[发明专利]一种地外天体的钻表异构式采样系统及方法

权利要求书

1.一种地外天体的钻表异构式采样系统，其特征在于，包括：安装在地外天体采样航天器上的钻探采样模块、铲挖采样模块、样品封装模块和环境感知及视觉监测模块，其中，铲挖采样模块与钻探采样模块对侧安装，样品封装模块在铲挖采样模块和钻探采样模块之间，环境感知及视觉监测模块的位置由铲挖采样模块、钻探采样模块和样品封装模块的位置确定；

所述钻探采样模块用于获取地外天体表层下方设定深度内的次表层土壤，以钻探方式实施深度采样；铲挖采样模块用于获取地外天体表层土壤样品，实现地外天体的表面层多点采集；二者采集到的样品均转移至样品封装模块中；环境感知及视觉监测模块，一方面用于获取钻探采样和铲挖采样的采样区地形结构，另一方面用于对钻探采样、铲挖采样、样品封装以及样品转移过程进行视觉监测；

所述钻探采样模块和铲挖采样模块能够并行或交错开展钻探采样和表层铲挖采样；

所述钻探采样模块包括：支撑结构(1)、采样钻具(2)、钻进机构(3)、进给机构(4)、展开机构(5)和整形机构(6)；支撑结构(1)固定在地外天体采样航天器上，钻进机构(3)通过其上的滚轮(31)与支撑结构(1)上的滑轨(11)配合安装，实现钻进机构(3)沿支撑结构(1)上下滑动；采样钻具(2)安装在钻进机构(3)的下端，钻进机构(3)可驱动采样钻具(2)旋转；进给机构(4)与钻进机构(3)之间通过钢丝绳连接，进给机构(4)通过收紧或放松钢丝绳带动钻进机构(3)向下或向上滑动；展开机构(5)运动展开端安装在支撑结构(1)上端部，固定端与整形机构(6)固定安装，展开机构(5)可带动整形机构(6)进行展开运动；所述钻探采样模块将地外天体表层土壤切削研磨分解并使采样钻具(2)钻进至表层下方；

所述整形机构(6)包括：支架、导向筒(62)、套筒(61)和驱动套筒(61)沿导向筒(62)运动的驱动部件，导向筒(62)一端设有轴肩并通过支架固定在展开机构(5)上，套筒(61)同轴套装在导向筒(62)另一端；

当装满样品的取样软袋(23)完全缠绕在整形机构(6)的套筒(61)之上后，所述整形机构(6)使缠有取样软袋(23)的套筒(61)沿导向筒(62)落入样品封装模块中，完成样品转移；完成转移后，所述展开机构(5)带动整形机构(6)展开，从而将所述整形机构(6)从样品封装模块上方移开；

所述样品封装模块的密封容器(10)中容纳缠有取样软袋(23)的套筒(61)和铲挖采样装置(8)铲挖采样所获得的样品；

当钻探采样模块中的展开机构(5)无法展开时，使用铲挖采样模块推提展开机构，辅助展开机构通过卡滞点；当所述整形机构(6)的套筒(61)无法进入样品封装模块时，首先将展开机构(5)展开，之后利用铲挖采样模块将整形机构(6)的套筒(61)推入样品封装模块中；

所述环境感知及视觉监测模块由铲挖采样环境感知组件(14)、钻探采样环境感知组件(12)和样品转移及密封观测组件(13)构成；

所述铲挖采样环境感知组件(14)由立体双目成像传感器构成，感应视场覆盖铲挖采样模块的铲挖采样区，并对该区进行双目立体成像，获得采样区地形结构的立体信息；同时铲挖采样环境感知组件(14)对铲挖采样过程进行视觉观测；

所述钻探采样环境感知组件(12)由单个成像传感器构成，感应视场覆盖钻探采样的采样区，对钻探采样的采样区地形结构进行感知；同时钻探采样环境感知组件(12)对钻探采样模块初始钻入表层土壤的过程进行视觉观测；

所述样品转移及密封观测组件(13)由单个成像传感器构成，感应视场覆盖样品封装模块及钻探采样模块中的展开机构(5)和整形机构(6)所在位置；当展开机构(5)展开后，其感应视场覆盖样品转移阶段时的铲挖采样模块。

2.如权利要求1所述的地外天体的钻表异构式采样系统，其特征在于，所述进给机构(4)设置在支撑结构(1)上端，钢丝绳两端固定在钻进机构(3)下端相对两侧，中部分别绕过支撑结构(1)下端对侧安装的两个定滑轮和支撑结构(1)上端对侧安装的两个定滑轮后缠绕在进给机构(4)上。