[發(fā)明專利]一種小天體附著取樣封裝一體化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911055462.2
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN111006896B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙志軍;劉賓;孟林智;張文明;楊旭;楊建中;王耀兵;楊晨
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計部
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01N1/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：包括連桿式著陸腿(2)、著陸腿附著器(1)、探測器本體(3)、返回器(4)、通信天線(8)、太陽翼(9)、姿控發(fā)動機(11)、樣品采集機構(gòu)，對采樣及著陸過程進行控制的探測器本體(3)底部設(shè)置有四支連桿式著陸腿(2)，并通過連桿式著陸腿(2)與安裝于連桿式著陸腿(2)著陸端的著陸腿附著器(1)進行聯(lián)動配合實現(xiàn)平穩(wěn)著陸，用于儲存采樣樣品的返回器(4)設(shè)置于探測器本體(3)底部，返回器(4)通過樣品采集機構(gòu)進行附著取樣并對樣品進行儲存，所述探測器本體(3)外側(cè)壁設(shè)置有用于供電的太陽翼(9)，進行信息交互的通信天線(8)設(shè)置于探測器本體(3)外側(cè)壁的其中一面上，姿控發(fā)動機(11)于著陸過程中對探測器本體(3)的姿態(tài)進行不斷調(diào)整并配合連桿式著陸腿(2)、著陸腿附著器(1)實現(xiàn)探測器本體(3)的平穩(wěn)著陸；

一體化裝置的四個連桿式著陸腿(2)為平行四連桿形式，四連桿著陸腿發(fā)射時可折疊減小一體化裝置體積包絡(luò)，著陸前展開為著陸構(gòu)型，當一體化裝置需要起飛時，四個連桿式著陸腿(2)通過展開運動助推一體化裝置飛離星表，用于實現(xiàn)變阻尼緩沖著陸；

樣品采集機構(gòu)包括機械臂(5)、取樣器(6)、樣品容器(7)，所述樣品容器(7)安裝于探測器本體(3)底部外表面靠近返回器(4)一側(cè)，數(shù)量為3個，樣品容器(7)通過收緊狀態(tài)的機械臂(5)壓緊固定于探測器本體(3)底部外表面上樣品容器無需配置單獨的壓緊機構(gòu)；對樣品進行實際采樣操作的取樣器(6)設(shè)置于機械臂(5)末端，取樣器(6)包括磨削清掃裝置(6-1)、夾持裝置(6-2)，可進行星表磨削和樣品夾持，樣品容器(7)具有樣品存儲功能和塊狀樣品夾持兩種功能，內(nèi)部可存儲粉狀和塊狀兩種樣品；樣品容器(7)在機械臂(5)的末端取樣器(6)上快速安裝，一端設(shè)置有可與機械臂(5)末端側(cè)壁匹配連接的環(huán)狀接口(7-1)，與返回器(4)的放樣通道間形成限位連接，使樣品容器(7)進入返回器(4)的放樣通道后，樣品容器(7)被限制在通道內(nèi)，所述樣品容器(7)另一端內(nèi)部設(shè)置有彈性夾片(7-2)，可直接對塊狀樣品進行抓取采集；

進行磨削取樣時，取樣器(6)需要先安裝樣品容器(7)，隨后利用磨削清掃裝置(6-1)進行樣品磨削，磨削的樣品被存儲在樣品容器(7)內(nèi)部；樣品容器(7)完成磨削取樣后，機械臂(5)還攜帶樣品容器(7)對塊狀樣品進行夾持取樣；采樣完成后樣品容器(7)被機械臂(5)放入返回器(4)；當需要對樣品進行直接抓取時，利用夾持裝置(6-2)進行樣品采集，采樣的樣品被機械臂(5)直接放入返回器(4)內(nèi)部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述樣品采集機構(gòu)于一體化裝置著陸平穩(wěn)后進行夾持、磨削取樣，或在一體化裝置懸停狀態(tài)下利用取樣器(6)的磨削清掃裝置(6-1)或夾持裝置(6-2)、樣品容器(7)開展磨削取樣或夾持取樣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述樣品采集機構(gòu)還包括捕捉相機(10)，所述捕捉相機(10)設(shè)置于取樣器(6)側(cè)壁，于采樣過程中對采樣位置對樣品進行識別，同時進行采樣過程導(dǎo)航與監(jiān)視。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述著陸腿附著器(1)內(nèi)設(shè)置有超聲波鉆頭，探測器本體(3)進行著陸時，超聲波鉆頭鉆入地面實現(xiàn)鉆進固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述連桿式著陸腿(2)內(nèi)設(shè)置有扭矩傳感器及內(nèi)部電機，對連桿式著陸腿(2)著陸過程中的沖擊能量進行識別，并將扭矩傳感器信號轉(zhuǎn)化為內(nèi)部電機控制前饋信號，提升連桿式著陸腿(2)的緩沖性能并通過內(nèi)部電機實現(xiàn)變阻尼緩沖輔助著陸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述連桿式著陸腿(2)于探測器本體(3)發(fā)射前呈壓緊態(tài)，于探測器本體(3)著陸前呈展開態(tài)，于探測器本體(3)著陸過程中呈折疊緩沖態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小天體附著取樣封裝一體化裝置，其特征在于：所述機械臂(5)通過取樣器(6)完成一次采樣后，若要進行下一次取樣，需重新于探測器本體(3)底部外表面上裝載樣品容器(7)進行下一次樣品采集。