用于行星探测的末端采样器制造技术

用于行星探测的末端采样器，它涉及一种用于星球探测的末端采样器。本发明专利技术解决了现有的用于行星探测的末端采样器存在的体积大，质量重，无法与机械臂直接连接，失去灵活机动性且无法满足探测器系统的质量约束的问题。本发明专利技术的第一直流无刷电机（４）通过行星齿轮减速器（２）减速后带动蜗杆（３２）转动；挖掘输出装置（Ｂ）的两个挖掘手爪对称布置在蜗杆（３２）的两侧，蜗轮（３１）固定在挖掘输出装置转轴（２３）上，蜗杆（３２）与挖掘输出装置（Ｂ）上的两个蜗轮（３１）啮合传动；蜗轮（３１）带动挖掘输出装置转轴（２３）转动；挖掘输出装置转轴（２３）通过挖掘手柄（２２）带动第一铲斗（２５）、第二铲斗（２６）转动。本发明专利技术应用于空间资源探测技术领域中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于星球探测的末端采样器，具体涉及一种用于行星探测的末端 采样器，属于空间资源探测

技术介绍
行星探测器通过着陆在星球表面或在星球表面巡视等形式对星球表面的矿石和 空间环境等进行探测。要更加精确的分析星球表面的矿石及土壤，就需要可以灵活进行采 样操作的末端采样器。末端采样器是直接作用于控制对象的机械系统，是探测器的执行部 件，它的好坏直接关系到整个探测、采样计划的成败。目前有关行星探测末端采样器的研究 并不多，国内主要是沈阳自动化研究所针对月球探测项目所预研的具有多管钻取、夹取、铲 取样品等功能的机器人化采样器原理样机。该采样器功能全面，但是体积较大，质量较重， 无法与机械臂直接连接，失去灵活机动性且无法满足探测器系统的质量约束。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的用于行星探测的末端采样器存在的体积大，质量 重，无法与机械臂直接连接，失去灵活机动性且无法满足探测器系统的质量约束的问题，进 而提供用于行星探测的末端采样器。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是本专利技术的用于行星探测的末端采 样器包括挖掘输入装置、挖掘输出装置、第一外壳、第二外壳、第一内壳和第二内壳；所述第 一外壳与第二外壳相扣装组成壳体，第一内壳和第二内壳置于壳体内，第一内壳与第一外 壳围成第一腔室，第二内壳与第二外壳围成第二腔室；所述挖掘输入装置安装在第一腔室内，所述挖掘输入装置由挖掘输入装置支撑架、行 星齿轮减速器、第一直流无刷电机、蜗杆和两个推力球轴承组成，所述第一直流无刷电机的 输出轴与行星齿轮减速器输入端，行星齿轮减速器安装在挖掘输入装置支撑架内，所述行 星齿轮减速器的输出轴与蜗杆，挖掘输入装置支撑架的下端的轴承外座孔与蜗杆的上端之 间设置有一个推力球轴承，第一内壳的轴承外座孔与蜗杆的下端之间设置有另一个推力球 轴承，挖掘输入装置通过挖掘输入装置支撑架固定在第一外壳上；所述挖掘输出装置由第一铲斗、第二铲斗和两个挖掘手爪组成，两个挖掘手爪对称布 置在蜗杆的前后两侧，每个挖掘手爪由两个轴端挡板、两个挖掘手柄、两个第一迷宫式密封 装置、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一套筒、蜗轮、力矩传感器、电位计、预紧弹簧和 挖掘输出装置转轴组成；所述挖掘输出装置转轴水平置于第一外壳与第二外壳相扣装组 成的壳体内，且挖掘输出装置转轴的一端穿出第一外壳，挖掘输出装置转轴的另一端穿出 第二外壳，挖掘输出装置转轴的两端各设置有一个挖掘手柄，两个挖掘手柄置于第一外壳 与第二外壳相扣装组成的壳体外部，每个挖掘手柄均通过一个轴端挡板固定安装在挖掘输 