本实施方式只需一条机械臂上的一对超声波钻稳定锚固，即可实现探测器整体在小行星表面的附着锚定，一对超声波钻叉形布置，实现附着装置与小行星表面间的力封闭，此结构简单、附着力大。
优选实施例中，本实施方式的末端执行器3包括伺服电机3-3、碟形弹簧3-4、超声波钻3-5、末端执行器外壳3-6、滑块3-7和导轨3-8；
伺服电机3-3、碟形弹簧3-4、超声波钻3-5、滑块3-7和导轨3-8设置在末端执行器外壳3-6内；机械臂2与伺服电机3-3的外壳连接，伺服电机3-3的输出轴与超声波钻3-5之间设有碟形弹簧3-4，伺服电机3-3通过碟形弹簧3-4向超声波钻3-5传递钻压力；
导轨3-8设置在末端执行器外壳3-6的内侧壁上，滑块3-7的一侧与超声波钻3-5的侧面固定连接，滑块3-7的另一侧与导轨3-8滑动连接，超声波钻3-5在导轨3-8和滑块3-7的约束下，进行直线进给运动，末端执行器外壳3-6的底部与超声波钻3-5、伺服电机3-3的轴线成一定倾角，使超声波钻3-5倾斜钻入小行星表面。
优选实施例中，末端执行器3还包括丝杠3-1和丝母3-2；
丝母3-2固定于末端执行器外壳3-6的顶端，丝杠3-1成悬臂式结构，丝杠3-1的一端与机械臂连接，丝杠3-1的另一端穿过丝母3-2与伺服电机3-3的外壳连接。
伺服电机3-3带动丝杠3-1旋转并作直线运动，实现超声波钻3-5的进给切削，并为超声波钻3-5提供一定的钻压力。
优选实施例中，本实施方式包括多条机械臂2及末端执行器3，所述多条机械臂及末端执行器3分布在探测器主体1的侧面。
在探测器的侧边布置多条机械臂，用于实现腿式着陆缓冲，在每条机械臂的前端按照叉形布置两套超声波钻。在反推力的作用下，探测器被压靠在小行星表面，为叉形超声波钻3-5提供钻压力，使用多条机械臂进行着陆缓冲，适应地形能力强，可增加附着可靠性。
具体实施例：
如图1所示，本实施方式小行星探测器包括探测器主体1、多条机械臂2、末端执行器3和推力发动机4；探测器主体1上布置多个推力发动机4，推力发动机4为探测器提供附着压力。探测器主体1侧面伸出多个机械臂2，每个机械臂2上均有一对末端执行器3。两个末端执行器3间成一定角度连接于机械臂2上，形成叉形。
如图2所示，本实施例的末端执行器3结构：
丝母3-2固定于末端执行器外壳3-6上，丝杠3-1成悬臂式结构，可通过联轴器等元件与伺服电机3-3相连。伺服电机3-3工作时，丝杠3-1作旋转直线运动。伺服电机3-3与超声波钻3-5之间接有碟形弹簧3-4，两者间通过碟形弹簧3-4传递向下的钻压力。超声波钻3-5与滑块3-7之间通过螺钉进行连接，导轨3-8固定于末端执行器外壳3-6上。超声波钻3-5在导轨3-8和滑块3-7的约束下，进行直线进给运动。末端执行器外壳3-6的底部与超声波钻3-5、伺服电机3-3的轴线成一定倾角，使钻杆3-5-1能倾斜钻入小行星表面。
如图3所示，本实施例的超声波钻3-5由钻杆3-5-1、超声波钻外壳3-5-2、超声波钻框架3-5-3和超声波钻驱动单元3-5-4。超声波钻框架3-5-3与超声波钻外壳3-5-2固定连接。超声波钻驱动单元3-5-4通过超声波钻框架3-5-3将振动传递至钻杆3-5-1，钻杆3-5-1振动，切削小行星表面岩石。
本实施例的工作原理：
在探测器靠近小行星表面时，机械臂2以一定姿态张开以适应小行星表面地形，并实现腿式着陆缓冲。推力发动机4工作，为探测器提供反推力，探测器被压靠在小行星表面。伺服电机3-3带动丝杠3-1作旋转直线运动，并通过碟形弹簧3-4将压力传递至超声波钻3-5。在导轨3-8和滑块3-7的约束下，超声波钻3-5沿着壳体作直线进给运动。由于机械臂上的两套超声波钻叉形布置，在钻杆3-5-1钻入小行星表面后，形成力封闭，实现探测器在小行星表面附着锚定。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。