具有铲取和筛选功能的采样工具制造技术

本实用新型专利技术属于航天自动化工程领域，具体地说是一种具有铲取和筛选功能的采样工具，包括壳体，土壤、岩石铲取舱门，土壤、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，土壤、岩石铲取舱门分别转动安装在壳体的两端，电机组件安装在壳体上，并通过传动机构驱动土壤、岩石铲取舱门转动；被铲取的土壤由土壤铲取舱门上的土壤入口舱门进入到壳体下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门上的土壤出口舱门倒出壳体；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门上的岩石入口舱门进入到壳体上腔中，筛选后的样品通过土壤铲取舱门上的岩石出口舱门倒出壳体。本实用新型专利技术能够保证任意时刻最多只有一个舱门开启，确保土壤/岩石样品在铲取、移动、转存过程中不流失、不散形。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于航天自动化工程领域，具体地说是一种可应用于空间、地面等多种环境的具有铲取和筛选功能的采样工具。
技术介绍
随着航天飞机、宇宙飞船和空间站的建立，空间科学技术的研究越来越受到各国的重视。未来的空间探索将对大量的星球进行科学采样探测，以了解星球的物理、化学环境等信息。由于大部分星球距离地球较远，不适于宇航员直接登陆，并且星球表面环境条件恶劣，所以对星球表面物质的采集、回收等等工作必须充分利用空间机器人技术和与之相适应的遥操作等技术。国内外一些研究机构已经对月球、火星等星球表面上的采样工具进行了相关的研究，如北京航空航天大学的丁希仑等人研制的多杆深层月壤采样器，能够实现月表下1.5米深处的钻探取样。国外一些专家对于星球探测样品采集进行过很多的研究，如美国Jet Propulsion Lab的Paul Backes等人提出了一种火星探测车采样方案，同样是来自Jet Propulsion Lab的Y.Bar-Cohen等人设计了一种名为USDC的米样器，日本的TakashiKubota等人提出一种廳鼠式深层采样机器人(Mole-Typed Deep Driller Robot), SuparnaMukherjee等人提出一种针对火星浅层采样的机构LSAS, J.L.Hill等人提出一种火星土壤采集机构LRFD,英国的Yang Gao等人提出一种可展开的树蜂产卵式采样器。月球表面采样工具是月球登陆舱的一个重要组成部分，月球表面土壤、岩石样品的采集、回收以及初步封装等一系列的样品操作都需要通过采样工具来实现。所以未来在国内外的航天领域中用于星球表面的具有铲取和筛选功能的采样工具具有广阔的应用空间。目前，各种采样器的研究都存在着某些不足，例如采样量小、所采样品不能保持原样、样品易遗失或者采样器只能进行一次采样等等。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本技术的目的在于提供一种可应用于空间、地面等多种环境的具有铲取和筛选功能的采样工具。该采样工具能够实现通过一个电机控制两端舱门的开启与关闭，并能够保持运动过程中任意时间最多只有一端舱门处于打开状态，另一端舱门保持关闭状态。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本技术包括壳体、土壤铲取舱门、岩石铲取舱门、土壤铲取舱门传动机构、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门及岩石铲取舱门分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门所在端的壳体上设有铲齿；所述电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门及岩石铲取舱门转动，所述土壤铲取舱门处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门处于关闭/打开状态；被铲取的土壤由土壤铲取舱门上的土壤入口舱门进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门上的土壤出口舱门倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门上的岩石入口舱门进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门上的岩石出口舱门倒出壳体外回收。