一种具有铲取和筛选功能的采样工具的制作方法
【专利摘要】本发明属于航天自动化工程领域，具体地说是一种具有铲取和筛选功能的采样工具，包括壳体，土壤、岩石铲取舱门，土壤、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，土壤、岩石铲取舱门分别转动安装在壳体的两端，电机组件安装在壳体上，并通过传动机构驱动土壤、岩石铲取舱门转动；被铲取的土壤由土壤铲取舱门上的土壤入口舱门进入到壳体下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门上的土壤出口舱门倒出壳体；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门上的岩石入口舱门进入到壳体上腔中，筛选后的样品通过土壤铲取舱门上的岩石出口舱门倒出壳体。本发明能够保证任意时刻最多只有一个舱门开启，确保土壤/岩石样品在铲取、移动、转存过程中不流失、不散形。
【专利说明】一种具有铲取和筛选功能的采样工具
【技术领域】
[0001]本发明属于航天自动化工程领域，具体地说是一种可应用于空间、地面等多种环境的具有铲取和筛选功能的采样工具。
【背景技术】
[0002]随着航天飞机、宇宙飞船和空间站的建立，空间科学技术的研究越来越受到各国的重视。未来的空间探索将对大量的星球进行科学采样探测，以了解星球的物理、化学环境等信息。由于大部分星球距离地球较远，不适于宇航员直接登陆，并且星球表面环境条件恶劣，所以对星球表面物质的采集、回收等等工作必须充分利用空间机器人技术和与之相适应的遥操作等技术。
[0003]国内外一些研究机构已经对月球、火星等星球表面上的采样工具进行了相关的研究，如北京航空航天大学的丁希仑等人研制的多杆深层月壤采样器，能够实现月表下
1.5米深处的钻探取样。国外一些专家对于星球探测样品采集进行过很多的研究，如美国Jet Propulsion Lab的Paul Backes等人提出了一种火星探测车采样方案，同样是来自Jet Propulsion Lab的Y.Bar-Cohen等人设计了一种名为USDC的米样器，日本的TakashiKubota等人提出一种廳鼠式深层采样机器人(Mole-Typed Deep Driller Robot), SuparnaMukherjee等人提出一种针对火星浅层采样的机构LSAS, J.L.Hill等人提出一种火星土壤采集机构LRFD,英国的Yang Gao等人提出一种可展开的树蜂产卵式采样器。
[0004]月球表面采样工具是月球登陆舱的一个重要组成部分，月球表面土壤、岩石样品的采集、回收以及初步封装等一系列的样品操作都需要通过采样工具来实现。所以未来在国内外的航天领域中用于星球表面的具有铲取和筛选功能的采样工具具有广阔的应用空间。
[0005]目前，各种采样器的研究都存在着某些不足，例如采样量小、所采样品不能保持原样、样品易遗失或者采样器只能进行一次采样等等。
【发明内容】
[0006]为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种可应用于空间、地面等多种环境的具有铲取和筛选功能的采样工具。该采样工具能够实现通过一个电机控制两端舱门的开启与关闭，并能够保持运动过程中任意时间最多只有一端舱门处于打开状态，另一端舱门保持关闭状态。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0008]本发明包括壳体、土壤铲取舱门、岩石铲取舱门、土壤铲取舱门传动机构、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门及岩石铲取舱门分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门所在端的壳体上设有铲齿；所述电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门及岩石铲取舱门转动，所述土壤铲取舱门处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门处于关闭/打开状态；被铲取的土壤由土壤铲取舱门上的土壤入口舱门进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门上的土壤出口舱门倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门上的岩石入口舱门进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门上的岩石出口舱门倒出壳体外回收。
