專(zhuān)利名稱(chēng)：一種深空小行星樣品采集探測(cè)器的保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深空小行星樣品采集探測(cè)器，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種深空小行星樣品采集探測(cè)器的保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
小行星是圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的巖石或金屬天體，它們的體積相當(dāng)小，和地球所處的環(huán)境有很大的差別，其表面重力幾乎為零，表面逃逸速度僅為每秒幾十厘米，絕大多數(shù)小行星分布在火星和木星軌道之間。小行星深空探測(cè)是空間探測(cè)活動(dòng)新的發(fā)展方向，是科學(xué)家了解太陽(yáng)系的起源、進(jìn)化和生命原材料物質(zhì)的重要研究領(lǐng)域。以現(xiàn)在人類(lèi)所擁有的技術(shù)，不能把大量的樣本帶到地球上進(jìn)行分析，所能做的是帶回微量樣本返回地球，或者是直接在小行星上對(duì)其進(jìn)行分析。日本的隼鳥(niǎo)號(hào)于2003年發(fā) 射升空，在小行星25143上進(jìn)行采樣，是第一個(gè)在小行星上成功采集樣品并成功返回的國(guó)家，隼鳥(niǎo)號(hào)在抵達(dá)小行星表面后在不同地點(diǎn)發(fā)射球體擊中目標(biāo)物體，通過(guò)濺起小行星上的表面巖石顆粒粉塵等達(dá)到采樣的目的，這樣就帶來(lái)了以下問(wèn)題
第一、彈射球體所濺起的行星表面塵粒在幾乎零重力的環(huán)境下漫無(wú)目的地?cái)U(kuò)散，所以要在球體彈射采樣前先建立一個(gè)樣品輸送通道，將顆粒和粉塵引導(dǎo)回收至探測(cè)器的存儲(chǔ)裝置中。第二、在高動(dòng)能球體彈射撞擊下可能產(chǎn)生高速的巖石顆粒，這些顆粒撞擊到探測(cè)器的表面會(huì)對(duì)探測(cè)器其他設(shè)備造成損害和污染，因此采樣時(shí)探測(cè)器的位置應(yīng)該與小行星表面保持一定高度，起到保護(hù)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種深空小行星樣品采集探測(cè)器的保護(hù)裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種可調(diào)節(jié)角度的緩沖著陸機(jī)構(gòu)，通過(guò)柔性材料伸展建立樣品輸送通道的裝置，其主要包括漏斗構(gòu)件、兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座、兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副、保護(hù)管、仿生機(jī)械爪、底座、柔性輸送管、緩沖彈簧和機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)等；其中，所述伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座的上端與整個(gè)小行星探測(cè)器固連，下端對(duì)稱(chēng)安裝有兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)輸出軸連接一伸長(zhǎng)絲杠副，兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副均由四節(jié)絲杠通過(guò)螺紋副串聯(lián)連接而成，在兩個(gè)絲杠電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)；第四節(jié)絲杠與緩沖彈簧的上端相連接，緩沖彈簧的下端與底座相連接；柔性輸送管置于保護(hù)管內(nèi)，柔性輸送管的下端與底座相連，漏斗構(gòu)件與保護(hù)管固連，漏斗構(gòu)件伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座均通過(guò)螺釘固定與外部探測(cè)器；漏斗構(gòu)件上端出口處通向探測(cè)器的回收艙，用于引導(dǎo)樣品的回收；四個(gè)仿生機(jī)械爪周向均勻分布安裝在底座上，仿生機(jī)械爪主要是模仿大黃蜂的足掌原理，采用具有一定強(qiáng)度的高彈性材料，如高彈性的聚氨酯，可以提供較大的地面抓緊力和靜摩擦力，保持探測(cè)器的平衡。
本發(fā)明的有益效果是在小行星表面撞擊濺射采樣的技術(shù)前提下，通過(guò)絲杠驅(qū)動(dòng)柔性材料的伸展建立了樣品塵粒的輸送通道，解決了塵粒的引導(dǎo)回收和對(duì)探測(cè)器本體保護(hù)的兩大問(wèn)題，另外，仿生機(jī)械爪為探測(cè)器采樣時(shí)提供了著陸緩沖和支撐平衡。本發(fā)明是一種以小行星探測(cè)器采樣為技術(shù)背景的、初始體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、質(zhì)量輕、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的裝置。


圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)收縮狀態(tài)示意圖； 圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)伸展?fàn)顟B(tài)示意 圖3是本發(fā)明的伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的輸送管道部分結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明的著陸平衡部分結(jié)構(gòu)示意 圖6是本明的仿生機(jī)械爪及驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意 圖中漏斗構(gòu)件I、兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座3、兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副4、保護(hù)管5、仿生機(jī)械爪6、底座7、柔性輸送管8、緩沖彈簧9、機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)10。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。由圖1-6可以看出，一種深空小行星探測(cè)器的采樣保護(hù)裝置，分為收縮和伸展兩種狀態(tài)，其主要包括漏斗構(gòu)件I、兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座3、兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副4、保護(hù)管5、仿生機(jī)械爪6、底座7、柔性輸送管8、緩沖彈簧9和機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)10等。