一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置

本发明涉及一种飞行器采样爪，具体涉及一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，本发明属于旋翼式火星飞行器采样返回。

背景技术：

1、火星是目前人类探索的热门目标之一，多年来，科学家一直对火星上的土壤和岩石进行研究，试图了解火星上是否存在生命或其他关键信息，为了更深入地了解火星，科学家计划实施火星样本返回任务，将火星土壤和岩石带回地球进行研究。火星样本返回任务是一项复杂而艰巨的任务，

2、火星表面样品采集是进行火星原位科学探测和将样品返回地球进行科学分析的重要手段。火星飞行器能够在火星空中大范围飞行，具有探测速度快、探测距离远的显著优势。火星飞行器上可装备采样爪，在较远的区域进行火星表面岩块采集。由于火星上大气稀薄且寒冷，飞行器桨叶产生的升力有限，因此，要求采样机构质量轻、结构简单、驱动数量少。

技术实现思路

1、本发明为了解决火星飞行器采样返回的技术难题，提供一种质量轻、结构简单、驱动数量少的采样机构，进而提出一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

3、本发明包括连接支架、抓取组件、驱动组件和摇臂组件，摇臂组件的后端与连接支架转动连接，所述抓取组件安装在摇臂组件的前端，所述驱动组件安装在连接支架上，所述驱动组件与所述抓取组件连接，并驱动抓取组件展开与合拢。

4、进一步的，电机、减速器外壳、蜗轮蜗杆减速器和行星减速器，电机通过减速器外壳安装在连接支架上，电机输出轴与蜗轮蜗杆减速器的蜗杆固定连接，并经蜗轮蜗杆减速器实现传动方向的改变，所述行星减速器包括行星减速器外齿圈、行星轮、太阳轮和行星架，蜗轮蜗杆减速器的蜗轮输出轴与行星减速器的太阳轮固定连接，行星架作为行星减速器的输出端与所述抓取组件连接。

5、进一步的，所述摇臂组件包括上摇臂、上摇臂接头、下摇臂和下摇臂接头，上摇臂与下摇臂平行设置，下摇臂的后端与行星减速器的外齿圈固定连接，下摇臂的前端通过下摇臂接头与抓取组件转动连接；上摇臂的后端与连接支架转动连接，上摇臂的前通过上摇臂接头与抓取组件转动连接。

6、进一步的，所述一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置还包括固定夹，固定夹夹装在上摇臂上。

7、进一步的，所述抓取组件包括张紧绳、齿轮ⅰ、齿轮ⅱ、限位器、绳轮ⅱ、绳轮ⅰ和夹爪组件，齿轮ⅰ和齿轮ⅱ由上至下安装在连接支架的外侧壁，行星架的输出轴与齿轮ⅱ固定连接，齿轮ⅱ与齿轮ⅰ啮合并驱动绳轮ⅰ转动，绳轮i安装在连接支架的内侧壁，张紧绳的一端与绳轮i连接，张紧绳的另一端绕过绳轮ⅱ与夹爪组件连接，限位器安装在连接支架上用于限制绳轮ⅰ的转动。

8、进一步的，所述夹爪组件包括夹爪固定架、夹爪和扭簧，夹爪安装在夹爪固定架的底部，绳轮ⅱ安装在夹爪固定架上，夹爪在扭簧的作用下维持张开的姿态。

9、进一步的，所述限位器由两个圆柱体组成，两个圆柱体呈十字形设置。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明设计了一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置及采样方法，能够在单电机欠驱动方式下实现摇臂下摆、夹爪夹紧和摇臂收回的动作，减少了驱动电机的数量，降低了采样装置的质量，因此，可在飞行器最大起飞质量保持不变的情况下，有效地提高飞行器的采样能力。

技术特征：

1.一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置包括连接支架(1)、抓取组件、驱动组件和摇臂组件，摇臂组件的后端与连接支架1转动连接，所述抓取组件安装在摇臂组件的前端，所述驱动组件安装在连接支架(1)上，所述驱动组件与所述抓取组件连接，并驱动抓取组件展开与合拢。

2.根据权利要求1所述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述驱动组件包括电机(2)、减速器外壳(13)、蜗轮蜗杆减速器(14)和行星减速器，电机(2)通过减速器外壳(13)安装在连接支架(1)上，电机(2)的输出轴与蜗轮蜗杆减速器(14)的蜗杆固定连接，并经蜗轮蜗杆减速器14实现传动方向的改变，所述行星减速器包括行星减速器外齿圈(19)、行星轮(20)、太阳轮(21)和行星架(22)，蜗轮蜗杆减速器(14)的蜗轮输出轴与行星减速器的太阳轮(21)固定连接，行星架(22)作为行星减速器的输出端与所述抓取组件连接。

3.根据权利要求2述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述摇臂组件包括上摇臂(12)、上摇臂接头(15)、下摇臂(8)和下摇臂接头(16)，上摇臂(12)与下摇臂(8)平行设置，下摇臂(8)的后端与行星减速器的外齿圈(19)固定连接，下摇臂(8)的前端通过下摇臂接头(16)与抓取组件转动连接；上摇臂(12)的后端与连接支架(1)转动连接，上摇臂(12)的前通过上摇臂接头(15)与抓取组件转动连接。

4.根据权利要求3述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置还包括固定夹(3)，固定夹(3)夹装在上摇臂(12)上。

5.根据权利要求2述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述抓取组件包括张紧绳(4)、齿轮ⅰ(9)、齿轮ⅱ(10)、限位器(11)、绳轮ⅱ(17)、绳轮ⅰ(18)和夹爪组件，齿轮ⅰ(9)和齿轮ⅱ(10)由上至下安装在连接支架(1)的外侧壁，行星架(22)的输出轴与齿轮ⅱ(10)固定连接，齿轮ⅱ(10)与齿轮ⅰ(9)啮合并驱动绳轮ⅰ(18)转动，绳轮i(18)安装在连接支架(1)的内侧壁，张紧绳(4)的一端与绳轮i(18)连接，张紧绳(4)的另一端绕过绳轮ⅱ(17)与夹爪组件连接，限位器(11)安装在连接支架(1)上用于限制绳轮ⅰ(18)的转动。

6.根据权利要求5述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述夹爪组件包括夹爪固定架(5)、夹爪(6)和扭簧(7)，夹爪(6)安装在夹爪固定架(5)的底部，绳轮ⅱ(17)安装在夹爪固定架(5)上，夹爪(6)在扭簧(7)的作用下维持张开的姿态。

7.根据权利要求5述的一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，其特征在于：所述限位器(11)由两个圆柱体组成，两个圆柱体呈十字形设置。

技术总结
一种单电机欠驱动的火星飞行器采样装置，它涉及一种飞行器采样爪，本发明为了解决火星飞行器采样返回的技术难题，本发明包括连接支架、抓取组件、驱动组件和摇臂组件，摇臂组件的后端与连接支架转动连接，所述抓取组件安装在摇臂组件的前端，所述驱动组件安装在连接支架上，所述驱动组件与所述抓取组件连接，并驱动抓取组件展开与合拢。本发明能够在单电机欠驱动方式下实现摇臂下摆、夹爪夹紧和摇臂收回的动作，减少了驱动电机的数量，降低了采样装置的质量，因此，可在飞行器最大起飞质量保持不变的情况下，有效地提高飞行器的采样能力。本发明属于旋翼式火星飞行器采样返回技术领域。

技术研发人员：全齐全,唐博,唐德威,王宇恒,邓宗全
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10