一种月壤钻探采样和弃样一体化装置

本发明涉及深空资源探测，尤其涉及一种月壤钻探采样和弃样一体化装置。

背景技术：

1、月壤是研究月球最基础的研究对象。实际工作中月球环境恶劣，有月尘多，温度低，机构运行不可靠等影响，从而对钻取月壤产生了影响。

2、月球上钻采月壤难度高，对月壤钻取装置要求高，月壤钻取装置需要运动简单，集成度高，可靠性高，刚度大，防护优良。

3、现今，国内的月壤钻土取土机构分为两个设备，两个机构交替运行，增加了运行时间，增加了月壤运输流程，降低了月壤钻土取土效率，故需要简化钻土取土工作。

4、综上所述，现在的月壤钻土取土装置的钻土取土工作效率低下，机构复杂，需要结构简单，集成度高，效率高的装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种月壤钻探采样和弃样一体化装置，以克服现有技术存在结构复杂，钻土取土效率低的问题。

2、为此，本发明提供了一种月壤钻探采样和弃样一体化装置，包括支撑架、工位转换模块、取土模块、钻土模块、弃样和加热模块、以及密封盒，所述工位转换模块设置在支撑架上，包括传动法兰和法兰转动组件，所述取土模块和钻土模块二者在传动法兰的外周周向间隔布置，所述取土模块包括取土器和取土动作组件，所述钻土模块包括钻头和钻土动作组件，其中取土动作组件和钻土动作组件固连至传动法兰的端部且二者集成于密封盒中，所述弃样和加热模块包括侧立的弃样板、加热炉和接样盘，所述加热炉呈筒状，相对弃样板板面垂直布置且炉口水平朝外，所述接样盘连接至弃样板上且水平布置，所述取土器能够与弃样板抵压配合，用于取土器弃样，或在接样盘上方与弃样板抵压配合，用于取土器弃样后，月壤落入接样盘中，进而从中分离月壤颗粒，或者取土器能够插入加热炉的腔体中，用于月壤加热取汽。

3、本发明将取土模块和钻土模块集成在一起，由工位转换模块实时切换钻土取土工作模式，工作效率高。

4、与现有技术相比，本发明还具有以下技术特点/优势：

5、1、本发明通过驱动组件与钻探采样装置的隔离，既可以实现驱动组件的防尘密封，又能实现良好的热控，而不影响钻探和采样端的低温工作要求；

6、2、本发明通过弹簧片的压缩变形，实现了样品的不限次数的采样分析；克服了现有采样次数的约束限制；

7、3、本发明通过合理设计弹簧片间隔，可以实现不同颗粒度样品的采集提取；对于高价值的颗粒状样品，具有良好的收集能力。

8、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，包括支撑架、工位转换模块、取土模块、钻土模块、弃样和加热模块、以及密封盒，

2.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述取土模块和钻土模块二者在传动法兰的外周周向90°间隔布置。

3.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述支撑架、工位转换模块、取土模块、钻土模块、以及密封盒构成月球车机械手末端取用的可移动设备，所述弃样和加热模块为固定连接至月球车上的固定设备。

4.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述取土器包括锥形头、若干弹簧片、连接板，所述取土器有两种形态，一种是球笼取土形态，另一种为圆筒收缩形态，若干弹簧片沿球笼经向延伸且在球笼的周向上均布，在圆筒收缩形态时，弹簧片呈自然收缩状态、趋向直条状，相邻弹簧片收拢，在球笼取土形态时，弹簧片弹性弯曲、趋向圆弧状，相邻弹簧片张开取土间隙。

5.根据权利要求4所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述取土模块包括取土器和取土动作组件，其中取土器为两件，关于传动法兰的中心轴线对称布置。

6.根据权利要求5所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述取土动作组件用于同时两件取土器，包括转动架、步进电机一、齿轮一、齿轮二、直线轴承、传动螺母、转轴一和转轴二，其中直线轴承与转轴一配合，传动螺母与转轴二螺纹传动配合，直线轴承和传动螺母二者固定连接至转动架的相对两侧，转轴二与转轴一对接且二者末端各自设有一件取土器。

7.根据权利要求5所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述两件取土器的相邻弹簧片具有不同的收拢间隙，以收集不同颗粒度样品。

8.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述法兰转动组件包括工位电机、谐波齿轮减速器、工位轴承，其中工位轴承用于支撑传动法兰。

9.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述钻土模块包括直线电机、导向组件、步进电机二、钻夹头，其中导向组件包括直线电机安装板、步进电机安装板、以及在直线电机安装板和步进电机二安装板二者之间呈圆周布置的若干光杠，其中直线电机安装板为固定端，步进电机二安装板为活动端。

10.根据权利要求1所述的月壤钻探采样和弃样一体化装置，其特征在于，所述弃样和加热模块中包括两件以上接样盘，所述两件以上接样盘的底部开孔大小各自不同，用于筛选不同粒径的颗粒月壤。

技术总结
本发明公开了一种月壤钻探采样和弃样一体化装置，包括支撑架、工位转换模块、取土模块、钻土模块、弃样和加热模块、以及密封盒，所述工位转换模块设置在支撑架上，包括传动法兰和法兰转动组件，所述取土模块和钻土模块二者在传动法兰的外周周向间隔布置，所述取土模块包括取土器和取土动作组件，所述钻土模块包括钻头和钻土动作组件，取土动作组件和钻土动作组件固连至传动法兰的端部且二者集成于密封盒中，所述弃样和加热模块包括侧立的弃样板、加热炉和接样盘，所述取土器能够与弃样板抵压配合，用于取土器弃样或在接样盘上方弃样，所述取土器能够插入加热炉的腔体中，用于月壤加热取汽。本装置提高了钻土取土工作效率且结构简单。

技术研发人员：阚瑞峰,曹乃亮,胡荣汉,许振宇,陈侃,阮俊,姚路,张驰,李想,王兴平,沈威,范雪丽,睢振平,卢文振
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/3/10