[發明專利]一種小行星巖石采樣機械臂裝置

無效

• 申請號: 201210427386.5
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102967484A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 宋愛國;郝小蕾;盧偉;凌云;谷士鵬
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04;G01N1/08;B25J9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種小行星巖石采樣裝置，尤其是涉及微重力環境下小行星巖石采樣機械臂裝置，屬于空間技術及測控技術領域。?

背景技術

小行星研究是近來最活躍的科學領域之一，小行星的地質演變很少，保留著較多的早期信息，并且小行星軌道往往短時期內有顯著變化，伴隨有碎裂演化，從某種意義上來說其代表著原始星云演化為行星的中間階段，因此小行星探測有助于探索太陽系的組成、生命起源，以及研究如何減少地球遭小行星碰撞的危險。因此日本、美國、歐洲、中國等國家和地區都相繼開展了小行星探測計劃，我國在這方面起步相對較晚，根據我國的既定探測目標，目標小行星表面為高硬度的石頭，摩氏硬度大于6.5，且目標小行星上重力加速度十分微弱，可以忽略不計。?

對小行星進行采樣分析是小行星研究的重要組成部分，而小行星表面沒有月球上類似砂的土被覆蓋，而是裸露的堅硬巖石。此外，其表面重力非常小，采樣機構需滿足微重力條件工作、采樣過程無污染、重量輕、耗電小的要求，對小行星采樣裝置提出了較高的要求。因為小行星表面是裸露的堅硬巖石，摩氏硬度大于6.5，因此選擇合適的采樣裝置至關重要，目前，大多采樣裝置采用空心鉆采樣或爆破采樣。但是隨著空心鉆鉆探深度的增加，空心鉆與巖石之間的摩擦力也會急劇增加，而且空心鉆的直徑不可能做的很大，因此空心鉆采樣工作效率非常低下。爆破采樣的缺點是危險且容易污染巖石樣本。?

發明內容

本發明設計了一種靈活輕巧、功耗低、采樣效率高的小行星采樣機械臂裝置，特別是適用于表面是堅硬巖石的小行星采樣。?

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：?

一種小行星巖石采樣機械臂裝置，包括：第一減速電機、采樣器底座、第二減速電機、第三減速電機、第四減速電機、第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂、切割裝置和機械手。第一減速電機的輸出軸與采樣器底座連接，在采樣器底座上設有第二減速電機，在第二減速電機的輸出軸上連接有第一機械臂且第二減速電機的輸出軸與第一機械臂的一端連接，在第一機械臂的另一端上設有第三減?速電機，在第三減速電機的輸出軸上連接有第二機械臂且第三減速電機的輸出軸與第二機械臂的一端連接，在第二機械臂的另一端上設有第四減速電機，在第四減速電機的輸出軸上設有第三機械臂且第四減速電機的輸出軸與第三機械臂的中部連接，在第三機械臂的一端設有機械手，在第三機械臂的另一端上設有切割裝置。?

其中，切割裝置由切割電機、聯軸器和切割刀片組成，切割電機工作帶動聯軸器高速旋轉，進而帶動切割刀片高速旋轉。連接第三機械臂的是第二機械臂和第一機械臂，第一機械臂連接可以360度旋轉的采樣器底座，采樣器底座連接第一減速電機，第一減速電機控制采樣器底座旋轉到一定的角度，進而控制整個機械臂旋轉到一定的角度。由第三機械臂控制切割裝置切割深度，由第一減速電機控制切割裝置切割角度，切割四次，就可以在小行星表面切下一塊巖石樣本，然后由機械手抓取，放到指定的容器內。?

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：?

（1）本發明裝置總體采用機械臂連接切割設備和機械手的方式，通過機械臂控制切割設備和機械手的位置，操作靈活。（2）本發明裝置的機械臂連接切割設備和機械手，最大限度地提高了采樣器的空間利用率，從而實現了裝置的體積小、重量輕的目的。（3）本發明裝置的切割部分采用切割刀片切割巖石的方式，適用于巖石硬度較高的采樣工作。（4）本發明裝置采用機械臂與和切割設備結合的方式，可以根據操作人員的需要，在幾個不同的位置進行采用，采樣位置靈活，并且提高了設備利用率。（5）本發明裝置采樣效率高，在驅動電機相同情況下，所采集的樣品體積更大。（6）本發明裝置中的機械手不僅可以用于抓取巖石，也可以用于其它任務，提高了設備利用率。?

附圖說明

圖1為本發明的總體結構示意圖。?

圖2為本發明第三機械臂結構示意圖。?

圖3為本發明第一機械臂或第二機械臂拆分圖。?

圖4為本發明機械臂底座拆分圖。?

圖5為本發明采集的巖石樣本的幾何示意圖。?

具體實施方式