【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及月壤收集装置，具体涉及一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车。
技术介绍
1、月球探测是当今世界极具挑战性的领域之一，而载人登月、开发月球资源、建立月球基地是目前航天工程的主要竞争热点，建立月球基地是开展长期月球探测、开发工作的基础。可以预见的是，建设月球基地需要采集大量的月壤颗粒作为烧结材料，同时在后续的月面生产活动和月球资源开发过程中，月壤采集工作都将愈发不可替代。
2、传统机械式采样方法主要包括剖面式采样和表取式采样。剖面式采样多采用钻进取芯的方式，存在采样机器尺寸、重量、功耗大的问题，且因为钻进反力矩及钻压使得对采样平台的要求较高；表取式采样主要有冲击溅射式以及挖铲式，同样存在稳定性较差、会产生机械扰动的问题。
3、与传统机械式采样方法相比，高压静电收集方法能够以更小、更轻便的装置实现月壤采样，大大减小采样机器的尺寸和重量。同时，高压静电收集方法避免了装置与月壤的直接接触，不会因采样产生机械振动对装置产生破坏，装置稳定性更好。
4、现有国内学者利用高压直流电源接通到o型采样电极，为目标颗粒提供电场驱动力，同时产生引导颗粒向样本容器运动的电场。其原理是，通过接地电极与目标颗粒接触，迫使颗粒电势为零并为颗粒提供足够的自由电荷。样本容器收集被电场激发而跳起的颗粒，并通过静电吸附等方式使其保持在样本收集腔内，达到颗粒收集的效果。o型采样电极布置在样本容器的内部且由绝缘柱支撑与样本容器隔离一定高度。o型采样电极通过正极接头与高压电源正极相连，接地电极通过负极接头与高压电源负极相连。
5、该装置存在的问题是：采样颗粒会随着采样时间的增加而堆积，进而使采样电极与被采样颗粒直接接触而产生“电桥效应”，使采样能力大大降低。因此为了解决上述问题，进而研发一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车是很符合实际需要的。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有月壤采集装置工作时，采样颗粒会随着采样时间的增加而堆积，进而使采样电极与被采样颗粒直接接触而产生“电桥效应”，使采样能力大大降低的问题，进而提供一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车；
2、一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，收集小车包括车架单元、高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件，高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件均安装在车架单元上，且高压静电月壤收集单元的月壤收集端延伸至车架单元的外侧，高压静电月壤收集单元的月壤排出端与月壤暂存组件对应设置；
3、高压静电月壤收集单元包括滚筒电极组件、收集电极组件和运移电极，滚筒电极组件设置在车架单元首端的外侧，且滚筒电极组件与车架单元拆卸连接，收集电极和运移电极均设置在车架单元中，收集电极组件靠近滚筒电极组件设置，且收集电极组件与车架单元拆卸连接，运移电极设置在收集电极组件与月壤暂存组件之间，且运移电极与车架单元拆卸连接，月球表面月壤在高压静电吸附作用下依次通过滚筒电极组件、收集电极组件和运移电极并最后暂存与位于车架单元尾端的月壤暂存组件中；
4、进一步地，车架单元包括两个底部支撑组件和一个顶部扣盖组件，两个底部支撑组件沿收集小车的宽度方向中心线对称设置顶部扣盖组件的下方，且两个底部支撑组件通过连接板相连，顶部扣盖组件的尾端与两个底部支撑组件的尾端均为拆卸连接，滚筒电极组件设置在两个底部支撑组件首端的外侧，且滚筒电极组件与两个底部支撑组件的首端均为拆卸连接，顶部扣盖组件的首端设置在滚筒电极组件上并与滚筒电极组件拆卸连接，收集电极组件、运移电极和月壤暂存组件均设置在顶部扣盖组件和两个底部支撑组件之间，且收集电极组件、运移电极和月壤暂存组件沿底部支撑组件的长度延伸方向由首至尾依次设置，且收集电极组件和月壤暂存组件均与两个底部支撑组件拆卸连接，运移电极与两个底部支撑组件之间的连接板拆卸连接；