其中:所述土壤铲取舱门传动机构包括第二转轴齿轮、第二传动齿轮、第二连杆、右旋转杆、左旋转杆锁紧机构及第二复位弹簧，岩石铲取舱门传动机构包括第一转轴齿轮、第一传动齿轮、第一连杆、左旋转杆、右旋转杆锁紧机构及第一复位弹簧，其中第二转轴齿轮及第一转轴齿轮分别与岩石铲取舱门旋转轴及土壤铲取舱门旋转轴相连，第二传动齿轮及第一传动齿轮分别转动安装在壳体上，并分别与第二转轴齿轮及第一转轴齿轮啮合，第二复位弹簧及第一复位弹簧的一端分别连接于第二传动齿轮及第一传动齿轮上，第二复位弹簧及第一复位弹簧的另一端分别固定在壳体上；所述左旋转杆及右旋转杆通过中心固定轴转动安装在壳体上，所述左旋转杆的一端通过第一连杆与第一传动齿轮连接，并在该端设有右旋转杆锁紧机构，所述右旋转杆的一端通过第二连杆与第二传动齿轮连接，并在该端设有左旋转杆锁紧机构；所述左旋转杆锁紧机构包括左旋锁紧杆、第二柱销及第三柱销，其中左旋锁紧杆的一端铰接在壳体上，另一端为钩子，中间设有腰形孔，所述第二柱销安装在左旋转杆的另一端，并在右旋转杆带动左旋锁紧杆转动时通过左旋锁紧杆的钩子钩住，实现对左旋转杆的锁紧；所述第三柱销安装在右旋转杆的一端，该第三柱销插在所述腰形孔内；所述右旋转杆锁紧机构包括右旋锁紧杆及第一柱销，其中右旋锁紧杆的一端铰接在壳体上，并在该端设有凸台，右旋锁紧杆的另一端设有腰形孔；所述第一柱销安装在左旋转杆的一端，且插在所述腰形孔内；所述右旋转杆的另一端设有与所述凸台相对应的凹槽；所述凸台设有3° 5°的倾角，右旋转杆上的凸台与右旋锁紧杆上的凹槽相互配合，实现对右旋转杆的锁紧；所述左旋转杆及右旋转杆共用一根中心固定轴，第一连杆的两端分别与左旋转杆的一端及第一传动齿轮铰接，第二连杆的两端分别与右旋转杆的一端及第二传动齿轮铰接；所述电机组件包括电机、谐波减速器、电机安装座及偏转输出轴，其中电机通过电机安装座安装在壳体上，电机的输出轴与谐波减速器连接；所述偏转输出轴的转动中心与谐波减速器的输出轴相连，偏转输出轴的输出轴位于左旋转杆及右旋转杆之间，通过电机的正反转拨动左旋转杆或右旋转杆转动，实现土壤铲取舱门或岩石铲取舱门的开关；所述壳体包括前面板、后面板、上筛板、下底板、左仿生铲斗、右仿生铲斗及中间筛板，其中前面板、后面板、上筛板及下底板共同组成方筒状结构，左仿生铲斗及右仿生铲斗分别连接于该方筒状结构的两端，所述左仿生铲斗上安装有铲齿；所述前面板和后面板的上部及上筛板上分别开有多个用于分离土壤与岩石的腰形孔和筛孔，所述中间隔板将所述方筒状结构分为土壤腔和岩石腔，在中间隔板上开有多个筛孔；所述电机组件安装在前面板的外表面上；所述土壤铲取舱门通过土壤铲取舱门旋转轴转动安装在壳体上，分为岩石出口舱门及土壤入口舱门，所述岩石出口舱门及土壤入口舱门为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在土壤铲取舱门旋转轴上，两个扇形柱的轴向长度相同；所述岩石伊取舱门通过岩石伊取舱门旋转轴转动安装在壳体上，分为岩石入口舱门及土壤出口舱门，所述岩石入口舱门及土壤出口舱门为半径不同的两个中空的扇形柱，两个扇形柱通过螺钉固连在岩石铲取舱门旋转轴上，两个扇形柱的轴向长度相同。本技术的优点与积极效果为:1.本技术适应性强，由壳体、土壤铲取舱门、岩石铲取舱门以及土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构和电机组件等部分构成，能够在真空、高温、低温等恶劣环境下进行工作。2.本技术在不工作时能够保证四个舱门同时关闭，在工作时通过一台电机同时控制两个存储腔的四个舱门，能够保证任意时刻最多只有一个舱门开启，确保土壤/岩石样品在铲取、移动、转存过程中不流失、不散形。附图说明图1为本技术壳体部分的结构示意图；图2为本技术壳体部分的结构剖面图；图3为本技术内部结构示意图；图4为本技术的运动示意图；图5为本技术电机组件的剖面图；图6为本技术岩石铲取舱门传动机构的结构示意图；图7为本技术土壤铲取舱门传动机构的结构示意图；图8为本技术右旋转杆的结构示意图；图9为本技术右旋锁紧杆的结构示意图；图10为本技术岩石铲取舱门的结构示意图；图11为图10的左视图；图12为图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于：包括壳体、土壤铲取舱门(9)、岩石铲取舱门(10)、土壤铲取舱门传动机构、岩石铲取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