[發明專利]用于行星探測的末端采樣器

無效

• 申請號: 201010227331.0
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN101886986A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 李操;謝宗武;李永紹;孫奎;劉宏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種用于星球探測的末端采樣器，具體涉及一種用于行星探測的末端采樣器，屬于空間資源探測技術領域。

背景技術

行星探測器通過著陸在星球表面或在星球表面巡視等形式對星球表面的礦石和空間環境等進行探測。要更加精確的分析星球表面的礦石及土壤，就需要可以靈活進行采樣操作的末端采樣器。末端采樣器是直接作用于控制對象的機械系統，是探測器的執行部件，它的好壞直接關系到整個探測、采樣計劃的成敗。目前有關行星探測末端采樣器的研究并不多，國內主要是沈陽自動化研究所針對月球探測項目所預研的具有多管鉆取、夾取、鏟取樣品等功能的機器人化采樣器原理樣機。該采樣器功能全面，但是體積較大，質量較重，無法與機械臂直接連接，失去靈活機動性且無法滿足探測器系統的質量約束。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的用于行星探測的末端采樣器存在的體積大，質量重，無法與機械臂直接連接，失去靈活機動性且無法滿足探測器系統的質量約束的問題，進而提供用于行星探測的末端采樣器。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：本發明的用于行星探測的末端采樣器包括挖掘輸入裝置、挖掘輸出裝置、第一外殼、第二外殼、第一內殼和第二內殼；所述第一外殼與第二外殼相扣裝組成殼體，第一內殼和第二內殼置于殼體內，第一內殼與第一外殼圍成第一腔室，第二內殼與第二外殼圍成第二腔室；

所述挖掘輸入裝置安裝在第一腔室內，所述挖掘輸入裝置由挖掘輸入裝置支撐架、行星齒輪減速器、第一直流無刷電機、蝸桿和兩個推力球軸承組成，所述第一直流無刷電機的輸出軸與行星齒輪減速器輸入端，行星齒輪減速器安裝在挖掘輸入裝置支撐架內，所述行星齒輪減速器的輸出軸與蝸桿，挖掘輸入裝置支撐架的下端的軸承外座孔與蝸桿的上端之間設置有一個推力球軸承，第一內殼的軸承外座孔與蝸桿的下端之間設置有另一個推力球軸承，挖掘輸入裝置通過挖掘輸入裝置支撐架固定在第一外殼上；

所述挖掘輸出裝置由第一鏟斗、第二鏟斗和兩個挖掘手爪組成，兩個挖掘手爪對稱布置在蝸桿的前后兩側，每個挖掘手爪由兩個軸端擋板、兩個挖掘手柄、兩個第一迷宮式密封裝置、第一深溝球軸承、第二深溝球軸承、第一套筒、蝸輪、力矩傳感器、電位計、預緊彈簧和挖掘輸出裝置轉軸組成；所述挖掘輸出裝置轉軸水平置于第一外殼與第二外殼相扣裝組成的殼體內，且挖掘輸出裝置轉軸的一端穿出第一外殼，挖掘輸出裝置轉軸的另一端穿出第二外殼，挖掘輸出裝置轉軸的兩端各設置有一個挖掘手柄，兩個挖掘手柄置于第一外殼與第二外殼相扣裝組成的殼體外部，每個挖掘手柄均通過一個軸端擋板固定安裝在挖掘輸出裝置轉軸上，挖掘輸出裝置轉軸與第一外殼之間設置有一個第一深溝球軸承，挖掘輸出裝置轉軸與第二外殼之間設置有一個第二深溝球軸承，兩個第一迷宮式密封裝置的第一內圈套裝在挖掘輸出裝置轉軸上，且一個第一迷宮式密封裝置位于一個挖掘手柄與第一深溝球軸承之間，另一個第一迷宮式密封裝置位于另一個挖掘手柄與第二深溝球軸承之間，第一外殼和第二外殼分別與一個第一迷宮式密封裝置的第一外法蘭，所述蝸輪設置在第一腔室內，蝸輪固定套裝在挖掘輸出裝置轉軸上，且蝸輪與挖掘輸入裝置的蝸桿嚙合傳動，所述第一套筒套裝在挖掘輸出裝置轉軸上，且第一套筒位于第一深溝球軸承與蝸輪之間，用于限定第一深溝球軸承的位置，所述力矩傳感器和電位計固定套裝在挖掘輸出裝置轉軸上，且位于蝸輪與第一內殼之間，所述預緊彈簧套裝在挖掘輸出裝置轉軸上，預緊彈簧位于第二腔室內，預緊彈簧的一端與挖掘輸出裝置轉軸，預緊彈簧的另一端與第二內殼，一個挖掘手爪的挖掘手柄上固定安裝有第一鏟斗，另一個挖掘手爪的挖掘手柄上固定安裝有第二鏟斗，且第一鏟斗和第二鏟斗相對應。

本發明與現有技術相比具有以下效果：一、本發明的挖掘裝置采用直流無刷電機和行星齒輪減速器聯合驅動方式，具有安裝方便、結構緊湊、體積小質量輕、功耗低、單位質量輸出力矩大和減速比大的優點，與機械臂直接連接，靈活機動性好且滿足了探測器系統的質量約束；二、本發明采用一根蝸桿帶動兩個對稱布置的蝸輪的傳動方式，具有減速比大、輸出力矩大、結構簡單、良好的運動對稱性和斷電自鎖的功能；三、本發明采用迷宮封裝以及雙內殼封裝形式可以更好的保護內部驅動和傳動部件免受行星表面灰塵侵蝕。

附圖說明