5、进一步地，底部支撑组件包括支撑板、从动轮机构和支撑架，支撑架设置在支撑板的首端，且支撑架与支撑板固定连接，从动轮机构设置在支撑板的尾端，且从动轮机构与支撑板固定连接，滚筒电极组件设置在支撑架上，且滚筒电极组件与支撑架拆卸连接，收集电极组件和月壤暂存组件均设置在支撑板上，且收集电极组件和月壤暂存组件均与支撑板拆卸连接，连接板设置在两个支撑板之间，且连接板与每个底部支撑组件中的支撑板相连；
6、从动轮机构包括连接耳板、连接螺柱、锁紧螺母和从动轮，连接耳板的一端与支撑板的尾端固定连接，连接螺柱的外圆面上套设有定位挡环，且定位挡环与连接螺柱一体成形设置，连接螺柱的一端从连接耳板一侧穿过连接耳板并插装在位于连接耳板另一侧的锁紧螺母中，且连接螺柱通过定位挡环与锁紧螺母固定在连接耳板上，从动轮套设在连接螺柱的另一端上，且从动轮通过转动轴承与连接螺柱转动连接；
7、顶部扣盖组件包括立架和盖板，立架为“凵”字形架体，立架倒置在两个底部支撑组件上，且立架中每个支脚与对应底部支撑组件中的支撑板固定连接，盖板设置在立架的前侧，且盖板的首端设置在滚筒电极组件上并与滚筒电极组件拆卸连接，盖板的尾端与立架前侧的上部一体成形设置；
8、进一步地，滚筒电极组件包括滚筒电极、连接支架和拖拽电极，滚筒电极设置在连接支架上，且滚筒电极与连接支架转动连接，连接支架设置在两个底部支撑组件的首端，且连接支架与两个支撑架均通过螺栓拆卸连接，拖拽电极设置在滚筒电极靠近底部支撑组件的一侧，且拖拽电极安装在连接支架上；
9、进一步地，滚筒电极包括滚筒、柔性电极和两个轴承轴机构，两个转轴机构分别插装在滚筒的两端，且滚筒通过两个轴承轴机构安装在连接支架，柔性电极缠绕在滚筒的外圆壁上，且柔性电极与滚筒固定连接：
10、轴承轴机构包括铜环、电刷保持架、电刷、轴承和轴承轴，轴承轴的一端插设在滚筒的一端上，且轴承轴通过轴承与滚筒转动连接，电刷设置在轴承的外侧，且电刷通过电刷保持架安装在滚筒的端部，轴承轴的另一端穿过电刷并延伸至滚筒的外侧，轴承轴上套装有铜环，且铜环与电刷对应配合设置；
11、进一步地，连接支架包括两个滚筒安装架和一个保持架，两个滚筒安装架分别设置在滚筒的两端，且每个滚筒安装架的一端套装在一个轴承轴的另一端上，两个滚筒安装架的另一端拼合设置使两个滚筒安装架形成滚筒安装架体，滚筒安装架体设置在两个底部支撑组件的首端，且连接支架与两个支撑架均通过螺栓拆卸连接，保持架包括两个侧部连接耳和一个拖拽电极架梁，两个侧部连接耳分别设置在滚筒安装架体的两侧，且每个侧部连接耳通过螺栓与对应的一个滚筒安装架拆卸连接，每个侧部连接耳的底端延伸至滚筒安装架体的下方，拖拽电极架梁设置在两个侧部连接耳之间，且拖拽电极架梁的每端与一个侧部连接耳拆卸连接，拖拽电极安装在拖拽电极架梁上，盖板的首端设置在滚筒安装架体上并与两个滚筒安装架均为拆卸连接；
12、进一步地，收集电极组件包括步进电机、电极安装座、尾部轴承和两个锯齿电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：收集小车包括车架单元、高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件(5)，高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件(5)均安装在车架单元上，且高压静电月壤收集单元的月壤收集端延伸至车架单元的外侧，高压静电月壤收集单元的月壤排出端与月壤暂存组件(5)对应设置；
