[发明专利]一种小行星岩石采样机械臂装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种小行星岩石采样装置，尤其是涉及微重力环境下小行星岩石采样机械臂装置，属于空间技术及测控技术领域。 

背景技术

小行星研究是近来最活跃的科学领域之一，小行星的地质演变很少，保留着较多的早期信息，并且小行星轨道往往短时期内有显著变化，伴随有碎裂演化，从某种意义上来说其代表着原始星云演化为行星的中间阶段，因此小行星探测有助于探索太阳系的组成、生命起源，以及研究如何减少地球遭小行星碰撞的危险。因此日本、美国、欧洲、中国等国家和地区都相继开展了小行星探测计划，我国在这方面起步相对较晚，根据我国的既定探测目标，目标小行星表面为高硬度的石头，摩氏硬度大于6.5，且目标小行星上重力加速度十分微弱，可以忽略不计。 

对小行星进行采样分析是小行星研究的重要组成部分，而小行星表面没有月球上类似砂的土被覆盖，而是裸露的坚硬岩石。此外，其表面重力非常小，采样机构需满足微重力条件工作、采样过程无污染、重量轻、耗电小的要求，对小行星采样装置提出了较高的要求。因为小行星表面是裸露的坚硬岩石，摩氏硬度大于6.5，因此选择合适的采样装置至关重要，目前，大多采样装置采用空心钻采样或爆破采样。但是随着空心钻钻探深度的增加，空心钻与岩石之间的摩擦力也会急剧增加，而且空心钻的直径不可能做的很大，因此空心钻采样工作效率非常低下。爆破采样的缺点是危险且容易污染岩石样本。 

发明内容

本发明设计了一种灵活轻巧、功耗低、采样效率高的小行星采样机械臂装置，特别是适用于表面是坚硬岩石的小行星采样。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

一种小行星岩石采样机械臂装置，包括：第一减速电机、采样器底座、第二减速电机、第三减速电机、第四减速电机、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、切割装置和机械手。第一减速电机的输出轴与采样器底座连接，在采样器底座上设有第二减速电机，在第二减速电机的输出轴上连接有第一机械臂且第二减速电机的输出轴与第一机械臂的一端连接，在第一机械臂的另一端上设有第三减 速电机，在第三减速电机的输出轴上连接有第二机械臂且第三减速电机的输出轴与第二机械臂的一端连接，在第二机械臂的另一端上设有第四减速电机，在第四减速电机的输出轴上设有第三机械臂且第四减速电机的输出轴与第三机械臂的中部连接，在第三机械臂的一端设有机械手，在第三机械臂的另一端上设有切割装置。 

其中，切割装置由切割电机、联轴器和切割刀片组成，切割电机工作带动联轴器高速旋转，进而带动切割刀片高速旋转。连接第三机械臂的是第二机械臂和第一机械臂，第一机械臂连接可以360度旋转的采样器底座，采样器底座连接第一减速电机，第一减速电机控制采样器底座旋转到一定的角度，进而控制整个机械臂旋转到一定的角度。由第三机械臂控制切割装置切割深度，由第一减速电机控制切割装置切割角度，切割四次，就可以在小行星表面切下一块岩石样本，然后由机械手抓取，放到指定的容器内。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

（1）本发明装置总体采用机械臂连接切割设备和机械手的方式，通过机械臂控制切割设备和机械手的位置，操作灵活。（2）本发明装置的机械臂连接切割设备和机械手，最大限度地提高了采样器的空间利用率，从而实现了装置的体积小、重量轻的目的。（3）本发明装置的切割部分采用切割刀片切割岩石的方式，适用于岩石硬度较高的采样工作。（4）本发明装置采用机械臂与和切割设备结合的方式，可以根据操作人员的需要，在几个不同的位置进行采用，采样位置灵活，并且提高了设备利用率。（5）本发明装置采样效率高，在驱动电机相同情况下，所采集的样品体积更大。（6）本发明装置中的机械手不仅可以用于抓取岩石，也可以用于其它任务，提高了设备利用率。 

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。 

图2为本发明第三机械臂结构示意图。 

图3为本发明第一机械臂或第二机械臂拆分图。 

图4为本发明机械臂底座拆分图。 

图5为本发明采集的岩石样本的几何示意图。 

具体实施方式