门(9)所在端的壳体上设有铲齿(1)；所述电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)转动，所述土壤铲取舱门(9)处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门(10)处于关闭/打开状态；被铲取的土壤由土壤铲取舱门(9)上的土壤入口舱门(34)进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门(10)上的土壤出口舱门(31)倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门(10)上的岩石入口舱门(30)进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门(9)上的岩石出口舱门(33)倒出壳体外回收。

【技术特征摘要】
1.一种具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:包括壳体、土壤铲取舱门(9)、岩石伊取舱门(10)、土壤伊取舱门传动机构、岩石伊取舱门传动机构及电机组件，其中土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)分别转动安装在壳体的两端，土壤铲取舱门(9)所在端的壳体上设有铲齿(I);所述电机组件安装在壳体上，并通过土壤铲取舱门传动机构和岩石铲取舱门传动机构驱动土壤铲取舱门(9)及岩石铲取舱门(10)转动，所述土壤铲取舱门(9)处于打开/关闭状态时，岩石铲取舱门(10)处于关闭/打开状态；被铲取的土壤由土壤铲取舱门(9)上的土壤入口舱门(34)进入到壳体内的下腔中，初步固形的土壤通过岩石铲取舱门(10)上的土壤出口舱门(31)倒出壳体外回收；被铲取的土壤及岩石由岩石铲取舱门(10)上的岩石入口舱门(30)进入到壳体内的上腔中，并通过壳体上的筛孔实现土壤与岩石的分离，筛选后的样品通过土壤铲取舱门(9)上的岩石出口舱门(33)倒出壳体外回收。2.按权利要求1所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述土壤铲取舱门传动机构包括第二转轴齿轮(24)、第二传动齿轮(25)、第二连杆(28)、右旋转杆(15)、左旋转杆锁紧机构及第二复位弹簧(26)，岩石铲取舱门传动机构包括第一转轴齿轮(21)、第一传动齿轮(22)、第一连杆(20)、左旋转杆(13)、右旋转杆锁紧机构及第一复位弹簧(23),其中第二转轴齿轮(24)及第一转轴齿轮(21)分别与岩石铲取舱门旋转轴(29)及土壤铲取舱门旋转轴(32)相连，第二传动齿轮(25)及第一传动齿轮(22)分别转动安装在壳体上，并分别与第二转轴齿轮(24)及第一转轴齿轮(21)哨合,第二复位弹簧(26)及第一复位弹簧(23)的一端分别连接于第二传动齿轮(25)及第一传动齿轮(22)上，第二复位弹簧(26)及第一复位弹簧(23)的另一端分别固定在壳体上；所述左旋转杆(13)及右旋转杆(15)通过中心固定轴(41)转动安装在壳体上，所述左旋转杆(13)的一端通过第一连杆(20)与第一 传动齿轮(22)连接，并在该端设有右旋转杆锁紧机构，所述右旋转杆(15)的一端通过第二连杆(28)与第二传动齿轮(25)连接，并在该端设有左旋转杆锁紧机构。3.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述左旋转杆锁紧机构包括左旋锁紧杆(27)、第二柱销(39)及第三柱销(40)，其中左旋锁紧杆(27)的一端铰接在壳体上，另一端为钩子，中间设有腰形孔(36)，所述第二柱销(39)安装在左旋转杆(13)的另一端，并在右旋转杆(15)带动左旋锁紧杆(27)转动时通过左旋锁紧杆(27)的钩子钩住，实现对左旋转杆(13)的锁紧；所述第三柱销(40)安装在右旋转杆(15)的一端，该第三柱销(40)插在所述腰形孔(36)内。4.按权利要求2所述具有铲取和筛选功能的采样工具，其特征在于:所述右旋转杆锁紧机构包括右旋锁紧杆(19)及第一柱销(38)，其中右旋锁紧杆(19...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，李志强，王明辉，王聪，张国伟，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：