【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及月球、火星等地外星体探索与钻探，具体涉及一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统。
技术介绍
1、太空探索拓宽了人类对宇宙的了解和认识，促进了科学技术的进步，并对未来人类社会的发展提供了新的可能性。目前的太空探索主要依赖于载人和无人探测器两种手段。载人探索主要通过航天飞机、国际空间站和计划中的月球和火星任务来实现。载人探索可以直接观测和研究太空环境，收集样本，并进行实时实验和技术验证。无人探测器则通过发射到太空的无人探测器，例如探测车和卫星，进行科学观测和勘测，并将其他星球和宇宙的数据与图像发送回地球。此外，太空探索还利用了先进的太空望远镜，如哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜，来观测宇宙中的天体现象和背景辐射。无论是载人探索还是无人勘测，要想更为详细地了解地外星体的结构组成及其性质差异，只有通过取样试验与分析才是最为直观和有效的手段，而获取这些样品的唯一手段是钻探。
2、从上世纪50年代开始，苏联和美国先后率先开展太空探索，投入大量资源，对月球、火星以及太阳系其他行星及其卫星开展观测与研究，并实现了载人登月和月样采集和返回。在月球钻探取样机具方面，研发了螺旋钻机、气动钻机、超声波钻机、仿生钻机等一系列、不同钻进采样原理的钻机，积累了大量的研发与实践经验。其中，相比于其他类型的钻机，受生物启发的仿生钻机无论是在结构布局还是在能量利用方面都具有天然的优势。随后，欧盟国家、日本等国家也陆续开展了有关地外星体钻探取样技术的研究。相比国外，我国在该领域起步较晚，从本世纪初期开始，开展月球钻探取样的相关研究
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统，旨在解决目前月球钻探取样技术中存在的钻探机具重量大、钻进过程动作多致使的自动化复杂、孔壁不稳定成孔难、月壤扰动大、壤中岩块的进尺与取样难、月壤/岩样品保序储样难、容易孔斜、钻头碎岩热散热困难等难题。
2、一种无钻机仿生自平衡月壤/岩微扰动钻探取样系统，包括月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统、缆绳存取及能量供给系统和壤岩储放及辅助钻进系统；
3、月壤钻探取样系统用于钻进月壤层或壤中岩块层，并获取月壤/岩样品；
4、月岩钻探取样系统用于钻进月岩层，并获取月岩样品；
5、缆绳存取及能量供给系统为月壤钻探取样系统、月岩钻探取样系统和壤岩储放及辅助钻进系统实施提供能量；
6、壤岩储放及辅助钻进系统辅助月壤钻探取样系统和月岩钻探取样系统完成钻进取样和样品储放操作。
7、优选的，月壤钻探取样系统包括第一钻进机构、第一加压机构、第一辅助取样机构、第一增阻行走机构、第一孔壁强化机构和第一控制机构，第一钻进机构、第一加压机构、第一辅助取样机构、第一增阻行走机构、第一孔壁强化机构和第一控制机构依次连接；
8、第一钻进机构包括取壤内钻头、取壤外钻头、第一相变吸热材料、取壤袋、取壤筒、取壤外钻头接头、取壤内钻头传动轴、取壤外钻头传动轴、减阻防尘垫、取壤外钻头隔扭轴承外卡、第一隔扭轴承、取壤外钻头隔扭轴承内卡、取壤外钻头驱动电机下接头、取壤外钻头转速编码器、取壤外钻头驱动电机、取壤内钻头驱动电机下接头、取壤内钻头驱动电机、取壤外钻头传动轴卡环、取壤内钻头转速编码器、取壤内钻头驱动电机上接头；
9、取壤内钻头与取壤筒同轴固定连接，取壤筒与取壤内钻头传动轴同轴固定连接，取壤内钻头传动轴与取壤内钻头驱动电机的转子通过销键相配合，取壤外钻头与取壤外钻头接头同轴固定连接，取壤外钻头接头与取壤外钻头传动轴同轴固定连接，取壤外钻头传动轴与取壤外钻头驱动电机的转子通过销键相配合，取壤外钻头传动轴卡环与取壤外钻头传动轴上端螺纹连接，减阻防尘垫与取壤外钻头传动轴同轴活动连接，第一隔扭轴承设置于取壤外钻头驱动电机下接头和取壤外钻头传动轴之间，并与其同轴紧密连接，取壤外钻头隔扭轴承外卡与取壤外钻头驱动电机下接头同轴固定连接，取壤外钻头隔扭轴承内卡与取壤外钻头传动轴同轴固定连接，取壤外钻头驱动电机下接头、取壤外钻头驱动电机、取壤内钻头驱动电机下接头、取壤内钻头驱动电机和取壤内钻头驱动电机上接头依次同轴固定连接，取壤外钻头转速编码器与取壤外钻头驱动电机下接头固定连接，取壤内钻头转速编码器与取壤内钻头驱动电机下接头固定连接；
10、取壤内钻头和取壤外钻头上分别设置有第一相变材料储放仓和第二相变材料储放仓，且其内均设置有第一相变吸热材料；
11、取壤袋设置在由取壤内钻头和取壤筒所组成的空腔内，取壤内钻头内壁设置有防脱落斜面，取壤袋由上部呈波纹筒状的柔性材料和下部呈圆筒状的刚性材料组成，且其上设置有只可以向内翻折的单向活动扇叶；
12、第一加压机构包括：第一钻压调节轴承挡环、第一传压隔扭轴承、取壤内钻头传动轴卡环、第一钻压调节传动丝杠、第一钻压调节驱动电机、第一钻压调节驱动丝筒、第一钻压调节驱动丝筒下卡环、第一钻压调节驱动丝筒上卡环、取壤袋推出驱动电机下接头；
13、取壤内钻头驱动电机上接头、第一钻压调节驱动电机和取壤袋推出驱动电机下接头依次同轴固定连接，第一传压隔扭轴承设置在取壤内钻头传动轴和第一钻压调节传动丝杠之间，第一钻压调节轴承挡环与第一钻压调节传动丝杠同轴固定连接，取壤内钻头传动轴卡环与取壤内钻头传动轴的端部固定连接，第一传压隔扭轴承被限制在第一钻压调节轴承挡环和第一钻压调节传动丝杠之间，第一钻压调节传动丝杠与第一钻压调节驱动丝筒螺纹连接，第一钻压调节驱动丝筒与第一钻压调节驱动电机通过销键相配合，且第一钻压调节驱动丝筒的上下端部分别螺纹连接有第一钻压调节驱动丝筒上卡环和第一钻压调节驱动丝筒下卡环；
