[发明专利]微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统

权利要求书

1.一种微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，包括履带式行走平台以及集成在履带式行走平台上的地形勘测系统、增材制造打印系统以及浮动式取料机构；

履带式行走平台，所述履带式行走平台上配置有工作台；

地形勘测系统，集成在履带式行走平台内部，用于勘测确定行星表面适合建筑打印的地形区域以及勘测区域的土壤质量；

多个浮动式取料机构，分布在履带式行走平台的周围，并连接至增材制造打印系统，所述浮动式取料机构用于在行星表面取壤并通过筛料后，输送至增材制造打印系统的储料仓；

增材制造打印系统，集成在履带式行走平台的工作台上，具有储料仓、催化剂料仓、打印物料传输系统以及末端打印执行机构，所述储料仓被设置用于存储就地取材获得的土壤粉料，并与从催化剂料仓释放的催化剂进行混合后，经由所述打印物料传输系统输送至末端打印执行机构，在末端打印执行机构内经过高温熔化或者化学反应，以逐层打印的方式将混合粉料挤出打印口后，在打印区域冷却成型，打印出建筑本体。

2.根据权利要求1所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述浮动式取料机构包括管式取料臂以及设置在管式取料臂内的螺旋送料机构，所述螺旋送料机构的入口端接收取壤器的掘进取壤获得的岩石土壤粉末，出口端连通至增材制造打印系统的储料仓，并且在出口端与储料仓之间设置至少一个筛料口。

3.根据权利要求2所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述螺旋送料机构包括单螺杆型或者多螺杆型的螺杆泵，取壤获得的岩石土壤粉末在螺旋送料机构内通过螺杆间隙进行逐级研磨。

4.根据权利要求1所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述地形勘测系统包括地形勘测模块以及土壤勘测模块，所述地形勘测模块用以勘测行星表面适合建筑打印的地形区域，土壤勘测模块用以根据土壤的丰度和品位，确定土壤质量。

5.根据权利要求4所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述催化剂料仓用于存储催化剂，并被设置成按照预设方式可控释放。

6.根据权利要求1所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述增材制造打印系统为单龙门式打印系统，包括：

设置于工作台表面并向上延伸的Z轴驱动机构，包括Z轴螺杆和Z轴电机，Z轴电机驱动Z轴螺杆以螺旋送料的方式向上运送混合粉料；

设置于Z轴驱动机构上并可进行多位置和/角度运动水平龙门槽，所述水平龙门槽内设置螺杆供料系统，螺杆供料系统接收所述Z轴驱动机构运送的混合粉料，并送至位于水平龙门槽末端位置的末端打印执行机构。

7.根据权利要求6所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述储料仓内设置有混料仓，与Z轴驱动机构的Z轴螺杆连接，从催化剂料仓内可控释放的催化剂进入该混料仓内，与筛料后的岩石土壤粉末在混料仓内混合，并通过搅拌叶片搅拌均匀，得到混合粉料。

8.根据权利要求1所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，所述增材制造打印系统为机械臂打印系统，包括：

多自由度机械臂，一端设置在工作台并从工作台向上延伸，在机械臂末端设置末端打印执行机构；

储粉仓、催化剂料仓以及混料仓，三者独立地设置，并且储粉仓、催化剂料仓均通过独立的管路送料至混料仓，在混料仓内通过搅拌叶片搅拌均匀，得到混合粉料；

柔性泵料系统，通过软管和泵料机供料，其中使用第一段软管连接混料仓和泵料机入口，在泵料机出口端使用第二段软管向机械臂末端的末端打印执行机构输送混合粉料。

9.据权利要求1所述的微重力环境下构建零件和建筑基地的打印筑造系统，其特征在于，上述第二段软管被设置成沿着机械臂布置，并且在机械臂的每一处关节，第二段软管均设置一关节转向器，实现同步转动和同步供料。