出装置转轴上，挖掘输出装置转轴与第一外壳之间设置有一个第一深沟球轴承，挖掘输出 装置转轴与第二外壳之间设置有一个第二深沟球轴承，两个第一迷宫式密封装置的第一内圈套装在挖掘输出装置转轴上，且一个第一迷宫式密封装置位于一个挖掘手柄与第一深沟 球轴承之间，另一个第一迷宫式密封装置位于另一个挖掘手柄与第二深沟球轴承之间，第 一外壳和第二外壳分别与一个第一迷宫式密封装置的第一外法兰，所述蜗轮设置在第一腔 室内，蜗轮固定套装在挖掘输出装置转轴上，且蜗轮与挖掘输入装置的蜗杆啮合传动，所述 第一套筒套装在挖掘输出装置转轴上，且第一套筒位于第一深沟球轴承与蜗轮之间，用于 限定第一深沟球轴承的位置，所述力矩传感器和电位计固定套装在挖掘输出装置转轴上， 且位于蜗轮与第一内壳之间，所述预紧弹簧套装在挖掘输出装置转轴上，预紧弹簧位于第 二腔室内，预紧弹簧的一端与挖掘输出装置转轴，预紧弹簧的另一端与第二内壳，一个挖掘 手爪的挖掘手柄上固定安装有第一铲斗，另一个挖掘手爪的挖掘手柄上固定安装有第二铲 斗，且第一铲斗和第二铲斗相对应。本专利技术与现有技术相比具有以下效果一、本专利技术的挖掘装置采用直流无刷电机 和行星齿轮减速器联合驱动方式，具有安装方便、结构紧凑、体积小质量轻、功耗低、单位质 量输出力矩大和减速比大的优点，与机械臂直接连接，灵活机动性好且满足了探测器系统 的质量约束；二、本专利技术采用一根蜗杆带动两个对称布置的蜗轮的传动方式，具有减速比 大、输出力矩大、结构简单、良好的运动对称性和断电自锁的功能；三、本专利技术采用迷宫封装 以及双内壳封装形式可以更好的保护内部驱动和传动部件免受行星表面灰尘侵蚀。附图说明图1是本专利技术的挖掘输出装置转轴全剖的整体结构示意图，图2是本专利技术的挖掘 输入装置全剖的整体结构示意图，图3是挖掘输入装置的整体结构剖视图，图4是挖掘输出 装置的结构剖视图，图5是磨削装置的结构剖视图，图6是振动装置的结构剖视图，图7是 第一迷宫式密封装置的整体结构示意图，图8是第二迷宫式密封装置的整体结构示意图， 图9是本专利技术的整体结构轴测图，图10是图9的后视图，图11是本专利技术去除第一外壳，第 二外壳、第一内壳和第二内壳后的轴测图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1-图4和图7、图9-图11说明本实施方式，本实施方式 的用于行星探测的末端采样器包括挖掘输入装置A、挖掘输出装置B、第一外壳3、第二外壳 11、第一内壳5和第二内壳6 ；所述第一外壳3与第二外壳11相扣装组成壳体，第一内壳5 和第二内壳6置于壳体内，第一内壳5与第一外壳3围成第一腔室60，第二内壳6与第二外 壳11围成第二腔室61 ；所述挖掘输入装置A安装在第一腔室60内，所述挖掘输入装置A由挖掘输入装置支撑 架1、行星齿轮减速器2、第一直流无刷电机4、蜗杆32和两个推力球轴承30组成，所述第一 直流无刷电机4的输出轴与行星齿轮减速器2输入端，行星齿轮减速器2安装在挖掘输入 装置支撑架1内，所述行星齿轮减速器2的输出轴与蜗杆32，挖掘输入装置支撑架1的下端 的轴承外座孔34与蜗杆32的上端之间设置有一个推力球轴承30，第一内壳5的轴承外座 孔36与蜗杆32的下端之间设置有另一个推力球轴承30，挖掘输入装置A通过挖掘输入装 置支撑架1固定在第一外壳3上；所述挖掘输出装置B由第一铲斗25、第二铲 斗26和两个挖掘手爪组成，两个挖掘手爪对称布置在蜗杆32的前后两侧，每个挖掘手爪由两个轴端挡板20、两个挖掘手柄22、两个 第一迷宫式密封装置E、第一深沟球轴承21、第二深沟球轴承63、第一套筒33、蜗轮31、力 矩传感器29、电位计28、预紧弹簧24和挖掘输出装置转轴23组成；所述挖掘输出装置转轴 