一种星表缓冲行走与采样探测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种星表缓冲行走与采样探测系统，根据探测器重量及星体重力环境因素，为探测器配置合适数量的复合腿臂，实现探测器的可重复

【技术实现步骤摘要】
一种星表缓冲行走与采样探测系统


[0001]本专利技术属于深空探测
，涉及一种星表缓冲行走与采样探测系统
。

技术介绍

[0002]目前，地外天体原位探测必要步骤包括：缓冲着陆
、
星表移动
、
样品采集
、
样品分析等
。
其中缓冲着陆一般采用独立的着陆缓冲机构实现，星表移动通过轮式移动方式实现，样品采集通过采样机械臂
+
末端采样工具的方式实现，样品分析则根据拟分析的科学目标特性配置专用的科学分析设备实现
。
[0003]上述基本配置方式虽然可以实现地外天体原位探测的科学目标，但探测器设计研制过程中面临设备配置多
、
资源消耗大
、
研制周期长
、
过程管控难，基于缓冲
、
移动
、
采样
、
探测功能设备独立配置的探测器设计模式已难以满足深空探测任务对探测器轻量化
、
智能化
、
集成化的新要求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种星表缓冲行走与采样探测系统，可实现着陆缓冲
、
行走移动
、
星壤采样
、
星壤原位探测等功能，解决了探测器系统着陆
、
移动
、
采样
、
探测的一体化设计与轻量化设计技术问题r/>。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：一种星表缓冲行走与采样探测系统，包括探测器和法兰连接的多条复合腿臂；所述复合腿臂包括髋部滚转驱动组件
、
关节安装支架
、
髋部俯仰驱动组件
、
膝关节驱动组件
、
摆杆组件
、
摆杆铰链
、
连杆组件
、
膝关节铰链组件
、
大腿组件
、
小腿组件
、
缓冲足垫组件
、
采样单元驱动组件
、
采样传动组件
、
采样钻杆组件
、
复合采样头；
[0006]髋部滚转驱动组件的壳体与法兰固连，髋部滚转驱动组件的输出轴相对髋部滚转驱动组件的壳体做回转运动；
[0007]关节安装支架与髋部滚转驱动组件的输出轴固连，在髋部滚转驱动组件的驱动作用下，关节安装支架相对髋部滚转驱动组件的壳体回转运动；
[0008]髋部俯仰驱动组件的壳体与关节安装支架固连，髋部俯仰驱动组件的输出轴相对髋部俯仰驱动组件的壳体做回转运动；
[0009]膝关节驱动组件的壳体与关节安装支架固连，膝关节驱动组件的输出轴相对膝关节驱动组件的壳体做回转运动；
[0010]摆杆组件一端与膝关节驱动组件的输出轴固连，另一端与摆杆铰链铰接；摆杆铰链一端与摆杆组件铰接，另一端与连杆组件铰接；连杆组件一端与摆杆铰链铰接，另一端与膝关节铰链组件铰接；大腿组件一端与髋部俯仰驱动组件的输出轴固连，另一端与膝关节铰链组件铰接；髋部俯仰驱动组件
、
膝关节驱动组件
、
摆杆组件
、
摆杆铰链
、
连杆组件
、
膝关节铰链组件
、
大腿组件共同构成了平行四边形机构；
[0011]小腿组件一端与膝关节铰链组件固连，另一端与缓冲足垫组件滑动连接；
[0012]采样传动组件平行安装在小腿组件轴线方向上；
[0013]采样单元驱动组件在采样传动组件导向作用下沿小腿组件的轴线方向做往返直线运动；
[0014]采样钻杆组件在采样单元驱动组件的驱动作用下为复合采样头提供钻进过程所需的进给运动与回转运动；
[0015]复合采样头用于实现复合腿臂可达空间内的铲
、
刨
、
挖
、
钻
、
冲击形式的样品采集及样品转移
。
[0016]进一步的，在髋部俯仰驱动组件工作而膝关节驱动组件不工作时，所述平行四边形机构构型保持不变，整体随髋部俯仰驱动组件的输出轴做旋转运动；在膝关节驱动组件工作而髋部俯仰驱动组件不工作时，膝关节铰链组件绕“膝关节铰链组件与大腿组件的铰接轴”做回转运动
。
[0017]进一步的，所述系统还包括缓冲弹簧阻尼组件，缓冲弹簧阻尼组件一端连接在“连杆组件和膝关节铰链组件的铰接轴”上，另一端连接在大腿组件上
。
[0018]进一步的，所述系统还包括触地开关组件，触地开关组件包括开关正极
、
开关负极
、
隔离弹簧；
[0019]开关正极与膝关节铰链组件固连，开关负极与缓冲足垫组件固连，隔离弹簧套在缓冲足垫组件上；当缓冲足垫组件未触地时，在隔离弹簧作用下开关正负极断开；当缓冲足垫组件触地时，隔离弹簧被压缩，开关正负极连通并发出触地信号
。
[0020]进一步的，所述采样单元驱动组件由直线驱动组件与回转驱动组件组成；
[0021]直线驱动组件的壳体与小腿组件固连，直线驱动组件的运动滑块用于沿小腿组件的轴线方向做直线运动；
