地外星体浅层土壤取样装置

摘要

本发明涉及地外星体浅层土壤取样装置，包括导轨摆臂式位置机构和末端执行机构两部分，其中导轨摆臂式位置机构包括导轨、运动单元、摆臂关节、摆臂和末端关节，末端执行机构包括铲子、棘轮、样品盒和连接分离机构，其中位置机构刚度高，灵活性好，控制方式非常简单，除了用于地外星体浅层土壤取样以外，可用于完成目前常用的四自由度两级空间机械臂的任务；末端执行机构以铲挖作业方式为主，棘轮旋挖作业方式为辅，能够有效地获取土壤样品，具备样品的临时存储和初级封装功能，并能将样品转送至上升器上的密封封装装置中，该土壤取样装置具有广阔的应用范围。

主权项

地外星体浅层土壤取样装置，其特征在于：包括导轨摆臂式位置机构和末端执行机构(50)两部分，其中导轨摆臂式位置机构包括导轨(55)、运动单元(56)、摆臂关节(57)、摆臂(58)和末端关节(59)，其中导轨(55)与运动单元(56)连接，且运动单元(56)可以沿导轨(55)上下移动，摆臂关节(57)包括水平部分(57a)和竖直部分(57b)，在运动单元(56)内置的第一驱动单元的驱动作用下，摆臂关节(57)绕竖直部分(57b)的轴线转动，从而带动摆臂(58)扫取扇面，水平部分(57a)与摆臂(58)连接，在摆臂关节(57)内置的第二驱动单元的驱动作用下，水平部分(57a)绕自身轴线转动并带动摆臂(58)上下摆动，末端关节(59)嵌入在摆臂(58)远离摆臂关节(57)的另一端，末端关节(59)用于连接末端执行机构(50)，并驱动末端执行机构(50)绕末端关节(59)的轴线转动；末端执行机构(50)包括铲子(1)、棘轮(2)、样品盒(3)和连接分离机构(4)，其中铲子(1)是末端执行机构(50)的主体，用于对土壤进行铲挖，棘轮(2)固定在铲子(1)前端，用于对土壤进行旋挖，样品盒(3)通过连接分离机构(4)固定在铲子(1)后端，样品盒(3)为筒形结构，入口处设置有单向机构和封口机构，单向机构用于防止样品盒(3)内的土壤流出，包括第一门扇(6)、门轴(7)及第二门扇(9)，门轴(7)沿直径方向穿过样品盒(3)的筒壁并固定在筒壁上，第一门扇(6)和第二门扇(9)在夹角为180°时组成一个完整的椭圆面，门轴(7)穿过椭圆面的短轴所在的中心线，第一门扇(6)和第二门扇(9)可以绕门轴(7)转动，椭圆面的短轴等于筒形样品盒(3)内壁的直径，椭圆面的长轴大于筒形样品盒(3)内壁的直径，使得第一门扇(6)和第二门扇(9)在筒形样品盒(3)内绕门轴(7)转动时夹角始终小于180°，当土壤从样品盒(3)的腔体内流出时，第一门扇(6)和第二门扇(9)的边缘紧贴样品盒(3)的腔体内壁，防止土壤外流；封口机构用于在样品盒(3)分离时防止盒内的土壤样品飞溅出来；连接分离机构(4)实现样品盒(3)与末 端执行机构(50)的分离。