[0009]其中:所述土壤铲取舱门传动机构包括第二转轴齿轮、第二传动齿轮、第二连杆、右旋转杆、左旋转杆锁紧机构及第二复位弹簧，岩石铲取舱门传动机构包括第一转轴齿轮、第一传动齿轮、第一连杆、左旋转杆、右旋转杆锁紧机构及第一复位弹簧，其中第二转轴齿轮及第一转轴齿轮分别与岩石铲取舱门旋转轴及土壤铲取舱门旋转轴相连，第二传动齿轮及第一传动齿轮分别转动安装在壳体上，并分别与第二转轴齿轮及第一转轴齿轮啮合，第二复位弹簧及第一复位弹簧的一端分别连接于第二传动齿轮及第一传动齿轮上，第二复位弹簧及第一复位弹簧的另一端分别固定在壳体上；所述左旋转杆及右旋转杆通过中心固定轴转动安装在壳体上，所述左旋转杆的一端通过第一连杆与第一传动齿轮连接，并在该端设有右旋转杆锁紧机构，所述右旋转杆的一端通过第二连杆与第二传动齿轮连接，并在该端设有左旋转杆锁紧机构；所述左旋转杆锁紧机构包括左旋锁紧杆、第二柱销及第三柱销，其中左旋锁紧杆的一端铰接在壳体上，另一端为钩子，中间设有腰形孔，所述第二柱销安装在左旋转杆的另一端，并在右旋转杆带动左旋锁紧杆转动时通过左旋锁紧杆的钩子钩住，实现对左旋转杆的锁紧；所述第三柱销安装在右旋转杆的一端，该第三柱销插在所述腰形孔内；所述右旋转杆锁紧机构包括右旋锁紧杆及第一柱销，其中右旋锁紧杆的一端铰接在壳体上，并在该端设有凸台，右旋锁紧杆的另一端设有腰形孔；所述第一柱销安装在左旋转杆的一端，且插在所述腰形孔内；所述右旋转杆的另一端设有与所述凸台相对应的凹槽；所述凸台设有3°?5°的倾角，右旋转杆上的凸台与右旋锁紧杆上的凹槽相互配合，实现对右旋转杆的锁紧；所述左旋转杆及右旋转杆共用一根中心固定轴，第一连杆的两端分别与左旋转杆的一端及第一传动齿轮铰接，第二连杆的两端分别与右旋转杆的一端及第二传动齿轮铰接；所述电机组件包括电机、谐波减速器、电机安装座及偏转输出轴，其中电机通过电机安装座安装在壳体上，电机的输出轴与谐波减速器连接；所述偏转输出轴的转动中心与谐波减速器的输出轴相连，偏转输出轴的输出轴位于左旋转杆及右旋转杆之间，通过电机的正反转拨动左旋转杆或右旋转杆转动，实现土壤铲取舱门或岩石铲取舱门的开关；
[0010]所述壳体包括前面板、后面板、上筛板、下底板、左仿生铲斗、右仿生铲斗及中间筛板，其中前面板、后面板、上筛板及下底板共同组成方筒状结构，左仿生铲斗及右仿生铲斗分别连接于该方筒状结构的两端，所述左仿生铲斗上安装有铲齿；所述前面板和后面板的上部及上筛板上分别开有多个用于分离土壤与岩石的腰形孔和筛孔，所述中间隔板将所述方筒状结构分为土壤腔和岩石腔，在中间隔板上开有多个筛孔；所述电机组件安装在前面板的外表面上；
[0011]所述土壤铲取舱门通过土壤铲取舱门旋转轴转动安装在壳体上，分为岩石出口舱门及土壤入口舱门，所述岩石出口舱门及土壤入口舱门为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在土壤铲取舱门旋转轴上，两个扇形柱的轴向长度相同；
[0012]所述岩石伊取舱门通过岩石伊取舱门旋转轴转动安装在壳体上，分为岩石入口舱门及土壤出口舱门，所述岩石入口舱门及土壤出口舱门为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在岩石铲取舱门旋转轴上，两个扇形柱的轴向长度相同。[0013]本发明的优点与积极效果为:
[0014]1.本发明适应性强，由壳体、土壤铲取舱门、岩石铲取舱门以及土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构和电机组件等部分构成，能够在真空、高温、低温等恶劣环境下进行工作。
