[發明專利]用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構

有效

• 申請號: 201210169181.1
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102680274A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 殷參;楊帥;李廣榮;孫京;董禮港;王國欣;劉碩;莫桂冬;張鼐;杜國飛;李永宣
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：包括鏟子(1)、棘輪(2)、樣品盒(3)和連接分離機構(4)，其中鏟子(1)是末端執行機構的主體，用于對土壤進行鏟挖，棘輪(2)固定在鏟子(1)前端，用于對土壤進行旋挖，樣品盒(3)通過連接分離機構(4)固定在鏟子(1)后端，樣品盒(3)為筒形結構，入口處設置有單向機構和封口機構，單向機構用于防止樣品盒(3)內的土壤流出，封口機構用于樣品盒(3)分離時防止盒內的土壤樣品飛濺出來；連接分離機構(4)包括套筒(12)、電磁鐵組件、電磁鐵固定架(19)和阻尼裝置，電磁鐵組件包括銷柱(17)和鐵芯(18)，其中套筒(12)、電磁鐵固定架(19)和鏟子(1)剛性連接，鐵芯(18)與電磁鐵固定架(19)剛性連接，銷柱(17)的一端插入鐵芯(18)的通孔中并能軸向移動，通電后鐵芯(18)對銷柱(17)產生吸引力，使二者貼合，套筒(12)和樣品盒(3)腔體外壁上形成通孔，銷柱(17)的另一端插入所述通孔將套筒(12)和樣品盒(3)連接，電磁鐵通電后拔出銷柱(17)可以解除連接，使樣品盒(3)分離；阻尼裝置包括密封圈壓蓋(20)、密封圈(21)和沿密封圈壓蓋(20)圓周均布的調整螺釘(22)，電磁鐵固定架(19)上開有凹槽，凹槽容納密封圈(21)，密封圈(21)同時套在銷柱(17)的一端，密封圈壓蓋(20)壓入凹槽內，調整螺釘(22)穿過密封圈壓蓋(20)上的通孔固定在電磁鐵固定架(19)上，將密封圈壓蓋(20)壓緊在密封圈(21)上，使密封圈(21)變形并產生對銷柱(17)的沿軸向的阻尼力，防止銷柱(17)軸向躥動導致連接失效，阻尼力的大小通過對調整螺釘(22)的旋入旋出進行調整。

2.根據權利要求1所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述單向機構包括第一門扇(6)、門軸(7)及第二門扇(9)，門軸(7)沿直徑方向穿過樣品盒(3)的筒壁并固定在筒壁上，第一門扇(6)和第二門扇(9)在夾角為180°時組成一個完整的橢圓面，門軸(7)穿過橢圓面的短軸所在的中心線，第一門扇(6)和第二門扇(9)可以繞門軸(7)轉動，橢圓面的短軸等于筒形樣品盒(3)內壁的直徑，橢圓面的長軸大于筒形樣品盒(3)內壁的直徑，使得第一門扇(6)和第二門扇(9)在筒形樣品盒(3)內繞門軸(7)轉動時夾角始終小于180°，當土壤從樣品盒(3)的腔體內流出時，第一門扇(6)和第二門扇(9)的邊緣緊貼樣品盒(3)的腔體內壁，防止土壤外流。

3.根據權利要求2所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述單向機構中還包括限位螺釘(8)，限位螺釘(8)沿直徑方向穿過樣品盒(3)的筒壁并固定在筒壁上，并位于門軸(7)后端靠近樣品盒(3)尾部一側，軸線與門軸(7)平行，限位螺釘(8)用于防止第一門扇(6)和第二門扇(9)由于夾角過小而在土壤外流時不能與樣品盒(3)腔體內壁貼合，使得土壤流出。

4.根據權利要求1所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述封口機構由柔性紡織材料圈(10)和記憶合金圈(11)組成，其中柔性紡織材料圈(10)為圓筒狀，一端固定在樣品盒(3)腔體外壁，另一端和記憶合金圈(11)連接。

5.根據權利要求1所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：樣品盒(3)腔體由直徑不同的兩段筒體組成，其中直徑較小的筒體(3a)與連接分離機構(4)連接，并提供樣品盒(3)上單向機構與封口機構的安裝接口，直徑較大的筒體(3b)存放土壤樣品。

6.根據權利要求5所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述直徑較大的筒體(3b)上開有狹長視窗(31)，用于觀測筒體內的土壤樣品量。

7.根據權利要求1所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述樣品盒(3)外側底部設置有機械接口，用于樣品盒(3)進入上升器(44)上的樣品密封封裝裝置(41)后，與樣品密封封裝裝置(41)內側底部的機械接口共同將樣品盒(3)機械鎖定。

8.根據權利要求1所述的用于地外星體淺層土壤取樣的末端執行機構，其特征在于：所述套筒(12)與樣品盒(3)腔體外壁之間還可以設置處于壓縮狀態的彈簧(15)，保證樣品盒(3)與套筒(12)的連接解除后，樣品盒(3)在彈簧(15)的恢復力作用下可靠分離。