2.根据权利要求1所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：车架单元包括两个底部支撑组件(6)和一个顶部扣盖组件(7)，两个底部支撑组件(6)沿收集小车的宽度方向中心线对称设置顶部扣盖组件(7)的下方，且两个底部支撑组件(6)通过连接板(64)相连，顶部扣盖组件(7)的尾端与两个底部支撑组件(6)的尾端均为拆卸连接，滚筒电极组件(1)设置在两个底部支撑组件(6)首端的外侧，且滚筒电极组件(1)与两个底部支撑组件(6)的首端均为拆卸连接，顶部扣盖组件(7)的首端设置在滚筒电极组件(1)上并与滚筒电极组件(1)拆卸连接，收集电极组件(2)、运移电极(4)和月壤暂存组件(5)均设置在顶部扣盖组件(7)和两个底部支撑组件(6)之间，且收集电极组件(2)、运移电极(4
3.根据权利要求2所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：底部支撑组件(6)包括支撑板(61)、从动轮机构(62)和支撑架(63)，支撑架(63)设置在支撑板(61)的首端，且支撑架(63)与支撑板(61)固定连接，从动轮机构(62)设置在支撑板(61)的尾端，且从动轮机构(62)与支撑板(61)固定连接，滚筒电极组件(1)设置在支撑架(63)上，且滚筒电极组件(1)与支撑架(63)拆卸连接，收集电极组件(2)和月壤暂存组件(5)均设置在支撑板(61)上，且收集电极组件(2)和月壤暂存组件(5)均与支撑板(61)拆卸连接，连接板(64)设置在两个支撑板(61)之间，且连接板(64)与每个底部支撑组件(6)中的支撑板(61)相连；
4.根据权利要求3所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：滚筒电极组件(1)包括滚筒电极(11)、连接支架(12)和拖拽电极(13)，滚筒电极(11)设置在连接支架(12)上，且滚筒电极(11)与连接支架(12)转动连接，连接支架(12)设置在两个底部支撑组件(6)的首端，且连接支架(12)与两个支撑架(63)均通过螺栓拆卸连接，拖拽电极(13)设置在滚筒电极(11)靠近底部支撑组件(6)的一侧，且拖拽电极(13)安装在连接支架(12)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：滚筒电极(11)包括滚筒(116)、柔性电极(117)和两个轴承轴机构，两个转轴机构分别插装在滚筒(116)的两端，且滚筒(116)通过两个轴承轴机构安装在连接支架(12)，柔性电极(117)缠绕在滚筒(116)的外圆壁上，且柔性电极(117)与滚筒(116)固定连接；
6.根据权利要求5所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：连接支架(12)包括两个滚筒安装架(121)和一个保持架(122)，两个滚筒安装架(121)分别设置在滚筒(116)的两端，且每个滚筒安装架(121)的一端套装在一个轴承轴(115)的另一端上，两个滚筒安装架(121)的另一端拼合设置使两个滚筒安装架(121)形成滚筒安装架体，滚筒安装架体设置在两个底部支撑组件(6)的首端，且连接支架(12)与两个支撑架(63)均通过螺栓拆卸连接，保持架(122)包括两个侧部连接耳和一个拖拽电极架梁，两个侧部连接耳分别设置在滚筒安装架体的两侧，且每个侧部连接耳通过螺栓与对应的一个滚筒安装架(121)拆卸连接，每个侧部连接耳的底端延伸至滚筒安装架体的下方，拖拽电极架梁设置在两个侧部连接耳之间，且拖拽电极架梁的每端与一个侧部连接耳拆卸连接，拖拽电极(13)安装在拖拽电极架梁上，盖板(72)的首端设置在滚筒安装架体上并与两个滚筒安装架(121)均为拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：收集电极组件(2)包括步进电机(21)、电极安装座(22)、尾部轴承(24)和两个锯齿电极(23)，步进电机(21)安装在一个底部支撑组件(6)中支撑板(61)顶部的电机固定座上，尾部轴承(24)安装在另一个底部支撑组件(6)中支撑板(61)顶部的轴承座上，电极安装座(22)设置在步进电机(21)与尾...
