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原文传递一种月基保真取芯多级大深度钻进系统及方法

专利名称：	一种月基保真取芯多级大深度钻进系统及方法
摘要：	本发明公开了一种月基保真取芯多级大深度钻进系统及方法，所述系统包括：设置在登入器内部的转盘、设置在所述转盘的表面的保真取芯工具、设置在所述转盘的表面的空间支架、设置在所述空间支架的顶部的工作平台、设置在所述工作平台的底面的机械手臂以及设置在所述工作平台的底面的摄像头；所述机械手臂与所述工作平台固定连接，所述摄像头与所述工作平台固定连接。本发明解决了对月球土壤的取芯作业问题，实现了保真状态下对月球土壤的采集、开挖和输送作业，同时增大了月球土壤取芯的采样量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳大学
发明人：	谢和平;高明忠;陈领;张国庆;李佳楠;朱建波;李存宝
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910569506.7
公开号：	CN110186709A
代理机构：	深圳市君胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王永文;刘文求
分类号：	G01N1/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，包括：设置在登入器内部且与所述登入器转动连接的转盘、设置在所述转盘的表面且用于对月球土壤进行采样的保真取芯工具、设置在所述转盘的表面且与所述转盘固定连接的空间支架、设置在所述空间支架的顶部且与所述空间支架转动连接的工作平台、设置在所述工作平台的底面且用于抓取所述保真取芯工具的机械手臂以及设置在所述工作平台的底面且用于观测月球表面的摄像头；所述机械手臂与所述工作平台固定连接，所述摄像头与所述工作平台固定连接。 2.根据权利要求1所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述机械手臂为多自由度式机械手臂，所述机械手臂的尾部设置有用于检测所述月球土壤表面硬度的硬度传感器，所述硬度传感器与所述机械手臂固定连接。 3.根据权利要求1所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述保真取芯工具包括工具本体、多级重叠式液压缸机构、电机驱动机构、超声激震动力机构、外部探钻机构以及内部探钻机构；所述多级重叠式液压缸机构与所述工具本体固定连接；所述电机驱动机构与所述多级重叠式液压缸机构固定连接；所述超声激震动力机构与所述多级重叠式液压缸机构固定连接；所述外部探钻机构与所述电机驱动机构固定连接；所述内部探钻机构与所述超声激震动力机构固定连接。 4.根据权利要求3所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述多级重叠式液压缸机构包括中空伺服缸、气动伺服缸、连接壳体以及钻探压力传感器；所述中空伺服缸设置在所述气动伺服缸的两侧，且所述中空伺服缸与所述工具本体固定连接；所述气动伺服缸的底部与所述中空伺服缸的底座固定连接；所述连接壳体与所述中空伺服缸的推杆固定连接；所述钻探压力传感器与所述连接壳体固定连接。 5.根据权利要求4所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述电机驱动机构包括驱动外壳、中空定子、中空转子以及推力轴承组；所述驱动外壳与所述钻探压力传感器固定连接；所述中空定子与所述驱动外壳固定连接；所述推力轴承组与所述中空定子固定连接；所述中空转子与所述推力轴承组固定连接。 6.根据权利要求5所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述超声激震动力机构包括连接杆、上盖板、压电陶瓷、下盖板以及变幅杆；所述连接杆穿过所述中空转子和所述连接壳体的中心，且所述连接杆的顶部与所述气动伺服缸的推杆固定连接；所述上盖板与所述连接杆固定连接，所述压电陶瓷与所述上盖板固定连接，所述下盖板与所述压电陶瓷固定连接；所述变幅杆与所述下盖板固定连接。 7.根据权利要求6所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述外部探钻机构包括外钻壳体和外部钻头；所述外钻壳体的顶部与所述中空转子固定连接；所述外部钻头设置在所述外钻壳体的底部，且所述外部钻头与所述外钻壳体固定连接。 8.根据权利要求7所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述内部探钻机构包括内钻壳体、内部钻头、卡爪以及密封气囊；所述内钻壳体与所述变幅杆固定连接；所述内部钻头设置在所述内钻壳体的底部，且所述内部钻头与所述内钻壳体固定连接；所述卡爪设置在所述所述内钻壳体内壁，且所述卡爪与所述内钻壳体转动连接；所述密封气囊设置在所述卡爪的外侧，且所述密封气囊与所述内钻壳体固定连接。 9.根据权利要求8所述的月基保真取芯多级大深度钻进系统，其特征在于，所述内钻壳体与所述外钻壳体之间设置有导向支撑结构，所述导向支撑结构与所述内钻壳体固定连接，且所述导向支撑结构与所述外钻壳体滑动连接。 10.一种月基保真取芯多级大深度钻进方法，其特征在于，包括以下步骤：当登入器接收到发射基地发送的钻探信号时，控制机械手臂从转盘上抓取保真取芯工具，并将所述保真取芯工具放置在月球表面；当所述机械手臂将所述保真取芯工具放置在所述月球表面时，获取硬度传感器输出的信号，并根据所述信号判断所述月球表面的土壤硬度是否符合采样标准；当所述月球表面的土壤硬度符合采样标准时，控制所述保真取芯工具中的电机驱动机构进行运转，利用所述电机驱动机构带动外部探钻机构对所述月球表面的土壤进行钻探；当所述外部探钻机构在钻探过程中遇到硬质岩层时，控制所述保真取芯工具中的超声激震动力机构进行激震，利用所述超声激震动力机构带动内部探钻机构对所述硬质岩层进行取芯；当所述内部探钻机构完成取芯时，将所述月球表面的土壤样品保存在所述保真取芯工具中，并控制所述登入器的绳索装置取回所述保真取芯工具，将所述保真取芯工具放回所述转盘上。
所属类别：	发明专利