[0022]回转驱动组件的壳体与直线驱动组件的运动滑块固连，在直线驱动组件工作时，随直线驱动组件的运动滑块沿小腿组件的轴线方向做往返直线运动；
[0023]采样钻杆组件与所述回转驱动组件的输出轴连接，在所述直线驱动组件
、
回转驱动组件的作用下，实现沿小腿组件轴线方向的往返直线运动
、
以及绕回转驱动组件输出轴轴线的回转运动
。
[0024]进一步的，所述系统还包括物性传感器
A
，物性传感器
A
与采样单元驱动组件的直线驱动组件壳体固连；
[0025]物性传感器
A
用于对探测目标的可见光成像，主动发射特定谱段的红外激光，实现对探测目标的原位光谱分析探测
。
[0026]进一步的，所述系统还包括物性传感器
C
，物性传感器
C
采用溅射工艺固定在采样钻杆组件上，物性传感器
C
与采样钻杆组件之间设有绝缘涂层；物性传感器
C
用于测量采样过程中星壤的力信息
。
[0027]进一步的，所述复合采样头采用半椎体形状设计，半椎体外协设计有切削刃与排屑螺旋槽，排屑螺旋槽上设有凹槽；
[0028]半椎体内侧为容屑腔，复合采样头在髋部滚转驱动组件
、
髋部俯仰驱动组件
、
膝关节驱动组件及采样单元驱动组件的直线驱动组件与回转驱动组件的联合作用下，实现复合腿臂可达空间内的铲
、
刨
、
挖
、
钻
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种星表缓冲行走与采样探测系统，其特征在于，包括探测器和法兰连接的多条复合腿臂；所述复合腿臂包括髋部滚转驱动组件
(2)、
关节安装支架
(3)、
髋部俯仰驱动组件
(4)、
膝关节驱动组件
(5)、
摆杆组件
(6)、
摆杆铰链
(7)、
连杆组件
(8)、
膝关节铰链组件
(9)、
大腿组件
(10)、
小腿组件
(12)、
缓冲足垫组件
(14)、
采样单元驱动组件
(15)、
采样传动组件
(17)、
采样钻杆组件
(18)、
复合采样头
(20)
；髋部滚转驱动组件
(2)
的壳体与法兰固连，髋部滚转驱动组件
(2)
的输出轴相对髋部滚转驱动组件
(2)
的壳体做回转运动；关节安装支架
(3)
与髋部滚转驱动组件
(2)
的输出轴固连，在髋部滚转驱动组件
(2)
的驱动作用下，关节安装支架
(3)
相对髋部滚转驱动组件
(2)
的壳体回转运动；髋部俯仰驱动组件
(4)
的壳体与关节安装支架
(3)
固连，髋部俯仰驱动组件
(4)
的输出轴相对髋部俯仰驱动组件
(4)
的壳体做回转运动；膝关节驱动组件
(5)
的壳体与关节安装支架
(3)
固连，膝关节驱动组件
(5)
的输出轴相对膝关节驱动组件
(5)
的壳体做回转运动；摆杆组件
(6)
一端与膝关节驱动组件
(5)
的输出轴固连，另一端与摆杆铰链
(7)
铰接；摆杆铰链
(7)
一端与摆杆组件
(6)
铰接，另一端与连杆组件
(8)
铰接；连杆组件
(8)
一端与摆杆铰链
(7)
铰接，另一端与膝关节铰链组件
(9)
铰接；大腿组件
(10)
一端与髋部俯仰驱动组件
(4)
的输出轴固连，另一端与膝关节铰链组件
(9)
铰接；髋部俯仰驱动组件
(4)、
膝关节驱动组件
(5)、
摆杆组件
(6)、
摆杆铰链
(7)、
连杆组件
(8)、
膝关节铰链组件
(9)、
大腿组件
(10)
共同构成了平行四边形机构；小腿组件
(12)
一端与膝关节铰链组件
(9)
固连，另一端与缓冲足垫组件
(14)
滑动连接；采样传动组件
(17)
平行安装在小腿组件
(12)
轴线方向上；采样单元驱动组件
(15)
在采样传动组件
(17)
导向作用下沿小腿组件
(12)
的轴线方向做往返直线运动；采样钻杆组件
(18)
在采样单元驱动组件
(15)
的驱动作用下为复合采样头
(20)
提供钻进过程所需的进给运动与回转运动；复合采样头
(20)
用于实现复合腿臂可达空间内的铲
、
刨
、
挖
、
钻
、
冲击形式的样品采集及样品转移
。2.
根据权利要求1所述的一种星表缓冲行走与采样探测系统，其特征在于，在髋部俯仰驱动组件
(4)
工作而膝关节驱动组件
(5)
不工作时，所述平行四边形机构构型保持不变，整体随髋部俯仰驱动组件
(4)
的输出轴做旋转运动；在膝关节驱动组件
(5)
工作而髋部俯仰驱动组件
(4)
不工作时，膝关节铰链组件
(9)
绕“膝关节铰链组件
(9)
与大腿组件
(10)
的铰接轴”做回转运动
。3.
根据权利要求1所述的一种星表缓冲行走与采样探测系统，其特征在于，所述系统还包括缓冲弹簧阻尼组件
(11)
，缓冲弹簧阻尼组件
(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：马如奇，陈磊，余后满，饶炜，倪文成，孙康，韩润奇，危清清，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：