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原文传递一种摩擦传动式地外天体壤采集机构

专利名称：	一种摩擦传动式地外天体壤采集机构
摘要：	本发明提供一种摩擦传动式地外天体壤采集机构，能够对大块天体壤进行切削，进而实现对大块天体壤颗粒的采集；同时无需单独配置振动电机便可解决密封和低重力环境下放样排空率不足的问题。该采集机构包括主壳体、挖掘模块和耦合模块；其中挖掘模块用于实现天体壤的挖掘，耦合模块通过不同振幅的振动耦合密封、切削和放样功能，具体为：耦合模块中的伸缩下铲具备小振及大振功能，小振可在样品需要密封时，滤振掉多余月壤，便于密封，放样时，小振可提高排空率；大振可切削大块颗粒天体壤，便于采集颗粒样品，且持续大振规避了伸缩下铲连续伸出与天体壤的作用力超过设计值传递到机械臂导致机械臂损伤问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京空间飞行器总体设计部
发明人：	林云成;杨旭;张沛;姜水清;容启亮;陈志梁;高瑞文;王康;张运
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910809576.5
公开号：	CN110455574A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	许姣
分类号：	G01N1/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	100094北京市海淀区友谊路104号
主权项：	1.一种摩擦传动式地外天体壤采集机构，其特征在于，包括：主壳体(1)、挖掘模块和耦合模块；所述挖掘模块包括：挖掘电机(4)、传动机构、挖掘臂(8)和挖掘铲(9)；所述挖掘电机(4)和传动机构位于主壳体(1)内部，所述挖掘铲(9)的横向两侧各连接一个挖掘臂(8)，挖掘电机(4)的动力通过传动机构传递至两个挖掘臂(8)，进而通过两个挖掘臂(8)带动所述挖掘铲(9)进行挖掘动作；所述耦合模块包括：伸缩下铲(20)以及设置在所述主壳体(1)内的振动电机(11)、振动机构、丝杠螺母传动机构和伸缩下铲(20)；所述振动电机(11)通过振动机构与所述丝杠螺母传动机构中的丝杠相连，所述丝杠螺母传动机构中的螺母与所述伸缩下铲(20)相连；所述振动机构能够将所述振动电机(11)的动力传递至所述丝杠，进而通过所述螺母带动所述伸缩下铲(20)沿所述丝杠的轴向伸缩；同时所述振动机构能够使所述伸缩下铲(20)在伸出或收回的过程中沿丝杠轴向持续振动；当所述伸缩下铲(20)伸出到位后，且所述挖掘铲(9)转动至所述伸缩下铲(20)下方时，所述伸缩下铲(20)与所述挖掘铲(9)构成封闭结构，密封所述挖掘铲(9)中的天体壤；同时当所述伸缩下铲(20)所受轴向力大于设定值时，所述振动机构锁定丝杠，通过所述振动机构使所述振动电机(11)转动时，所述伸缩下铲(20)轴向持续振动形成切削力。 2.如权利要求1所述的摩擦传动式地外天体壤采集机构，其特征在于：所述振动机构包括：连接套(12)、振动弹簧(13)、振动块A(15)、耦合块(16)、振动块B(17)和振动连接板(18)；令伸缩下铲(20)所在端为前端，振动电机(11)所在端为后端；所述振动电机(11)外部具有与其输出轴同轴的筒形电机外壳，所述连接套(12)套装在电机外壳外部，且与电机外壳同轴固接；所述振动电机(11)的输出轴穿出电机外壳与振动块A(15)相连；所述限位块(10)套装在位于连接套(12)后端的电机外壳上，且所述限位块(10)与主壳体(1)固接；所述振动弹簧(13)为压缩弹簧，套装在位于限位块(10)与连接套(12)之间的电机外壳上，其一端与限位块(10)抵触，另一端与连接套(12)的端面抵触，所述振动弹簧(13)处于压缩状态；所述振动块A(15)、耦合块(16)、振动块B(17)和振动连接板(18)依次同轴设置，其中所述振动连接板(18)与主壳体(1)固接；令所述振动电机(11)正转时，伸缩下铲(20)伸出；振动电机(11)反转时，伸缩下铲(20)收回；其中所述振动块A(15)与耦合块(16)之间的传动副为：所述振动电机(11)正转时，所述振动块A(15)与耦合块(16)之间摩擦传动，所述