专利名称：栅格自适应姿态调整筒式采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种栅格自适应姿态调整筒式采集器，具体地说是一种应用于月球及其它星球探测取样或者不适合人类作业的环境中取样的采集器。
背景技术：
随着各航天大国的深空探测及其他探测需求的进一步加大，对于取样器的要求也将进一步提高。而探测取样环境的不断变化，也需要不同种类和结构的取样器来适应。近几年来，美国、俄罗斯、欧共体、日本和印度等航天大国，都在不停地进行着表取末端取样器的相关研究，机械手取样方式是一种主要发展趋势。目前现有的深空采集样品的采集器有如美国马里兰大学航空航天工程学院的David L. Akin副教授及其研究生David Wayne Gruntz基于NASA火星探测计划设计了一种名为TERPS的采集器，还有美国“蜜蜂机器人” 公司设计的ISAD取样器，都存在结构复杂、功耗大和不能进行样品筛选采集的问题。我国对月表取样器进行了一些研究，取样器的取样方式主要结合钻取和表取，以钻取为主，采用仿生蛘式铲和转塔式钻机两大部分组成。能够有效地采集月壤等非常松散和干燥的样品， 因为结合了钻取和表取，取样器结构较复杂。总而言之，在现有的各种类型取样器中，还没有完全适合我国探月工程，基于着陆器、无月球车和非载人情况下，月面采样任务由钻进和表取两种方式共同完成的表取采样末端取样器。因此，针对我国探月及其他深空探测工程的特定工程条件，研究和设计质量更轻、结构更加简单、性能更加可靠且采样效率更高的末端采集器，既为工程必需，也是一项关键技术。
发明内容本实用新型的目的是提供一种基于月球及其它星球探测样品采集，或者不适合人类作业的环境中样品采集的结构简单，功耗小和可以对样品进行筛选的栅格自适应姿态调整筒式采集器。为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是提供一种栅格自适应姿态调整筒式采集器，包括内筒、外筒、后盖和电机，所述的外筒、内筒下部均带有相同条数的栅格，外筒筒壁后端开有一个缺口，齿条连接缺口两端；所述的内筒前大后小，内筒的内腔呈漏斗形，内筒上设有舌形铲、铰链支座和轴支撑座，舌形铲下斜固定在内筒体前端，铰链支座位于内筒体重心前方，铰链支座上固定有电机，电机的轴上安装有小齿轮，小齿轮与安装在外筒上的齿条相啮合，电机轴还穿过轴支撑座并固连在后盖上；所述的后盖设有安装电机轴的突出缘，电机的轴固连在突出缘中，后盖面积大于内筒底面积对内筒底面全面覆盖。本实用新型的采集器，所述的外筒与内筒为间隙配合，通过电机控制外筒转动实现内外筒栅格缝隙宽度的变化。所述的外筒与内筒各带有3 8条栅格。本实用新型的采集器，通过所述的铰链支座与采集样品操作的机械臂连接。本实用新型的采集器与现有技术相比，具有如下优点1、本实用新型结构简单、功耗低。由于采用双层带栅格筒式组合结构，利用电机带
3动外筒进行小角度旋转，使内外筒栅格缝隙宽度产生变化，从而达到选择采集样品的颗粒大小作用，这一设计使得整个采集器结构简单，也解决了现有深空探测采集样品的采集器不能进行样品筛选采集的难题；同时由于电机仅用于外筒小角度旋转和控制后盖的开合， 故功耗非常低。2、本实用新型具有样品转移过程中能自适应调整姿态及样品不洒落的特点。本采集器采用整个采集器重心后倾和前端设计有向下斜的舌形铲结构，采集器在机械臂的带动下进行运动，由于前端的舌形铲式结构能将机械臂的水平运动转化为斜向下的铲取动作， 方便了采集器取样；当机械臂上提时，采集器被提升，采集器重心偏后，前端自动翘起，所取样品在重力作用下，自动沿着漏斗形的内腔集中到内筒后部输出口附近，故样品在转移中不会洒落；当采集器转移到指定位置，电机大角度转动，打开后盖，释放样品。本采集器解决了现有取样器转移过程中不能自适应调整姿态、样品易洒落等难题。