14、取壤内钻头驱动电机上接头上设置有第一导向槽，第一钻压调节传动丝杠上设置有第一导向块，第一导向块与第一导向槽相配合；
15、第一辅助取样系统包括取壤袋推出驱动电机、取壤袋推出驱动电机丝杆和取壤袋推出丝筒，取壤袋推出驱动电机下接头与取壤袋推出驱动电机同轴固定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：包括月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)、缆绳存取及能量供给系统(3)和壤岩储放及辅助钻进系统(4)；
2.根据权利要求1所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月壤钻探取样系统(1)包括第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)，第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)依次连接；
3.根据权利要求2所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月岩钻探取样系统(2)包括第二钻进机构(21)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)、第二控制机构(26)和岩屑排除机构(27)；第二钻进机构(21)、岩屑排除机构(27)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行
4.根据权利要求3所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：缆绳存取及能量供给系统(3)包括：卷盘基座升降架(301)、卷盘基座升降电机(303)、卷盘基座(304)、第一平面推力轴承(305)、第一导向轮支架(306)、第二导向轮支架(307)、第三导向轮支架(308)、第四导向轮支架(309)、第五导向轮支架(310)、第六导向轮支架(311)、第三隔扭轴承(313)、第三隔扭轴承限位圈(314)、第四隔扭轴承(316)、第四隔扭轴承限位圈(317)、水平导向轮(318)、竖直导向轮(319)、卷盘驱动电机(323)、第一卷盘(324)、第二卷盘(325)、第五隔扭轴承(326)、取壤供能缆绳(327)、取岩供能缆绳(328)、第一圆筒型太阳能蓄能器(329)、电磁传动换向件(330)、第一配合槽口(331)、第二配合槽口(332)、第二圆筒型太阳能蓄能器(333)；
5.根据权利要求4所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：壤岩储放及辅助钻进系统(4)包括：钻探仓(401)、支撑轮组(402)、锚固分离组(405)、辅助储样组(406)、第一壤岩储放仓(412)、辅助钻进组(413)、第二壤岩储放仓(422)和减阻滚轴(423)，辅助储样组(406)由辅助储样驱动电机(407)、第一驱动丝杆(408)、第一滑轨盖板(409)、第一滑轨(410)和第一滑块(411)组成，辅助钻进组(413)由辅助钻进电机(414)、第二驱动丝杆(415)、第二滑轨(416)、第二滑块(417)、位置调整电机(418)、位置调整驱动齿轮(419)和第二滑轨盖板(421)组成；
6.根据权利要求5所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：第一壤岩储放仓(412)与第二壤岩储放仓(422)进行错位设置。
...【技术特征摘要】
1.一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：包括月壤钻探取样系统(1)、月岩钻探取样系统(2)、缆绳存取及能量供给系统(3)和壤岩储放及辅助钻进系统(4)；
2.根据权利要求1所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月壤钻探取样系统(1)包括第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)，第一钻进机构(11)、第一加压机构(12)、第一辅助取样机构(13)、第一增阻行走机构(14)、第一孔壁强化机构(15)和第一控制机构(16)依次连接；
3.根据权利要求2所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：月岩钻探取样系统(2)包括第二钻进机构(21)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)、第二控制机构(26)和岩屑排除机构(27)；第二钻进机构(21)、岩屑排除机构(27)、第二加压机构(22)、第二辅助取样机构(23)、第二增阻行走机构(24)、第二孔壁强化机构(25)和第二控制机构(26)依次连接；
4.根据权利要求3所述的一种无钻机双钻头仿生自平衡壤岩微扰动钻探取样系统，其特征在于：缆绳存取及能量供给系统(3)包括：卷盘基座升降架(301)、卷盘基座升降电机(303)、卷盘基座(304)、第一平面推力轴承(305)、第一导向轮支架(306)、第二导向轮支架(30...
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