[發(fā)明專利]一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011193369.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112504726B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬如奇;倪文成;姜水清;辛鵬飛;王儲(chǔ);高翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): G01N1/08
• 分類號(hào): G01N1/08;G01D21/02;G01N21/31
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

1.一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，安裝在外部的探測(cè)器上，其特征在于，所述探測(cè)裝置包括：機(jī)械臂、探測(cè)彈、采樣組件及控制單元；

所述探測(cè)彈、采樣組件及控制單元均安裝在機(jī)械臂上；

所述機(jī)械臂用于通過本身構(gòu)型的變化來控制探測(cè)彈的侵徹角度及采樣組件的空間位姿，且機(jī)械臂上設(shè)有與探測(cè)彈連接的機(jī)電接口，所述機(jī)電接口與所述控制單元電氣連接；

所述探測(cè)彈用于接收控制單元的起爆指令后，控制探測(cè)彈的彈頭以動(dòng)能侵徹方式潛入到探測(cè)區(qū)域的預(yù)定深度，彈頭侵入過程中形成的孔道作為采樣組件的采樣通道，同時(shí)，潛入到探測(cè)區(qū)域內(nèi)的彈頭內(nèi)嵌的傳感器可對(duì)探測(cè)對(duì)象的物性信息進(jìn)行原位探測(cè)；

所述采樣組件用于在機(jī)械臂輔助下進(jìn)入采樣通道內(nèi)，對(duì)采樣通道側(cè)壁上的探測(cè)對(duì)象進(jìn)行樣品采集，同時(shí)對(duì)探測(cè)對(duì)象的機(jī)械特性與電學(xué)參數(shù)進(jìn)行原位探測(cè)及對(duì)探測(cè)對(duì)象的組分信息進(jìn)行光譜探測(cè)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，所述機(jī)械臂包括：一個(gè)安裝基座、兩個(gè)以上關(guān)節(jié)組及兩個(gè)臂桿；

所述安裝基座固定在所述探測(cè)器上；

兩個(gè)臂桿分別為第一臂桿和第二臂桿；令每個(gè)臂桿的兩端分別為M端和N端；

第一臂桿的M端通過關(guān)節(jié)組安裝在安裝基座上，第一臂桿的N端通過關(guān)節(jié)組與第二臂桿的M端活動(dòng)連接；第二臂桿的N端通過關(guān)節(jié)組與所述采樣組件活動(dòng)連接；

其中，所述第二臂桿的M端設(shè)有與探測(cè)彈連接的機(jī)電接口；

每個(gè)所述關(guān)節(jié)組均包括兩個(gè)關(guān)節(jié)，兩個(gè)關(guān)節(jié)均與所述控制單元電氣連接；兩個(gè)關(guān)節(jié)分別安裝在待連接的兩個(gè)部件上，通過兩個(gè)關(guān)節(jié)的活動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件的活動(dòng)連接；

所述控制單元通過控制關(guān)節(jié)組中兩個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)位置，可以控制機(jī)械臂的兩個(gè)臂桿的構(gòu)型，使得機(jī)械臂具有五個(gè)以上自由度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)彈的侵徹角度的控制及對(duì)采樣組件的空間位姿的調(diào)整。

3.如權(quán)利要求2所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，所述探測(cè)彈包括：固定座、安裝在固定座內(nèi)的兩個(gè)以上點(diǎn)火器及兩個(gè)以上彈體；所述點(diǎn)火器與彈體的個(gè)數(shù)相同；