其中，所述伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座3的上端與整個(gè)小行星探測(cè)器固連，下端對(duì)稱(chēng)安裝有兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)2，每個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的電機(jī)輸出軸連接一伸長(zhǎng)絲杠副4，兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副4均由四節(jié)絲杠通過(guò)螺紋副串聯(lián)連接而成，在兩個(gè)絲杠電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)；第四節(jié)絲杠與緩沖彈簧9的上端相連接，緩沖彈簧9的下端與底座7相連接；柔性輸送管8置于保護(hù)管5內(nèi)，柔性輸送管8的下端與底座7相連，漏斗構(gòu)件I與保護(hù)管5固連，漏斗構(gòu)件I和伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座3均通過(guò)螺釘固定與外部探測(cè)器；漏斗構(gòu)件I上端出口處通向探測(cè)器的回收艙，用于引導(dǎo)樣品的回收；四個(gè)仿生機(jī)械爪6周向均勻分布安裝在底座7上，仿生機(jī)械爪6主要是模仿大黃蜂的足掌原理(參考管興偉、張昊等，爬壁機(jī)器人尖爪型仿生腳掌設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程，2009，26 (2) :1-3.)，采用具有一定強(qiáng)度的高彈性材料，如高彈性的聚氨酯，可以提供較大的地面抓緊力和靜摩擦力，保持探測(cè)器的平衡。工作過(guò)程如下當(dāng)探測(cè)器即將在小行星表面著陸并開(kāi)始采樣時(shí)，伸長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)部分電機(jī)2旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)兩根四節(jié)串聯(lián)的絲杠副4伸長(zhǎng)，同時(shí)，收縮在保護(hù)管5中的柔性輸送管8由原來(lái)的收縮狀態(tài)展開(kāi)伸長(zhǎng)，建立起塵粒樣品的輸送通道，引導(dǎo)樣品的回收，同時(shí)保護(hù)探測(cè)器本體不被濺起的塵粒污染和損壞；另外，著陸平衡部分的四個(gè)仿生機(jī)械爪6受控旋轉(zhuǎn)展開(kāi)至各自的角度，著陸過(guò)程中緩沖彈簧9也被動(dòng)調(diào)節(jié)底座7角度，兩者聯(lián)合適應(yīng)地形條件和保持探測(cè)器本體的平衡；著陸緩沖則依靠與機(jī)械爪6所固定的底座8相連接的緩沖彈簧9。本發(fā)明用于對(duì)深空小行星探測(cè)器著陸采樣過(guò)程的保護(hù)，同時(shí)對(duì)塵粒樣品的回收有引導(dǎo)作用。探測(cè)器的采樣過(guò)程可能根據(jù)要求在小行星表面的不同地點(diǎn)進(jìn)行，伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)和輸送管則在第一次采樣時(shí)展開(kāi)，直至所有采樣活動(dòng)的結(jié)束，然而，仿生機(jī)械爪則需要根據(jù)每次采樣著陸的地形條件做出 對(duì)應(yīng)的改變。
權(quán)利要求
1.一種深空小行星樣品采集探測(cè)器的保護(hù)裝置，其特征在于，它包括漏斗構(gòu)件(I)、兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)、伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座(3)、兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副(4)、保護(hù)管(5)、仿生機(jī)械爪(6)、底座(7)、柔性輸送管(8)、緩沖彈簧(9)和機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)等；其中，所述伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座(3)的上端與整個(gè)小行星探測(cè)器固連，下端對(duì)稱(chēng)安裝有兩個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2),每個(gè)絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)的電機(jī)輸出軸連接一伸長(zhǎng)絲杠副(4)，兩個(gè)伸長(zhǎng)絲杠副(4)均由四節(jié)絲杠通過(guò)螺紋副串聯(lián)連接而成，在兩個(gè)絲杠電機(jī)(2)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)；第四節(jié)絲杠與緩沖彈簧(9)的上端相連接，緩沖彈簧(9)的下端與底座(7)相連接；柔性輸送管(8)置于保護(hù)管(5)內(nèi)，柔性輸送管(8)的下端與底座(7)相連，漏斗構(gòu)件(I)與保護(hù)管(5)固連，漏斗構(gòu)件(I)和伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座(3)均通過(guò)螺釘固定與外部探測(cè)器；漏斗構(gòu)件(I)上端出口處通向探測(cè)器的回收艙，用于引導(dǎo)樣品的回收；四個(gè)仿生機(jī)械爪(6)周向均勻分布安裝在底座(7)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種深空小行星樣品采集探測(cè)器的保護(hù)裝置。其主要包括漏斗構(gòu)件、絲杠驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伸長(zhǎng)機(jī)構(gòu)安裝底座、伸長(zhǎng)絲杠副、保護(hù)管、仿生機(jī)械爪、底座、柔性輸送管、緩沖彈簧、機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)。其特征是小行星探測(cè)器在即將著陸時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠副伸長(zhǎng)帶動(dòng)柔性輸送管展開(kāi)至極限長(zhǎng)度，作為塵粒樣品的輸送管道和探測(cè)器的保護(hù)；根據(jù)地形情況，四個(gè)仿生機(jī)械爪旋轉(zhuǎn)展開(kāi)不同角度，聯(lián)合緩沖彈簧，共同適應(yīng)著陸地形和平衡探測(cè)器。本發(fā)明解決了塵粒的引導(dǎo)回收和對(duì)探測(cè)器本體保護(hù)的兩大問(wèn)題，是一種初始體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、質(zhì)量輕、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的裝置。
文檔編號(hào)G01N1/04GK102890010SQ201210363818
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張斌, 俞敏, 胡成楠, 楊華勇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)