振动电机(11)反转时，所述振动块A(15)与耦合块(16)之间通过止口锁死；所述振动块A(15)与耦合块(16)相对的端面上设置有沿周向均匀分布的齿形结构D，耦合块(16)与振动块A(15)相对的端面上设置有与齿形结构D配合的齿形结构E；所述振动块B(17)轴向两端的端面上均设置有齿形结构A，齿形结构D的尺寸大于齿形结构A的尺寸；所述耦合块(16)与振动块B(17)相对的端面上设置有与齿形结构A配合的齿形结构B，所述耦合块(16)与振动块B(17)之间通过齿形结构A和齿形结构B配合使得所述振动电机(11)正转时，所述耦合块(16)转动的同时沿振动电机的轴向往复振动，所述振动电机(11)反转时，所述耦合块(16)与振动块B(17)之间通过止口锁死；所述振动连接板(18)与振动块B(17)相对的端面上设置有与齿形结构A配合的齿形结构C，所述振动连接板(18)与振动块B(17)之间通过齿形结构A和齿形结构C配合使得所述振动电机(11)正转时，振动连接板(18)与振动块B(17)之间通过止口锁死，所述振动电机(11)反转时，所述振动块B(17)转动的同时沿振动电机的轴向往复振动；所述丝杠螺母传动机构中的丝杠与耦合块(16)固接；所述丝杠螺母传动机构的丝杠与振动连接板(18)相对的端面上连接有丝杠限位块(19)，所述丝杠限位块(19)与振动连接板(18)之间设置有相互配合的止口，初始时，所述丝杠限位块(19)与振动连接板(18)之间有间隙，丝杠限位块(19)与振动连接板(18)之间处于解锁状态；当所述丝杠带动丝杠限位块(19)向后运动使两个止口配合时，丝杠限位块(19)与振动连接板(18)之间锁死。 3.如权利要求1或2所述的摩擦传动式地外天体壤采集机构，其特征在于：所述传动机构包括：齿轮A(5)、齿轮B(6)和齿轮C(7)，其中所述齿轮A(5)为锥齿轮，齿轮轮B(6)包括同轴设置的锥齿面和直齿面，所述齿轮C(7)为直齿轮；所述挖掘电机(4)用于驱动齿轮A(5)转动；所述齿轮A(5)与齿轮B(6)的锥齿面啮合，齿轮B(6)的直齿面与所述齿轮C(7)啮合，所述齿轮C(7)齿轮轴的两端各连接一个挖掘臂(8)，两个挖掘臂(8)的另一端分别与挖掘铲(9)的横向两端固连。 4.如权利要求2所述的摩擦传动式地外天体壤采集机构，其特征在于：所述连接套(12)的外圆周面上设置有一个以上防翻滚轮(14)，所述防翻滚轮(14)与主壳体(1)内表面上的沟槽配合，当所述振动电机(11)沿其轴向往复振动时，所述防翻滚轮(14)在沟槽内滚动。 5.如权利要求2所述的摩擦传动式地外天体壤采集机构，其特征在于：当需要对所述挖掘铲(9)内的天体壤进行密封时：所述振动电机(11)正转，带动所述振动块A(15)转动，所述振动块A(15)通过摩擦副将运动传递至耦合块(16)，所述耦合块(16)通过丝杠螺母传动机构带动伸缩下铲(20)伸出；同时，此时所述振动块B(17)与振动连板(18)之间锁死，所述耦合块(16)与振动块B(17)之间齿形结构结合所述振动弹簧(13)，使所述耦合块(16)带动所述伸缩下铲(20)在伸出的同时持续振动，滤振掉挖掘铲(9)表面天体壤；当需要排放所述挖掘铲(9)内的天体壤时：所述振动电机(11)反转，带动所述振动块A(15)转动，所述振动块A(15)通过止口将运动传递至耦合块(16)，所述耦合块(16)通过丝杠螺母传动机构带动伸缩下铲(20)收回；同时，此时所述耦合块(16)与所述振动块B(17)之间锁死，所述耦合块(16)带动振动块B(17)转动；所述振动块B(17)与振动连接板(18)之间齿形结构之间齿形结构结合所述振动弹簧(13)，使所述耦合块(16)带动所述伸缩下铲(20)在收回的同时持续振动；当需要切削天体壤时：所述伸缩下铲(20)抵触在待切削天体壤上，所述振动电机(11)正转，此时所述伸缩下铲(20)的伸出受所述待切削天体壤的阻力，当该阻力大于设定值时，所述伸缩下铲(20)向后运动，带动所述丝杠限位块(19)和耦合块(16)向后运动，当所述丝杠限位块(19)运动至与所述振动连接板(18)上的止口配合时，所述丝杠限位块(19)与所述振动连接板(18)锁死，此时，所述振动电机(11)正转带动振动块A(15)转动，所述耦合块(16)带动所述伸缩下铲(20)沿轴向往复振动，形成切削力，对天体壤进行切削。
所属类别：	发明专利