所述固定座的頂部為U型結(jié)構(gòu)，底部為U型結(jié)構(gòu)的每個(gè)側(cè)板均向下延伸出的兩個(gè)支板；每個(gè)所述側(cè)板上分別加工有用于安裝彈體的兩個(gè)安裝孔；每個(gè)所述支板上均設(shè)有機(jī)電接口裝置，且兩個(gè)以上所述機(jī)電接口裝置分別與兩個(gè)以上所述點(diǎn)火器一一對(duì)應(yīng)電氣連接；所述固定座的機(jī)電接口裝置與第二臂桿的M端的機(jī)電接口配合連接，實(shí)現(xiàn)固定座與第二臂桿的機(jī)械連接及兩個(gè)以上所述點(diǎn)火器分別與所述控制單元的電氣連接；所述點(diǎn)火器接收所述控制單元輸出的起爆電流后，引爆彈體；

所述彈體安裝在固定座的安裝孔內(nèi)，且兩個(gè)以上彈體的軸線均與所述第二臂桿的長(zhǎng)度方向平行。

4.如權(quán)利要求3所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，每個(gè)所述彈體均包括：彈管、彈頭、反沖體、第一密封結(jié)構(gòu)、第二密封結(jié)構(gòu)及爆燃劑；

所述彈頭安裝在彈管的一端，反沖體安裝在彈管的另一端，爆燃劑安裝在彈管內(nèi)部，并位于彈頭和反沖體中間；且爆燃劑的一端與彈頭之間安裝有第一密封結(jié)構(gòu)，爆燃劑的另一端與反沖體之間安裝有第二密封結(jié)構(gòu)，所述第一密封結(jié)構(gòu)和第二密封結(jié)構(gòu)使得所述爆燃劑所在空腔為封閉腔；所述爆燃劑所在的封閉腔與對(duì)應(yīng)的所述點(diǎn)火器的點(diǎn)火端相通，點(diǎn)火器通過點(diǎn)燃爆燃劑引爆彈體。

5.如權(quán)利要求4所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，所述彈頭內(nèi)嵌有傳感器，所述傳感器用于對(duì)探測(cè)對(duì)象的物性信息進(jìn)行原位探測(cè)。

6.如權(quán)利要求2所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，所述采樣組件包括：驅(qū)動(dòng)模塊、采樣桿體及工具頭；

所述驅(qū)動(dòng)模塊通過關(guān)節(jié)組安裝在第二臂桿的N端上，所述采樣桿體的一端安裝在驅(qū)動(dòng)模塊上，所述采樣桿體的另一端安裝有工具頭；所述工具頭用于對(duì)樣品進(jìn)行采集，并將樣品封裝儲(chǔ)存，同時(shí)對(duì)探測(cè)對(duì)象的機(jī)械特性與電學(xué)參數(shù)進(jìn)行原位探測(cè)及對(duì)探測(cè)對(duì)象的組分信息進(jìn)行光譜探測(cè)；所述驅(qū)動(dòng)模塊在控制單元的控制下，用于控制采樣桿體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、采樣桿體的直線運(yùn)動(dòng)。

7.如權(quán)利要求6所述的一種月球極區(qū)深層水冰采樣探測(cè)裝置，其特征在于，所述工具頭包括：工具頭主體、采樣刀齒、樣品室、鉆頭、物性傳感器陣列及光學(xué)探測(cè)頭；

所述工具頭主體的一端固定在采樣桿體上，另一端安裝有鉆頭；

所述工具頭主體上靠近鉆頭的所在端安裝有物性傳感器陣列及兩個(gè)以上光學(xué)探測(cè)頭；所述物性傳感器陣列用于對(duì)探測(cè)對(duì)象的機(jī)械特性與電學(xué)參數(shù)進(jìn)行原位探測(cè)；所述光學(xué)探測(cè)頭用于對(duì)探測(cè)對(duì)象的組分信息進(jìn)行光譜探測(cè)；

所述工具頭主體的中部安裝有采樣刀齒及樣品室，所述采樣刀齒的末端伸入到樣品室內(nèi)，采樣刀齒鏟削的樣品進(jìn)入樣品室保存；

所述驅(qū)動(dòng)模塊還控制采樣刀齒的伸縮運(yùn)動(dòng)。