[发明专利]一种星体表面采样装置

说明书

技术领域

本发明涉及空间探测技术领域，特别涉及一种星体表面采样装置。

背景技术

随着人类航天探索的不断推进，在实现月球与火星采样后，下一步将对空间内的小行星进行探测。小行星探测对于了解行星系统形成过程及探索生命起源，具有重大科学意义，也为后续行星资源开发提供科学依据。小行星表面采样是小行星探测重要的一部分。由于小行星具有自传周期快、表面地质结构不确定、微重力等特点，在月球或火星上使用的采样装置不能完全适用于小行星的探测。设计一种体积小、重量轻、能够适应无引力天体表面不同采样需求且对探测器反作用力小的采样机构，是完成无引力天体及小行星表面探测的关键技术之一。

专利CN102967484A提出一种小行星岩石采样机械臂装置，通过4自由度机械臂和末端切割装置完成小行星表面高硬度岩石采样，该结构动作灵活，但重量较大，仅适用于表面为坚硬岩石的小行星采样。专利CN102879218B提出一种深空小行星样品采集探测器的采样装置，使用高压气体发射弹射球撞击小行星表面，并收集撞击溅射的土壤，该方法与日本隼鸟号采集装置原理相同，均需要一个大开口采集装置，且采集样本较少。专利CN104034557B提出一种用于小行星探测的钻取抓铲式复合采样器装置，能够获取小行星表面与深层样本，但存在质量重、没有考虑对探测器反作用力等缺点。因此，有必要对无引力天体表面采样机构进行进一步的深入研究。

发明内容

本发明旨在克服现有采样装置具有重量较大、没有考虑对探测器反作用力等技术缺陷，提供一种具有重量轻、取用与存放灵活、对探测器反作用力小等特点的星体表面采样装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种星体表面采样装置，包括电机、采样机构和收集盒；

所述采样机构包括箱体、主动轴、主动齿轮、主动棘轮、棘轮抓、棘轮抓压紧弹簧、主动轴扇片、从动轴、从动齿轮、从动棘轮和从动轴扇片；所述主动轴和所述从动轴均可转动安装于所述箱体，且所述主动轴和所述从动轴贯穿所述箱体，所述主动轴和所述从动轴间隔设置，所述主动轴的一端与所述电机连接，所述主动轴扇片安装在所述主动轴远离所述电机的一端，所述主动齿轮安装于所述主动轴上，所述主动齿轮位于所述电机和所述主动轴扇片之间，所述主动棘轮粘接在主动齿轮一侧，所述棘轮抓安装在所述箱体的内壁，所述棘轮抓压紧弹簧将所述棘轮抓压紧到所述主动棘轮上，所述从动齿轮安装于所述从动轴上，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合，所述从动棘轮粘接在所述从动齿轮一侧，所述从动轴扇片安装在所述从动轴远离所述电机的一端；

所述收集盒包括收集盒壳体和固定于所述收集盒壳体内部的间隔设置的两个固定座，所述主动轴轴心至所述从动轴轴心之间的距离与两个所述固定座中心之间的距离相等。

一些实施例中，所述采样机构还包括分别安装于所述主动轴和所述从动轴的主动轴扇片固定座和从动轴扇片固定座，所述主动轴扇片使用过盈连接安装在所述主动轴扇片固定座内，所述从动轴扇片使用过盈连接安装在所述从动轴扇片固定座内。

一些实施例中，所述主动轴扇片固定座和所述从动轴扇片固定座均分别设有与所述主动轴扇片和所述从动轴扇片相对应的凹槽，所述主动轴扇片和所述从动轴扇片分别固定于所述主动轴扇片固定座和所述从动轴扇片固定座的所述凹槽内，所述主动轴扇片固定座中心和所述从动轴扇片固定座中心之间的距离与所述从动轴轴心和所述主动轴轴心之间的距离相等。

一些实施例中，所述主动轴设有所述主动轴扇片的一端和所述从动轴设有所述从动轴扇片的一端均设有钻头，且两个所述钻头螺旋线旋转方向相反。

一些实施例中，所述箱体包括上盖、采样机构壳体和下盖，所述上盖和所述下盖分别安装于所述采样机构壳体的两端，所述采样机构壳体的内部设有安装块，所述安装块用于安装所述主动轴和所述从动轴。

一些实施例中，所述主动轴和所述从动轴均通过轴承安装在所述上盖和所述采样机构壳体的所述安装块上。

一些实施例中，所述轴承均由锁紧螺母和轴肩轴向固定。

一些实施例中，所述采样机构还包括棘轮抓固定台，所述棘轮抓安装在所述棘轮抓固定台上，所述棘轮抓固定台固定在所述采样机构壳体上。

一些实施例中，所述采样机构还包括轴承端盖，所述轴承端盖安装在所述轴承的两端。

一些实施例中，所述主动轴远离所述主动轴扇片的一端设有螺纹孔，所述电机前端设有螺纹，所述电机通过所述前端螺纹旋入所述主动轴上的所述螺纹孔内。