本实用新型专利技术公开了一种小行星钻取采样装置，包括壳体和安装于壳体内的进给机构、旋转机构、取芯切断机构和样品转移机构，所述进给机构驱动旋转机构和取芯切断机构沿行星土壤的深度方向滑动；所述旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔；所述取芯切断机构将旋转机构钻取的行星土壤从钻孔内切断，所述样品转移机构将旋转机构钻取的行星土壤进行承接和保存；所述样品转移机构包括转动电机、位置传感器、转盘、容器和复位片，所述容器设为多个，且设于转盘的表面上；所述转盘与转动电机的转轴连接，所述位置传感器检测转盘的转动角度，所述复位片设于容器上表面的开口上。本实用新型专利技术具有适用面广，可小作用力钻取的有益效果。可小作用力钻取的有益效果。可小作用力钻取的有益效果。
【技术实现步骤摘要】
一种小行星钻取采样装置
[0001]本技术属于空间资源探测
，尤其是指一种小行星钻取采样装置。
技术介绍
[0002]深空钻取采样是人类对空间资源开发和利用、空间科学与技术创新的重要途径，可极大地丰富人类对地球空间环境的了解和太阳系的演变。探索地外小行星中生命和水的存在的证据，对建立恒久的星际生存基地或中转站，为星际移民做准备有重要意义。此外，如果可以开采地外其它行星的矿产资源，可以有效解决人类的能源问题。深空钻取采样有助于揭示地质历史并进行合理的评估人类的宜居性，对小行星的岩石理化特征进行分析，以及寻找有机材料和生命迹象。此外，深空探测是人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。开展小行星探测是研究太阳系形成与演化、搜集地球安全防御信息、寻找稀有资源的必然条件。现代科学理论表明，地球上的水和生命可能起源于小行星。
[0003]在小行星上钻取采样时，需要克服小行星上复杂的环境：低重力、大温差、高辐射、高真空等。面对这样的情况，要求小行星探测取样器能够很好地适应小行星表面环境，且能在行星表面钻探，获取一定深度的岩石或土壤，并分析其组成成分。为保证探测工作的正常进行，要求设计的钻取机构具有安全可靠，轻量级，适用范围广的特点。探测器将对小行星进行原位采样，转移样本，并测量样本的体积。之后进行一系列的操作，如密封、加热，最后将加热产生的气体送入色谱和质谱仪进行进一步的实验分析。从加热产生的气体组成中，可以推断出小行星表面组成成分的种类和含量，为今后的科学研究提供科学依据。行星式采样器的设计形式多种多样，可以应用于深层、浅层、硬岩、软土等多种情况。然而，在钻具的内部设计岩心的切断机构一直是钻取机构中的重点和难点。其中最为常见的有花瓣式刀片断心结构、两叶刀片断心结构和偏心内管和偏心外管组合式断心结构。但它们用范围不够广泛，难以满足太空中苛刻环境条件的作业要求。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于针对上述问题，提供一种小行星钻取采样装置，具有适用面广，可小作用力钻取的优点。
[0005]本技术的目的可采用以下技术方案来达到：
[0006]一种小行星钻取采样装置，包括壳体和安装于壳体内的进给机构、旋转机构、取芯切断机构和样品转移机构，所述进给机构驱动旋转机构和取芯切断机构沿行星土壤的深度方向滑动；所述旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔；所述取芯切断机构将旋转机构钻取的行星土壤从钻孔内切断，所述样品转移机构将旋转机构钻取的行星土壤进行承接和保存；所述样品转移机构包括转动电机、位置传感器、转盘、容器和复位片，所述容器设为多个，且设于转盘的表面上；所述转盘与转动电机的转轴连接，所述位置传感器检测转盘的转动角度，所述复位片设于容器上表面的开口上。
[0007]作为一种优选的方案，所述进给机构包括进给电机、丝杆、螺母、滑杆和力传感器，
所述丝杆与进给电机的转轴连接，所述螺母与丝杆传动连接，所述螺母通过力传感器与旋转机构和取芯切断机构连接；所述旋转机构和取芯切断机构连接可滑动安装于滑杆上；在进给电机驱动丝杆旋转时，所述螺母通过力传感器驱动旋转机构和取芯切断机构连接沿着滑杆的轴线方向滑动。
[0008]作为一种优选的方案，所述旋转机构包括旋转电机，与旋转电机的转轴连接的主动轮，与主动轮啮合的从动轮，用于对行星土壤进行旋转钻孔且与所述从动轮连接的钻杆。
[0009]作为一种优选的方案，所述取芯切断机构包括钻心伸缩机构和岩芯切断机构，所述钻心伸缩机构包括取样电机、取样丝杆、取样弹簧套筒、取样弹簧和取样管，所述取样电机与转轴与取样丝杆连接；所述取样弹簧套筒为空心结构，取样弹簧套筒的内壁上部设有螺纹，取样弹簧套筒与取样丝杆螺纹传动连接，所述取样管与取样弹簧套筒连接，所述取样弹簧设于取样弹簧套筒内；取样电机带动取样丝杆转动而带动取样弹簧套筒和取样管上下移动，实现取样管的伸缩动作。