图1为本实用新型栅格自适应姿态调整筒式采集器外观结构示意图。图2为本实用新型的外筒结构示意图。图3为本实用新型的内筒结构示意图。图4为本实用新型的电机、轴与后盖固连结构示意图。上述图中1 外筒、2 内筒、3 后盖、4 栅格、5 舌形铲、6 铰链支座、7 齿条、8 小齿轮、9 电机、10 轴支撑座、11 轴。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。实施例1 本实用新型的一种栅格自适应姿态调整筒式采集器，其外观结构如图1 所示，包括外筒1、内筒2、后盖3、电机9，外筒与内筒为间隙配合，外筒与内筒下部均带有相同条数的栅格，外筒与内筒的截面为一边是直线的弧形，舌形铲5固定在内筒前端的直线边；参见图2，所述的外筒带有5条栅格4，外筒的筒壁后端开有一个缺口 ；参见图3，所述的内筒2也带有5条栅格4，内筒前大后小，内腔呈漏斗形，内筒上安装有舌形铲5、铰链支座 6和轴支撑座10，舌形铲5向下斜采用焊接方式固定在内筒前端的直线边，铰链支座位于内筒体重心前方；参见图4，所述的后盖3设有安装电机轴11的突出缘，电机的轴11固连在突出缘中，后盖面积大于内筒底面积对内筒底面全面覆盖。所述电机9采用小型步进电机。组装本实用新型的采集器的工序①先将铰链支座6和轴支撑座10固定到内筒2上；②把外筒1的缺口对准内筒2上铰链支座6，将外筒1套在内筒2夕卜，套好外筒后再将舌形铲向下斜焊到内筒的前端；③将齿条7安装在外筒1缺口两端，在电机9的轴11上安装小齿轮8，让小齿轮与齿条7相啮合，再将电机的轴穿过轴支撑座10并安装在后盖3的突出缘中，调整后盖3使其全面覆盖内筒底面，最后将电机安装在铰链支座上。完成采集器的组装。实施例2 使用本实用新型的栅格自适应姿态调整筒式采集器在太空上进行取样。
4[0022]采集样品时，通过铰链支座6连接操作设备的机械臂，电机9的电源及控制由机械臂控制系统负责。取样时，在机械臂与铰链支座6连接的情况下，机械臂带动采集器下降， 此时采集器在重力作用下后端下垂，当后盖端着地后，采集器继续下降直至内筒2上的舌形铲5着地，停止下降；接着机械臂带着采集器朝要取的样品方向前行，舌形铲将前行的力转化为向下向前的力，将样品铲起进入内筒2内腔；如果需要筛除样品中较小的颗粒，可以使电机9动作通过小齿轮8和齿条7带动外筒1，调整外筒1和内筒2之间栅格缝隙的大小，筛出小颗粒，如无需筛选，则电机9不动作；当有充足的样品进入到内筒2中，机械臂带动采集器上行，由于重心后倾，样品进入到内筒后部，采集器开口向上，样品不会洒落；机械臂将采集器带到指定位置，如专门的收集器上方，将采集器定位后，电机9动作通过轴11带动后盖3旋转，打开后盖，样品落于收集器中，电机9再次动作，后盖闭合，完成一次样品采集。本采集器结构简单、功耗低，具有一次采样量大、可对样品进行采集和筛选、样品的转移过程中采集器可自适应调整姿态和无样品洒落等特点，可应用于月球及其它星球探测取样或者不适合人类作业的环境中取样。
权利要求1.一种栅格自适应姿态调整筒式采集器，包括内筒、外筒、后盖和电机，其特征在于 所述的外筒、内筒下部均带有相同条数的栅格，外筒筒壁后端开有一个缺口，齿条连接缺口两端；所述的内筒前大后小，内筒的内腔呈漏斗形，内筒上设有舌形铲、铰链支座和轴支撑座，舌形铲下斜固定在内筒体前端，铰链支座位于内筒体重心前方，铰链支座上固定有电机，电机的轴上安装有小齿轮，小齿轮与安装在外筒上的齿条相啮合，电机轴还穿过轴支撑座并固连在后盖上；所述的后盖设有安装电机轴的突出缘，电机的轴固连在突出缘中，后盖面积大于内筒底面积对内筒底面全面覆盖。
2.根据权利要求1所述的栅格自适应姿态调整筒式采集器，其特征在于所述的外筒与内筒为间隙配合，通过电机控制外筒转动实现内外筒栅格缝隙宽度的变化。
3.根据权利要求1所述的栅格自适应姿态调整筒式采集器，其特征在于所述的外筒与内筒各带有3 8条栅格。
4.根据权利要求1所述的栅格自适应姿态调整筒式采集器，其特征在于通过所述的铰链支座与采集样品操作的机械臂连接。
专利摘要本实用新型涉及一种栅格自适应姿态调整筒式采集器，包括外筒、内筒、后盖和电机，外筒、内筒均带有栅格且为间隙配合；内筒上设有舌形铲、铰链支座和轴支撑座，舌形铲固定在内筒体前端，铰链支座位于内筒体重心前方，铰链支座上固定有电机，电机的轴上装有小齿轮，小齿轮与外筒上的齿条相啮合，电机的轴穿过轴支撑座并与后盖固连。采集样品时，通过铰链支座与机械臂连接带动采集器运动取样，电机的电源及控制由机械臂控制系统负责。本采集器结构简单，功耗低，具有一次采样量大，可对采集样品进行筛选，转移样品过程可自适应调整姿态使样品不会洒落等特点，可用于月球及其它星球的探测取样或者不适合人类作业的环境中取样。
文档编号G01N1/08GK202075148SQ201120135949
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者康红梅, 张伟民, 张辉, 李学斌, 李波 申请人:中国地质大学(武汉)