专利名称：振动式粉尘物取样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制的取样装置，尤其是涉及一种行星上使用的振动式粉尘 物取样装置。二、 背景技术随着自动控制和机器人技术的飞跃发展，人类越来越多地依靠机器人等自动 化设备在深空天体中进行行星的粉尘物采集，在深空工作的机器人等自动化设备 的电源一般依靠太阳能、液体燃料等提供，因此供电功率有限，这就对自动取样 器的功率提出了要求。同时，由于自动取样器需要从本地运输到太空或偏远地方， 这就对取样器的体积和重量也提出了要求。又因为行星(月球、火星及小行星等) 上重力加速度很小，因此取样器所依附的主体如月球车等在行星上的重力很小， 因此，其能够提供给取样器的用于钻进土壤等粉尘物的压力也很小，假如取样器 钻进土壤等粉尘物的力超过了主体在行星上的重力，就会将其推离行星。因此取 样器的功耗、体积和重量越小越好，需要的钻进压力越小越好，钻进效率越高越 好。目前国内外在地面上使用的粉尘物取样装置主要有抓斗式、阀式、活塞式等， 其体积、重量和功耗较大，工作靠重力或推力，钻进效率不高，很难用于遥操作 自动取样设备和机器人中。目前在行星(月球、火星及小行星等)上使用的粉尘 物取样器主要是取样铲、取样钳等，取样铲无法在行星表面以下的特定位置采样， 取样钳需要较大的钻进压力才能进入行星(月球、火星及小行星等)土壤进行取 样。三、技术内容本发明提供了一种体积、重量小，功率低，需要较小钻进压力的高效率振 动式粉尘物取样装置，它可以应用于自动化设备和机器人的取样器中，尤其是用 于行星表面的粉尘物取样。本发明的技术方案是 一种振动式粉尘物取样装置，包括连接头，在连接头 下方连接振子，在振子下方连接振幅杆，在振幅杆下方安装粉尘物取样机构，粉 尘物取样机构包括取样头、平行连杆结构、电机和连杆机构外罩，取样头由可开 合的左取样勺及右取样勺组成，电机的外壳分别与振幅杆下方及连杆机构外罩连 接，在电机的转轴上连接有驱动螺杆，在驱动螺杆上螺纹连接有驱动螺筒，平行 连杆结构由第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆组成，第一连杆的一端与 第二连杆的一端转动连接且与所述驱动螺筒连接，第一连杆的另一端与第三连杆 的一端转动连接，第二连杆的另一端与第四连杆的一端转动连接，在连杆机构外 罩下端面上方开有与下端面平行的通孔，长连接轴与此通孔同轴连接，第三连杆 的中部、第四连杆的中部与长连接轴转动连接，并且第三连杆的另一端与右取样 勺连接，第四连杆的另一端与左取样勺连接。 与现有技术相比，本发明的有益效果如下(1)本发明采用体积、重量和功率都小的振子和电机，从而实现本取样装 置体积、重量小，功率低；(2)本发明采用振幅杆将振子产生的微小机械振动 放大成末端取样头的大振动破开粉尘物，减小了取样头的钻进阻力，因此钻进时 需要较小的钻进压力，同时提高了钻进效率；(3)本发明所采用的振子其工作 频率可调，通过电路将振子的工作频率调整到取样头的共振频率时，功率消耗小、 振幅输出大，实现了低功耗大输出；(4)当采集完成后倾倒取样头中的粉尘物 时，振子驱动取样头的振动有利于提高倾倒效率和效果。本发明可以应用于对取 样器体积、重量及功耗要求高的利用太阳能、风能等绿色能源的自动化设备和机 器人，尤其是需要较小钻进压力如行星(月球、火星和小行星等)等太空领域的 采样工作。四
图1是本发明实施例的结构示意图。 图2是本发明实施例的纵向剖视图。 图3a是本发明实施例的局部主视图。 图3b是本发明实施例的局部剖视图。 图4a是本发明另一实施例的局部主视图。 图4b是本发明另一实施例的局部剖视图。五、 具体实施方案 实施例1如图1,本实施例涉及一种振动式粉尘物取样装置，包括连接头1,在连接 头1下方连接振子2，振子2为振动电机，在振子2下方连接振幅杆3，其中连 接头1、振子2和振幅杆3的结构连接如图3a、图3b所示，在连接头1下方中 心处设有直径略大于振子2、深度略小于振子2的振子腔体，振子2设放在振子 腔体内，螺栓12将连接头1、振子2和振幅杆3紧固连接，在振幅杆3下方连 接电机外壳41 (内装电机4),电机外壳41下方连接连杆机构外罩5，电机外 壳41内固定的电机4输出轴与驱动螺杆9固定连接，驱动螺杆9与驱动螺筒10 螺纹相连，驱动螺筒10下端与平行连杆机构6中第一连杆61的一端、第二连 杆62的一端通过短连接轴7转动连接，第一连杆61的另一端与第三连杆63的 一端通过短连接轴7转动连接，第二连杆62的另一端与第四连杆64的一端通 过短连接轴7转动连接，在连杆机构外罩5下端面上方开有与下端面平行的通孔， 长连接轴11与此通孔同轴连接，第三连杆63的中部、第四连杆64的中部与长 连接轴11转动连接，第三连杆63的另一端与右取样勺81连接，第四连杆64 的另一端与左取样勺82连接，当振子2通电后，振子2振动，其振动幅度经过 振幅杆3放大再经过电机外壳4、连杆结构外罩5、平行杆结构6等机械结构传 递到取样头8上，使得取样头8上产生振动，从而破开粉尘物实现钻进，当驱动 螺杆9正向旋转时带动驱动螺筒10向下运动，推动平行连杆机构6打开取样头 8，当驱动螺杆9反向旋转时带动驱动螺筒10向上运动，拉动平行连杆结构6 关闭取样头8，从而实现粉尘物的抓取。