[0010]作为一种优选的方案，所述岩芯切断机构设于钻杆的中心孔的下部，岩芯切断机构包括底套筒、主刀片、次刀片和端盖，所述底套筒的下表面上开有两段弧形凹槽，所述主刀片和次刀片的两端上均设有凸柱，所述主刀片和次刀片的凸柱分别可滑动套设于两段弧形凹槽内；所述端盖上开有两个长通孔，所述端盖盖合于底套筒的下表面上，所述主刀片和次刀片的凸柱分别可滑动套设于两个长通孔；当底套筒转动时，底套筒通过两段弧形凹槽驱动两个凸柱沿着长通孔方向滑动，使主刀片和次刀片相向或背向滑动，实现对钻杆的中心孔内的土壤样口进行切断。
[0011]作为一种优选的方案，所述主刀片上开有U型口，所述次刀片可滑动套设于U型口内，在主刀片和次刀片相向滑动时，所述次刀片逐渐闭合U型口；在主刀片和次刀片背向滑动时，所述次刀片逐渐打开U型口。
[0012]作为一种优选的方案，所述位置传感器包括光栅和读写头，所述光栅固定安装于转盘的中心处，所述读写头与光栅相对应而检测转盘的转动角度。
[0013]作为一种优选的方案，所述转盘的下方设有支架和滚子，所述滚子可旋转安装于支架上，且滚子与转盘接触。
[0014]作为一种优选的方案，所述读写头安装于滑台上。
[0015]作为一种优选的方案，所述所述丝杆通过联轴器与进给电机的转轴连接。
[0016]实施本技术，具有如下有益效果：
[0017]1、本技术通过位置传感器检测转盘的转动角度，实现位置闭环控制。获取岩心后，钻杆不动，转动电机带动转盘转动，将容器转动到钻杆位置，然后取样电机启动工作而带动取样丝杆转动，使取样弹簧套筒和取样管上下移动，将岩心推入容器中。整个过程完成后，钻杆就可以进行下一次的钻取工作。
[0018]在工作时，旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔，同时进给机构带动旋转机构、冲击机构、取芯切断机构、密封机构和夹刀机构沿着钻孔的深度方向移动，同时在钻孔的过程中，冲击机构向旋转机构施加冲击力而破开行星土壤中的岩石，从而能更加顺利和快速地钻出所需深度的钻孔。本旋转机构的刀具为内部空心结构。随着旋转机构的刀具深入行星土壤中，采样的行星土壤会进入刀具内，并在取芯切断机构的作用下将刀具内钻取的行星土壤从钻孔内切断，从而实现从行星土壤中采样的功能。并且，针对行星上不同位置的土壤
的性质不同，通过夹刀机构将旋转机构的刀具锁紧或松开，可以实现对刀具的类型进行更换，适用范围广，使用更加方便和可靠。
[0019]2、本技术通过安装在螺母与旋转机构之间的力传感器，可以实现精确测量钻进力的目的，并且根据实时检测到的钻进力的大小，可以通过调节进给速度保证钻进力满足需要，具有使用范围广，钻进力可调节的优点。
[0020]3、主刀片和次刀片的凸柱分别可滑动套设于两段弧形凹槽内，且主刀片和次刀片的凸柱分别可滑动套设于两个长通孔；当底套筒正向转动时，底套筒通过两段弧形凹槽驱动两个凸柱沿着长通孔方向相向滑动，使主刀片和次刀片相向滑动，实现对钻杆的中心孔内的土壤样口进行切断。当底套筒反向转动时，底套筒通过两段弧形凹槽驱动两个凸柱沿着长通孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小行星钻取采样装置，其特征在于，包括壳体和安装于壳体内的进给机构、旋转机构、取芯切断机构和样品转移机构，所述进给机构驱动旋转机构和取芯切断机构沿行星土壤的深度方向滑动；所述旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔；所述取芯切断机构将旋转机构钻取的行星土壤从钻孔内切断，所述样品转移机构将旋转机构钻取的行星土壤进行承接和保存；所述样品转移机构包括转动电机、位置传感器、转盘、容器和复位片，所述容器设为多个，且设于转盘的表面上；所述转盘与转动电机的转轴连接，所述位置传感器检测转盘的转动角度，所述复位片设于容器上表面的开口上。2.根据权利要求1所述的一种小行星钻取采样装置，其特征在于，所述进给机构包括进给电机、丝杆、螺母、滑杆和力传感器，所述丝杆与进给电机的转轴连接，所述螺母与丝杆传动连接，所述螺母通过力传感器与旋转机构和取芯切断机构连接；所述旋转机构和取芯切断机构连接可滑动安装于滑杆上；在进给电机驱动丝杆旋转时，所述螺母通过力传感器驱动旋转机构和取芯切断机构连接沿着滑杆的轴线方向滑动。3.根据权利要求1所述的一种小行星钻取采样装置，其特征在于，所述旋转机构包括旋转电机，与旋转电机的转轴连接的主动轮，与主动轮啮合的从动轮，用于对行星土壤进行旋转钻孔且与所述从动轮连接的钻杆。4.根据权利要求2所述的一种小行星钻取采样装置，其特征在于，所述取芯切断机构包括钻心伸缩机构和岩芯切断机构，所述钻心伸缩机构包括取样电机、取样丝杆、取样弹簧套筒、取样弹簧和取样管，所述取样电机与转轴与取样丝杆连接；所述取样弹簧套筒为空心结构，取样弹簧套筒的内壁上部设有螺纹，取样弹簧套筒与取样丝杆螺纹传动连接，所述取样管与取样...
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，姚智晓，揭州，周豪杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：
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