[发明专利]基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器

权利要求书

1.一种基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：包括探测器本体(1)、机械臂(2)、超声波钻(3)和返回舱(4)，所述的机械臂(2)和返回舱(4)均布置在探测器本体(1)上，所述的超声波钻(3)设置在机械臂(2)末端，所述的机械臂(2)带动超声波钻(3)采样后送入返回舱(4)；

所述的超声波钻(3)包括转子(3-1)、V型后盖板(3-2)、压电陶瓷叠堆(3-3)、变幅杆(3-4)、传动轴(3-5)、下壳体(3-6)、取芯钻杆(3-7)和上壳体(3-12)，所述的转子(3-1)、V型后盖板(3-2)、压电陶瓷叠堆(3-3)、变幅杆(3-4)和传动轴(3-5)设置在上壳体(3-12)和下壳体(3-6)围成的空间内，所述的变幅杆(3-4)固定在下壳体(3-6)上，所述的取芯钻杆(3-7)包括一体设置的钻杆基轴和空心钻杆，在所述的空心钻杆的内壁设有夹持簧片(3-8)，在空心钻杆的端部设有延伸沿(3-15)，所述的钻杆基轴穿入下壳体(3-6)中，所述的变幅杆(3-4)为上宽下窄的空心杆体，宽段设置在上壳体(3-12)内，并伸入V型后盖板(3-2)的空腔，窄段设置在下壳体(3-6)内与取芯钻杆(3-7)的钻杆基轴连接，所述的变幅杆(3-4)的宽段将压电陶瓷叠堆(3-3)压紧在V型后盖板3-2上，所述的V型后盖板(3-2)的上端设置转子(3-1)，所述的传动轴(3-5)依次穿过转子(3-1)和变幅杆(3-4)后插入取芯钻杆(3-7)的钻杆基轴中，在转子(3-1)和上壳体(3-12)上壁之间的传动轴(3-5)上套设一压紧弹簧(3-11)，在下壳体(3-6)内部的钻杆基轴上套设有一恢复弹簧(3-13)。

2.根据权利要求1所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：所述机械臂(2)为三自由度机械臂，包括从上到下顺次设置的第一关节臂(2-2)、第二关节臂(2-4)和第三关节臂(2-6)，所述的第一关节臂(2-2)和第二关节臂(2-4)之间通过第二关节(2-3)连接，所述的第二关节臂(2-2)和第三关节臂(2-6)之间通过第三关节(2-5)连接，所述的第一关节臂(2-2)通过第一关节(2-1)与探测器本体(1)连接，所述的第三关节臂(2-6)与超声波钻(3)连接。

3.根据权利要求2所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：在上壳体(3-12)的端部设有用于支撑传动轴(3-5)的第一轴承(3-9)，在所述的第一轴承(3-9)的内圈配合有一铜套(3-10)，所述的压紧弹簧(3-11)的一端紧压铜套(3-10)，另一端将转子(3-1)压在V型后盖板(3-2)上。

4.根据权利要求3所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：在恢复弹簧(3-13)与下壳体(3-6)相抵处设有第二轴承(3-14)，所述的恢复弹簧(3-13)一端紧压取芯钻杆(3-7)的钻杆基轴使其端面与变幅杆(3-4)贴合，另一端紧压第二轴承(3-14)使其与下壳体(3-6)贴合。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：所述上壳体(3-12)与下壳体(3-6)采用螺栓连接。

6.根据权利要求5所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：所述机械臂(2)设置在探测器本体(1)的侧面，所述返回舱(4)设置在探测器本体(1)的底部。

7.根据权利要求6所述的基于回转冲击超声波钻进取芯机械臂断芯的小行星采样器，其特征在于：所述传动轴(3-5)为空心轴。