[0015]2.本发明在不工作时能够保证四个舱门同时关闭，在工作时通过一台电机同时控制两个存储腔的四个舱门，能够保证任意时刻最多只有一个舱门开启，确保土壤/岩石样品在铲取、移动、转存过程中不流失、不散形。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明壳体部分的结构示意图；
[0017]图2为本发明壳体部分的结构剖面图；
[0018]图3为本发明内部结构示意图；
[0019]图4为本发明的运动示意图；
[0020]图5为本发明电机组件的剖面图；
[0021]图6为本发明岩石铲取舱门传动机构的结构示意图；
[0022]图7为本发明土壤铲取舱门传动机构的结构示意图；
[0023]图8为本发明右旋转杆的结构示意图；
[0024]图9为本发明右旋锁紧杆的结构示意图；
[0025]图10为本发明岩石铲取舱门的结构示意图；
[0026]图11为图10的左视图；
[0027]图12为图10的右视图；
[0028]图13为本发明土壤铲取舱门的结构示意图；
[0029]图14为图13的右视图；
[0030]图15为图13的左视图；
[0031]图16为本发明岩石铲取舱门与土壤铲取舱门传动机构的结构示意图；
[0032]其中:1为伊齿,2为前面板,3为后面板,4为左仿生伊斗,5为右仿生伊斗,6为上筛板，7为下底板,8为中间隔板,9为土壤伊取舱门，10为岩石伊取舱门，11为轴承座，12为轴承，13为左旋转杆，14为偏转输出轴，15为右旋转杆，16为电机安装座，17为谐波减速器，18为电机,19为右旋锁紧杆,20为第一连杆,21为第一转轴齿轮,22为第一传动齿轮,23为第一复位弹簧，24为第二转轴齿轮，25为第二传动齿轮，26为第二复位弹簧，27为左旋锁紧杆，28为第二连杆，29为岩石铲取舱门旋转轴，30为岩石入口舱门，31为土壤出口舱门，32为土壤铲取舱门旋转轴，33为岩石出口舱门，34为土壤入口舱门，35为凹槽，36为腰形孔，37为凸台，38为第一柱销,39为第二柱销,40为第三柱销,41为中心固定轴。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0034]本发明包括壳体、土壤伊取舱门9、岩石伊取舱门10、土壤伊取舱门传动机构、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门9及岩石铲取舱门10分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门9所在端的壳体上设有铲齿I ;电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门9及岩石铲取舱门10转动，当土壤铲取舱门9处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门10则处于关闭/打开状态，即土壤铲取舱门9与岩石铲取舱门10不同时打开；被铲取的土壤由土壤铲取舱门9上的土壤入口舱门34进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门10上的土壤出口舱门31倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门10上的岩石入口舱门30进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门9上的岩石出口舱门33倒出壳体外回收。
[0035]如图1?3所示，本发明的壳体中包括铲齿1、前面板2、后面板3、左仿生铲斗4、右仿生伊斗5、上筛板6、下底板7和中间隔板8,前面板2、后面板3、上筛板6及下底板7共同组成方筒状结构，左仿生铲斗4及右仿生铲斗5分别连接于该方筒状结构的两端，左仿生铲斗4上安装有铲齿I ;中间隔板8将方筒状结构分为土壤腔和岩石腔，前面板2和后面板3的上部及上筛板6上分别加工有多个腰形孔，中间隔板8上加工有多个直径为3mm的圆形筛孔；腰形孔及筛孔用于分离土壤与岩石。上筛板6的左端和下底板7的右端分别加工有漏斗状导流槽，在回收过程中对样品进行导流。