实施例2如图1，本实施例涉及一种振动式粉尘物取样装置，包括连接头1，在连接 头1下方连接振子2，在振子2下方连接振幅杆3，其中连接头1、振子2和振片14与压电换能器13交错叠 加构成振子2，通过紧固螺栓15，振子2上方与连接头1相连，其下方与振幅 杆3相连，在振幅杆3下方连接电机外壳41 (内装电机4)，电机外壳41下方 连接连杆机构外罩5，电机外壳41内固定的电机4输出轴与驱动螺杆9固定连 接，驱动螺杆9与驱动螺筒10螺纹相连，驱动螺筒10下端与平行连杆机构6 中第一连杆61的一端、第二连杆62的一端通过短连接轴7转动连接，第一连 杆61的另一端与第三连杆63的一端通过短连接轴7转动连接，第二连杆62的 另一端与第四连杆64的一端通过短连接轴7转动连接，在连杆机构外罩5下端 面上方开有与下端面平行的通孔，长连接轴11与此通孔同轴连接，第三连杆63 的中部、第四连杆64的中部与长连接轴11转动连接，第三连杆63的另一端与 右取样勺81连接，第四连杆64的另一端与左取样勺82连接，当振子2通电后， 振子2振动，其振动幅度经过振幅杆3放大再经过电机外壳4、连杆结构外罩5、 平行杆结构6等机械结构传递到取样头8上，使得取样头8上产生振动，从而 破开粉尘物实现钻进，当驱动螺杆9正向旋转时带动驱动螺筒10向下运动，推 动平行连杆机构6打开取样头8，当驱动螺杆9反向旋转时带动驱动螺筒10向 上运动，拉动平行连杆结构6关闭取样头8，从而实现粉尘物的抓取。
权利要求
1.一种振动式粉尘物取样装置，包括连接头(1)，其特征在于在连接头(1)下方连接振子(2)，在振子(2)下方连接振幅杆(3)，在振幅杆(3)下方安装粉尘物取样机构。
2. 根据权利要求1所述的粉尘物取样装置，其特征在于粉尘物取样机构包括 取样头(8)、平行连杆结构(6)、电机(4)和连杆机构外罩(5),取样头(8)由可开合的左取样勺(82)及右取样勺(81)组成，所述电机(4)的外 壳(41)分别与振幅杆(3)下方及连杆机构外罩(5)连接，在电机(4)的转 轴上连接有驱动螺杆(9),在驱动螺杆(9)上螺纹连接有驱动螺筒(10)， 所述的平行连杆结构(6)由第一连杆(61)、第二连杆(62)、第三连杆(63) 及第四连杆(64)组成，第一连杆(61)的一端与第二连杆(62)的一端转动 连接且与所述驱动螺筒(10)连接，第一连杆(61)的另一端与第三连杆(63) 的一端转动连接，第二连杆(62)的另一端与第四连杆(64)的一端转动连接， 在连杆机构外罩(5)下端面上方开有与下端面平行的通孔，长连接轴(11)与 此通孔同轴连接，第三连杆(63)的中部、第四连杆(64)的中部与长连接轴(11)转动连接，并且，第三连杆(63)的另一端与右取样勺(81)连接，第 四连杆(64)的另一端与左取样勺(82)连接。
3. 根据权利要求1或2所述的粉尘物取样装置，其特征在于振子(2)为振 动电机，在连接头(1)上设有振子腔体，振子(2)设在振子腔体内，振子(2) 与振幅杆(3)固紧连接。
4. 根据权利要求1或2所述的粉尘物取样装置，其特征在于振子(2)由铜 电极片(14)与压电换能片(13)交错叠加构成，且铜电极片(14)及压电换 能片(13)通过紧固嫘栓(15)与连接头(1)相连。
全文摘要
一种振动式粉尘物取样装置，包括连接头，在连接头下方连接振子，在振子下方连接振幅杆，在振幅杆下方安装粉尘物取样机构，粉尘物取样机构包括取样头、平行连杆结构、电机和连杆机构外罩，取样头由可开合的左取样勺及右取样勺组成，电机的外壳分别与振幅杆下方及连杆机构外罩连接，在电机的转轴上连接有驱动螺杆，在驱动螺杆上螺纹连接有驱动螺筒，平行连杆结构由第一连杆、第二连杆、第三连杆及第四连杆组成，在连杆机构外罩下端面上方开有与下端面平行的通孔，长连接轴与通孔同轴连接，第三连杆的中部、第四连杆的中部转动与长连接轴转动连接，第三连杆、第四连杆的另一端分别与右取样勺、左取样勺连接。
文档编号G01N1/10GK101655419SQ20091003518
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者伟 卢, 宋爱国, 崔建伟, 梅 肖 申请人:东南大学