23水平置于第一外壳3与第二外壳11相扣装组成的壳体内，且挖掘输出装置转轴23的一 端穿出第一外壳3，挖掘输出装置转轴23的另一端穿出第二外壳11，挖掘输出装置转轴23 的两端各设置有一个挖掘手柄22，两个挖掘手柄22置于第一外壳3与第二外壳11相扣装 组成的壳体外部，每个挖掘手柄22均通过一个轴端挡板20固定安装在挖掘输出装置转轴 23上，挖掘输出装置转轴23与第一外壳3之间设置有一个第一深沟球轴承21，挖掘输出装 置转轴23与第二外壳11之间设置有一个第二深沟球轴承63，两个第一迷宫式密封装置E 的第一内圈44套装在挖掘输出装置转轴23上，且一个第一迷宫式密封装置E位于一个挖 掘手柄22与第一深沟球轴承21之间，另一个第一迷宫式密封装置E位于另一个挖掘手柄 22与第二深沟球轴承63之间，第一外壳3和第二外壳11分别与一个第一迷宫式密封装置 E的第一外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于行星探测的末端采样器，其特征在于：所述用于行星探测的末端采样器包括挖掘输入装置（Ａ）、挖掘输出装置（Ｂ）、第一外壳（３）、第二外壳（１１）、第一内壳（５）和第二内壳（６）；所述第一外壳（３）与第二外壳（１１）相扣装组成壳体，第一内壳（５）和第二内壳（６）置于壳体内，第一内壳（５）与第一外壳（３）围成第一腔室（６０），第二内壳（６）与第二外壳（１１）围成第二腔室（６１）；所述挖掘输入装置（Ａ）安装在第一腔室（６０）内，所述挖掘输入装置（Ａ）由挖掘输入装置支撑架（１）、行且蜗轮（３１）与挖掘输入装置（Ａ）的蜗杆（３２）啮合传动，所述第一套筒（３３）套装在挖掘输出装置转轴（２３）上，且第一套筒（３３）位于第一深沟球轴承（２１）与蜗轮（３１）之间，用于限定第一深沟球轴承（２１）的位置，所述力矩传感器（２９）和电位计（２８）固定套装在挖掘输出装置转轴（２３）上，且位于蜗轮（３１）与第一内壳（５）之间，所述预紧弹簧（２４）套装在挖掘输出装置转轴（２３）上，预紧弹簧（２４）位于第二腔室（６１）内，预紧弹簧（２４）的一端与挖掘输出装置转轴（２３）固定连接，预紧弹簧（２４）的另一端与第二内壳（６）固定连接，一个挖掘手爪的挖掘手柄（２２）上固定安装有第一铲斗（２５），另一个挖掘手爪的挖掘手柄（２２）上固定安装有第二铲斗（２６），且第一铲斗（２５）和第二铲斗（２６）相对应。星齿轮减速器（２）、第一直流无刷电机（４）、蜗杆（３２）和两个推力球轴承（３０）组成，所述第一直流无刷电机（４）的输出轴与行星齿轮减速器（２）输入端固定连接，行星齿轮减速器（２）安装在挖掘输入装置支撑架（１）内，所述行星齿轮减速器（２）的输出轴与蜗杆（３２）固定连接，挖掘输入装置支撑架（１）的下端的轴承外座孔（３４）与蜗杆（３２）的上端之间设置有一个推力球轴承（３０），第一內壳（５）的轴承外座孔（３６）与蜗杆（３２）的下端之间设置有另一个推力球轴承（３０），挖掘输入装置（Ａ）通过挖掘输入装置支撑架（１）固定在第一外壳（３）上；所述挖掘输出装置（Ｂ）由第一铲斗（２５）、第二铲斗（２６）和两个挖掘手爪组成，两个挖掘手爪对称布置在蜗杆（３２）的前后两侧，每个挖掘手爪由两个轴端挡板（２０）、两个挖掘手柄（２２）、两个第一迷宫式密封装置（Ｅ）、第一深沟球轴承（２１）、第二深沟球轴承（６３）、第一套筒（３３）、蜗轮（３１）、力矩传感器（２９）、电位计（２８）、预紧弹簧...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李操，谢宗武，李永绍，孙奎，刘宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]