[0036]如图6?9及图16所示，土壤铲取舱门传动机构包括第二转轴齿轮24、第二传动齿轮25、第二连杆28、右旋转杆15、左旋转杆锁紧机构及第二复位弹簧26 ;岩石铲取舱门传动机构包括第一转轴齿轮21、第一传动齿轮22、第一连杆20、左旋转杆13、右旋转杆锁紧机构及第一复位弹簧23 ;左旋转杆锁紧机构包括左旋锁紧杆27、第二柱销39及第三柱销40 ；右旋转杆锁紧机构包括右旋锁紧杆19及第一柱销38。第二转轴齿轮24安装在土壤铲取舱门旋转轴32上，并通过顶丝与土壤铲取舱门旋转轴32固连，第二传动齿轮25转动安装在前面板2上、位于第二转轴齿轮24的下方，并与第二转轴齿轮24相互啮合组成齿轮副；第二复位弹簧26的一端固定在第二传动齿轮25上，另一端固定在下底板7上；第一转轴齿轮21安装在岩石铲取舱门旋转轴29上，并通过顶丝与岩石铲取舱门旋转轴29固连，第一传动齿轮22转动安装在前面板2上、位于第一转轴齿轮21的下方，并与第一转轴齿轮21相互啮合组成齿轮副；第一复位弹簧23的一端固定在第一传动齿轮22上，另一端固定在下底板7上。
[0037]左旋转杆13及右旋转杆15共用一根中心固定轴41，左旋转杆13及右旋转杆15通过中心固定轴41转动安装在壳体上。左旋转杆13的一端(上端)与第一连杆20的一端铰接，第一连杆20的另一端铰接在第一传动齿轮22上，在左旋转杆13的上端还安装有第一柱销38 ;右旋锁紧杆19的一端铰接在前面板2上，并在该端设有凸台37，右旋锁紧杆19的另一端设有腰形孔36，第一柱销38插在腰形孔36内，带动右旋锁紧杆19随左旋转杆13共同转动；左旋转杆13的另一端(下端)设有第二柱销39。右旋转杆15的一端(上端)设有与凸台37相对应的凹槽35，凸台37设有3°?5。的倾角，右旋转杆15上的凸台37与右旋锁紧杆19上的凹槽35相互配合，实现对右旋转杆15的锁紧；右旋转杆15的另一端(下端)与第二连杆28的一端铰接，第二连杆28的另一端铰接在第二传动齿轮25上，在右旋转杆15的下端还安装有第三柱销40 ;左旋锁紧杆27的一端铰接下在前面板2上，另一端为钩子，中间设有腰形孔36，第三柱销40插在腰形孔36内，在右旋转杆15带动左旋锁紧杆27转动时通过左旋锁紧杆27的钩子钩住左旋转杆13上的第二柱销39，实现对左旋转杆13的锁紧。[0038]如图5所示，电机组件整体安装在前面板2上，位于壳体外，电机组件包括电机18、谐波减速器17、电机安装座16、轴承座11、轴承12及偏转输出轴14，其中电机安装座16及轴承座11分别固定在前面板2上，电机18安装在电机安装座16上，电机18的输出轴与谐波减速器17连接，谐波减速器17的输出轴通过安装在轴承座11内的轴承12与前面板2转动连接；偏转输出轴14的转动中心与谐波减速器17的输出轴相连，该转动中心与左旋转杆13、右旋转杆15的中心固定轴41同轴，偏转输出轴14的输出轴位于左旋转杆13及右旋转杆15之间、并紧密配合，通过电机18的正反转拨动左旋转杆13或右旋转杆15转动，实现土壤铲取舱门9或岩石铲取舱门10的开关。
[0039]如图10?12所示，岩石铲取舱门10通过岩石铲取舱门旋转轴29转动安装在壳体上，分为岩石入口舱门30及土壤出口舱门31，岩石入口舱门30及土壤出口舱门31为半径不同的两个中空的扇形柱，以扇形柱的中心轴线为转轴，两个扇形柱通过M3螺钉固连在岩石铲取舱门旋转轴29上，两个扇形柱的轴向长度相同。岩石入口舱门30扇形的夹角为170°，土壤出口舱门扇形的夹角为55°。
[0040]如图13?15所示，土壤铲取舱门9通过土壤铲取舱门旋转轴32转动安装在壳体上，分为岩石出口舱门33及土壤入口舱门34，岩石出口舱门33及土壤入口舱门34为半径不同的两个中空的扇形柱，以扇形柱的中心轴线为转轴，两个扇形柱通过M3螺钉固连在土壤铲取舱门旋转轴32上，两个扇形柱的轴向长度相同。土壤入口舱门34扇形的夹角为100°，岩石出口舱门扇形的夹角为120°。
[0041]本发明的工作原理为:
[0042]如图3、图4、图5及图16所示，初始状态电机18有输出轴处于初始位置，偏转输出轴14的转动中心与输出轴中心连线垂直向下。第一复位弹簧23初始处于压缩状态，此时第一传动齿轮22经第一复位弹簧23推动具有逆时针转动的趋势，同时通过推动第一连杆20可以使左旋转杆13逆时针转动；此时偏转输出轴14的输出轴相当于止动销，阻止左旋转杆13逆时针转动，保持其初始位置。当电机18通电，输出轴顺时针转动，电机18的输出轴通过谐波减速器17、轴承12将运动传递到偏转输出轴14上；由于偏转输出轴14上的输出轴插在左旋转杆13和右旋转杆15中间，所以当偏转输出轴14绕其转动中心顺时针转动时，其输出轴推动左旋转杆13同时绕中心固定轴41旋转。左旋转杆13上端铰接第一连杆20，当左旋转杆13顺时针运动时，其推动第一连杆20整体向右平移，使第一连杆20推动第一传动齿轮22顺时针旋转，由于第一转轴齿轮21与第一传动齿轮22相互哨合,所以第一转轴齿轮21逆时针转动。第一传动齿轮22顺时针旋转时，同时带动第一复位弹簧23的上端向下运动，由于第一复位弹簧23的下端固定在下底板7上，所以第一复位弹簧23被继续压缩，且随着第一传动齿轮22的旋转角度加大第一复位弹簧23压缩量和回复力也逐渐加大；当电机18的输出轴结束运动并逆时针回到初始角度时，左旋转杆13失去推力，带动第一连杆20、第一传动齿轮22等失去动力，此时第一复位弹簧23回弹，推动第一传动齿轮22逆时针旋转并带动第一连杆20整体左移，第一连杆20推动左旋转杆13逆时针转动回到初始位置，在第一传动齿轮22逆时针运动的同时带动第一转轴齿轮21顺时针旋转。当左旋转杆13顺时针转动时，左旋转杆13上的第一柱销38带动右旋锁紧杆19顺时针转动，右旋锁紧杆19上的凸台37在转动过程中沉入右旋转杆15的凹槽35内，此时右旋转杆15被锁紧在初始位置无法逆时针旋转。[0043]同理，初始状态电机18的输出轴处于初始位置，偏转输出轴14的旋转中心与输出轴中心连线垂直向下。第二复位弹簧26初始处于拉伸状态，此时第二传动齿轮25经第二复位弹簧26拉动具有逆时针转动的趋势，同时通过拉动第二连杆28可以使右旋转杆15无法逆时针转动。此时右旋转杆15的下端和第三柱销40分别同时紧贴偏转输出轴14的输出轴和左旋锁紧杆27中间的腰形孔36的左端，使右旋转杆15无法顺时针旋转，并处于平衡位置。当电机18通电，输出轴逆时针转动，输出轴通过谐波减速器17、轴承12将运动传递到偏转输出轴14上；由于偏转输出轴14上的输出轴插在左旋转杆13和右旋转杆15中间，所以当偏转输出轴14绕其转动中心逆时针转动时，其输出轴推动右旋转杆15同时绕中心固定轴41逆时针旋转。右旋转杆15下端铰接第二连杆28，当右旋转杆15逆时针运动时，其推动第二连杆28整体向右平移，使第二连杆28拉动第二传动齿轮25顺时针旋转，由于第二转轴齿轮24与第二传动齿轮25相互啮合，所以第二转轴齿轮24逆时针转动。第二传动齿轮25顺时针旋转时，同时带动第二复位弹簧26上端向上运动，由于第二复位弹簧26下端固定在下底板7上，所以第二复位弹簧26被继续拉伸，且随着第二传动齿轮25的旋转角度加大第二复位弹簧26的拉伸量和回复力也逐渐加大。当电机18的输出轴结束运动并顺时针回到初始角度时，右旋转杆15失去推力，带动第二连杆28、第二传动齿轮25等失去动力；此时第二复位弹簧26回弹收缩，拉动第二传动齿轮25逆时针旋转并带动第二连杆28整体左移，第二连杆28拉动右旋转杆15顺时针转动回到初始位置。在第二传动齿轮25逆时针运动的同时带动第二转轴齿轮21顺时针旋转。右旋转杆15对应位置上的第三柱销40插入左旋锁紧杆27中间的腰形孔36中，并与其左侧端面接触。当右旋转杆15逆时针转动时其上第三柱销40带动左旋锁紧杆27顺时针转动，左旋锁紧杆27左端的钩子在转动过程中钩住左旋转杆13下端的第二柱销39，此时左旋转杆13被锁紧无法旋转。