【技术特征摘要】
1.一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：收集小车包括车架单元、高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件(5)，高压静电月壤收集单元和月壤暂存组件(5)均安装在车架单元上，且高压静电月壤收集单元的月壤收集端延伸至车架单元的外侧，高压静电月壤收集单元的月壤排出端与月壤暂存组件(5)对应设置；
2.根据权利要求1所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：车架单元包括两个底部支撑组件(6)和一个顶部扣盖组件(7)，两个底部支撑组件(6)沿收集小车的宽度方向中心线对称设置顶部扣盖组件(7)的下方，且两个底部支撑组件(6)通过连接板(64)相连，顶部扣盖组件(7)的尾端与两个底部支撑组件(6)的尾端均为拆卸连接，滚筒电极组件(1)设置在两个底部支撑组件(6)首端的外侧，且滚筒电极组件(1)与两个底部支撑组件(6)的首端均为拆卸连接，顶部扣盖组件(7)的首端设置在滚筒电极组件(1)上并与滚筒电极组件(1)拆卸连接，收集电极组件(2)、运移电极(4)和月壤暂存组件(5)均设置在顶部扣盖组件(7)和两个底部支撑组件(6)之间，且收集电极组件(2)、运移电极(4)和月壤暂存组件(5)沿底部支撑组件(6)的长度延伸方向由首至尾依次设置，且收集电极组件(2)和月壤暂存组件(5)均与两个底部支撑组件(6)拆卸连接，运移电极(4)与两个底部支撑组件(6)之间的连接板(64)拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：底部支撑组件(6)包括支撑板(61)、从动轮机构(62)和支撑架(63)，支撑架(63)设置在支撑板(61)的首端，且支撑架(63)与支撑板(61)固定连接，从动轮机构(62)设置在支撑板(61)的尾端，且从动轮机构(62)与支撑板(61)固定连接，滚筒电极组件(1)设置在支撑架(63)上，且滚筒电极组件(1)与支撑架(63)拆卸连接，收集电极组件(2)和月壤暂存组件(5)均设置在支撑板(61)上，且收集电极组件(2)和月壤暂存组件(5)均与支撑板(61)拆卸连接，连接板(64)设置在两个支撑板(61)之间，且连接板(64)与每个底部支撑组件(6)中的支撑板(61)相连；
4.根据权利要求3所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：滚筒电极组件(1)包括滚筒电极(11)、连接支架(12)和拖拽电极(13)，滚筒电极(11)设置在连接支架(12)上，且滚筒电极(11)与连接支架(12)转动连接，连接支架(12)设置在两个底部支撑组件(6)的首端，且连接支架(12)与两个支撑架(63)均通过螺栓拆卸连接，拖拽电极(13)设置在滚筒电极(11)靠近底部支撑组件(6)的一侧，且拖拽电极(13)安装在连接支架(12)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：滚筒电极(11)包括滚筒(116)、柔性电极(117)和两个轴承轴机构，两个转轴机构分别插装在滚筒(116)的两端，且滚筒(116)通过两个轴承轴机构安装在连接支架(12)，柔性电极(117)缠绕在滚筒(116)的外圆壁上，且柔性电极(117)与滚筒(116)固定连接；
6.根据权利要求5所述的一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车，其特征在于：连接支架(12)包括两个滚筒安装架(121)和一个保持架(122)，两个滚筒安装架(121)分别设置在滚筒(116)的两端，且每个滚筒安装架(121)的一端套装在一个轴承轴(115)的另一端上，两个滚筒安装架(121)的另...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜晶，韩选儒，张峰，李国栋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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