本發明涉及深空資源探測，尤其涉及一種月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置。

背景技術：

1、月壤是研究月球最基礎的研究對象。實際工作中月球環境惡劣，有月塵多，溫度低，機構運行不可靠等影響，從而對鉆取月壤產生了影響。

2、月球上鉆采月壤難度高，對月壤鉆取裝置要求高，月壤鉆取裝置需要運動簡單，集成度高，可靠性高，剛度大，防護優良。

3、現今，國內的月壤鉆土取土機構分為兩個設備，兩個機構交替運行，增加了運行時間，增加了月壤運輸流程，降低了月壤鉆土取土效率，故需要簡化鉆土取土工作。

4、綜上所述，現在的月壤鉆土取土裝置的鉆土取土工作效率低下，機構復雜，需要結構簡單，集成度高，效率高的裝置。

技術實現思路

1、本發明的目的在于一種月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，以克服現有技術存在結構復雜，鉆土取土效率低的問題。

2、為此，本發明提供了一種月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，包括支撐架、工位轉換模塊、取土模塊、鉆土模塊、棄樣和加熱模塊、以及密封盒，所述工位轉換模塊設置在支撐架上，包括傳動法蘭和法蘭轉動組件，所述取土模塊和鉆土模塊二者在傳動法蘭的外周周向間隔布置，所述取土模塊包括取土器和取土動作組件，所述鉆土模塊包括鉆頭和鉆土動作組件，其中取土動作組件和鉆土動作組件固連至傳動法蘭的端部且二者集成于密封盒中，所述棄樣和加熱模塊包括側立的棄樣板、加熱爐和接樣盤，所述加熱爐呈筒狀，相對棄樣板板面垂直布置且爐口水平朝外，所述接樣盤連接至棄樣板上且水平布置，所述取土器能夠與棄樣板抵壓配合，用于取土器棄樣，或在接樣盤上方與棄樣板抵壓配合，用于取土器棄樣后，月壤落入接樣盤中，進而從中分離月壤顆粒，或者取土器能夠插入加熱爐的腔體中，用于月壤加熱取汽。

3、本發明將取土模塊和鉆土模塊集成在一起，由工位轉換模塊實時切換鉆土取土工作模式，工作效率高。

4、與現有技術相比，本發明還具有以下技術特點/優勢：

5、1、本發明通過驅動組件與鉆探采樣裝置的隔離，既可以實現驅動組件的防塵密封，又能實現良好的熱控，而不影響鉆探和采樣端的低溫工作要求；

6、2、本發明通過彈簧片的壓縮變形，實現了樣品的不限次數的采樣分析；克服了現有采樣次數的約束限制；

7、3、本發明通過合理設計彈簧片間隔，可以實現不同顆粒度樣品的采集提取；對于高價值的顆粒狀樣品，具有良好的收集能力。

8、除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

技術特征：

1.一種月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，包括支撐架、工位轉換模塊、取土模塊、鉆土模塊、棄樣和加熱模塊、以及密封盒，

2.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述取土模塊和鉆土模塊二者在傳動法蘭的外周周向90°間隔布置。

3.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述支撐架、工位轉換模塊、取土模塊、鉆土模塊、以及密封盒構成月球車機械手末端取用的可移動設備，所述棄樣和加熱模塊為固定連接至月球車上的固定設備。

4.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述取土器包括錐形頭、若干彈簧片、連接板，所述取土器有兩種形態，一種是球籠取土形態，另一種為圓筒收縮形態，若干彈簧片沿球籠經向延伸且在球籠的周向上均布，在圓筒收縮形態時，彈簧片呈自然收縮狀態、趨向直條狀，相鄰彈簧片收攏，在球籠取土形態時，彈簧片彈性彎曲、趨向圓弧狀，相鄰彈簧片張開取土間隙。

5.根據權利要求4所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述取土模塊包括取土器和取土動作組件，其中取土器為兩件，關于傳動法蘭的中心軸線對稱布置。

6.根據權利要求5所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述取土動作組件用于同時兩件取土器，包括轉動架、步進電機一、齒輪一、齒輪二、直線軸承、傳動螺母、轉軸一和轉軸二，其中直線軸承與轉軸一配合，傳動螺母與轉軸二螺紋傳動配合，直線軸承和傳動螺母二者固定連接至轉動架的相對兩側，轉軸二與轉軸一對接且二者末端各自設有一件取土器。

7.根據權利要求5所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述兩件取土器的相鄰彈簧片具有不同的收攏間隙，以收集不同顆粒度樣品。

8.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述法蘭轉動組件包括工位電機、諧波齒輪減速器、工位軸承，其中工位軸承用于支撐傳動法蘭。

9.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述鉆土模塊包括直線電機、導向組件、步進電機二、鉆夾頭，其中導向組件包括直線電機安裝板、步進電機安裝板、以及在直線電機安裝板和步進電機二安裝板二者之間呈圓周布置的若干光杠，其中直線電機安裝板為固定端，步進電機二安裝板為活動端。

10.根據權利要求1所述的月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，其特征在于，所述棄樣和加熱模塊中包括兩件以上接樣盤，所述兩件以上接樣盤的底部開孔大小各自不同，用于篩選不同粒徑的顆粒月壤。

技術總結
本發明公開了一種月壤鉆探采樣和棄樣一體化裝置，包括支撐架、工位轉換模塊、取土模塊、鉆土模塊、棄樣和加熱模塊、以及密封盒，所述工位轉換模塊設置在支撐架上，包括傳動法蘭和法蘭轉動組件，所述取土模塊和鉆土模塊二者在傳動法蘭的外周周向間隔布置，所述取土模塊包括取土器和取土動作組件，所述鉆土模塊包括鉆頭和鉆土動作組件，取土動作組件和鉆土動作組件固連至傳動法蘭的端部且二者集成于密封盒中，所述棄樣和加熱模塊包括側立的棄樣板、加熱爐和接樣盤，所述取土器能夠與棄樣板抵壓配合，用于取土器棄樣或在接樣盤上方棄樣，所述取土器能夠插入加熱爐的腔體中，用于月壤加熱取汽。本裝置提高了鉆土取土工作效率且結構簡單。

技術研發人員：闞瑞峰,曹乃亮,胡榮漢,許振宇,陳侃,阮俊,姚路,張馳,李想,王興平,沈威,范雪麗,睢振平,盧文振
受保護的技術使用者：中國科學院合肥物質科學研究院
技術研發日：
技術公布日：2025/3/10