[0044]初始状态时四个舱门全都处于关闭状态。当铲齿I铲取下土壤和岩石后，电机18通电顺时针转动，并带动第一转轴齿轮21和岩石铲取舱门10逆时针转动。随着岩石铲取舱门10逐渐旋转，岩石入口舱门30打开并且开口逐渐增大，土壤出口舱门31 —直处于关闭状态；当岩石铲取舱门10逆时针旋转45°时土壤出口舱门31处于关闭状态，岩石入口舱门30处于打开最大的位置；岩石铲取舱门10继续旋转，岩石入口舱门30打开并且开口逐渐减少，土壤出口舱门31则逐渐打开并且开口逐渐增大；当岩石铲取舱门10逆时针旋转90°时土壤出口舱门31处于开口最大状态,岩石入口舱门30处于关闭状态,岩石伊取舱门10逆时针旋转最大角度为90° ;土壤和岩石进入到壳体内部的上腔体中，通过中间隔板8上的圆形筛孔及前面板2、后面板3、上筛板6上的腰形孔使土壤与岩石分离；当电机18通电逆时针转动，并带动第二转轴齿轮24和土壤铲取舱门9逆时针转动。随着土壤铲取舱门9逐渐旋转，土壤入口舱门34打开并且开口逐渐增大，岩石出口舱门33—直处于关闭状态；当土壤铲取舱门9逆时针旋转40°时岩石出口舱门33处于关闭状态，土壤入口舱门34处于打开最大的位置；土壤铲取舱门9继续旋转，土壤入口舱门34开口逐渐减少，岩石出口舱门33则逐渐打开并且开口逐渐增大；当土壤铲取舱门9逆时针旋转90°时，岩石出口舱门33处于开口最大状态，土壤入口舱门34处于关闭状态，岩石即可排出壳体外；土壤铲取舱门9逆时针旋转最大角度为90°。
[0045]本发明还具有多点采集、初级封装、筛分及固形等多种执行功能。
【权利要求】
1.一种具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:包括壳体、土壤铲取舱门(9)、岩石铲取舱门(10)、土壤铲取舱门传动机构、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门(9)所在端的壳体上设有铲齿(I);所述电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)转动，所述土壤铲取舱门(9)处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门(10)处于关闭/打开状态；被铲取的土壤由土壤铲取舱门(9)上的土壤入口舱门(34)进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门(10)上的土壤出口舱门(31)倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门(10)上的岩石入口舱门(30)进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门(9)上的岩石出口舱门(33)倒出壳体外回收。
2.按权利要求1所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述土壤铲取舱门传动机构包括第二转轴齿轮(24)、第二传动齿轮(25)、第二连杆(28)、右旋转杆(15)、左旋转杆锁紧机构及第二复位弹簧(26)，岩石铲取舱门传动机构包括第一转轴齿轮(21)、第一传动齿轮(22)、第一连杆(20)、左旋转杆(13)、右旋转杆锁紧机构及第一复位弹簧(23)，其中第二转轴齿轮(24)及第一转轴齿轮(21)分别与岩石铲取舱门旋转轴(29)及土壤铲取舱门旋转轴(32)相连，第二传动齿轮(25)及第一传动齿轮(22)分别转动安装在壳体上，并分别与第二转轴齿轮(24)及第一转轴齿轮(21)啮合，第二复位弹簧(26 )及第一复位弹簧(23)的一端分别连接于第二传动齿轮(25)及第一传动齿轮(22)上，第二复位弹簧(26)及第一复位弹簧(23)的另一端分别固定在壳体上；所述左旋转杆(13)及右旋转杆(15)通过中心固定轴(41)转动安装在壳体上，所述左旋转杆(13)的一端通过第一连杆(20)与第一传动齿轮(22)连接，并在该端设有右旋转杆锁紧机构，所述右旋转杆(15)的一端通过第二连杆(28)与第二传动齿轮(25)连接，并在该端设有左旋转杆锁紧机构。
3.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述左旋转杆锁紧机构包括左旋锁紧杆(27)、第二柱销(39)及第三柱销(40)，其中左旋锁紧杆(27)的一端铰接在壳体上，另一端为钩子，中`间设有腰形孔(36)，所述第二柱销(39)安装在左旋转杆(13)的另一端，并在右旋转杆(15)带动左旋锁紧杆(27)转动时通过左旋锁紧杆(27)的钩子钩住，实现对左旋转杆(13)的锁紧；所述第三柱销(40)安装在右旋转杆(15)的一端，该第三柱销(40)插在所述腰形孔(36)内。
4.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述右旋转杆锁紧机构包括右旋锁紧杆(19)及第一柱销(38)，其中右旋锁紧杆(19)的一端铰接在壳体上，并在该端设有凸台(37)，右旋锁紧杆(19)的另一端设有腰形孔(36);所述第一柱销(38)安装在左旋转杆(13)的一端，且插在所述腰形孔(36)内；所述右旋转杆(15)的另一端设有与所述凸台(37)相对应的凹槽(35)。
5.按权利要求4所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述凸台(37)设有3°~5°的倾角，右旋转杆(15)上的凸台(37)与右旋锁紧杆(19)上的凹槽(35)相互配合，实现对右旋转杆(15)的锁紧。
6.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述左旋转杆(13)及右旋转杆(15)共用一根中心固定轴(41)，第一连杆(20)的两端分别与左旋转杆(13)的一端及第一传动齿轮(22)铰接，第二连杆(28)的两端分别与右旋转杆(15)的一端及第二传动齿轮(25)铰接。
7.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述电机组件包括电机(18 )、谐波减速器(17)、电机安装座(16)及偏转输出轴(14)，其中电机(18)通过电机安装座(16)安装在壳体上，电机(18)的输出轴与谐波减速器(17)连接；所述偏转输出轴(14)的转动中心与谐波减速器(17)的输出轴相连，偏转输出轴(14)的输出轴位于左旋转杆(13)及右旋转杆(15)之间，通过电机(18)的正反转拨动左旋转杆(13)或右旋转杆(15)转动，实现土壤铲取舱门(9)或岩石铲取舱门(10)的开关。
8.按权利要求1所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述壳体包括前面板(2)、后面板(3)、上筛板(6)、下底板(7)、左仿生铲斗(4)、右仿生铲斗(5)及中间筛板(8)，其中前面板(2)、后面板(3)、上筛板(6)及下底板(7)共同组成方筒状结构，左仿生铲斗(4)及右仿生铲斗(5)分别连接于该方筒状结构的两端，所述左仿生铲斗(4)上安装有铲齿(I);所述前面板(2)和后面板(3)的上部及上筛板(6)上分别开有多个用于分离土壤与岩石的腰形孔和筛孔，所述中间隔板(8)将所述方筒状结构分为土壤腔和岩石腔，在中间隔板(8)上开有多个筛孔；所述电机组件安装在前面板(2)的外表面上。
9.按权利要求1所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述土壤铲取舱门(9 )通过土壤铲取舱门旋转轴(32 )转动安装在壳体上，分为岩石出口舱门(33 )及土壤入口舱门(34)，所述岩石出口舱门(33)及土壤入口舱门(34)为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在土壤铲取舱门旋转轴(32)上，两个扇形柱的轴向长度相同。
10.按权利要求1所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述岩石铲取舱门(10)通过岩石铲取舱门旋转轴(29)转动安装在壳体上，分为岩石入口舱门(30)及土壤出口舱门(31 )，所述岩`石入口舱门(30)及土壤出口舱门(31)为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在岩石铲取舱门旋转轴(29)上，两个扇形柱的轴向长度相同。
【文档编号】G01N1/08GK103868757SQ201210549730
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月17日 优先权日:2012年12月17日
【发明者】李斌, 李志强, 王明辉, 王聪, 张国伟 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所