[发明专利]一体式行星表面土壤采集装置

权利要求书

1.一体式行星表面土壤采集装置，它通过腕关节安装接口(6)安装于机械臂(1)的腕关节(3)，其特征在于，它包括：旋挖采样器(4)以及一体式样品容器(5)；

所述旋挖采样器(4)包括：旋挖驱动组件(7)以及旋挖挖斗(13)；所述旋挖驱动组件(7)以及所述旋挖挖斗(13)均通过采样器盖板(14)安装于所述一体式样品容器(5)的容器盖板(10)上，一对角接触轴承(11、12)为所述旋挖挖斗(13)提供支撑；所述旋挖驱动组件(7)采用直流无刷电机，其输出通过输出轴齿轮(8)、旋挖挖斗齿轮(9)传递至所述旋挖挖斗(13)；所述旋挖挖斗(13)的底部边缘处设有铲齿(15)，在所述旋挖挖斗(13)的内壁底部设置螺旋结构(16)；

所述一体式样品容器(5)包括：容器壳体(38)，所述容器壳体(38)的一端由所述容器盖板(10)密封，另一端连接样品容器(29)，所述样品容器(29)设有底板(37)，在所述容器壳体(38)的外壁还设有与所述腕关节(3)连接的腕关节安装接口(6)；在所述容器盖板(10)上安装有样品容器驱动组件(17)、样品容器传动机构(18)、敲击振动机构(19)、防漏挡板(20)、螺旋送土机构(21)和解锁机构(22)；

所述样品容器传动机构(18)包括：驱动组件输出轴齿轮(23)、双联齿轮(24)以及螺旋送土驱动齿轮(25)；所述样品容器驱动组件(17)的输出轴上套接有所述驱动组件输出轴齿轮(23)；所述驱动组件输出轴齿轮(23)与所述双联齿轮(24)中的大齿轮啮合，所述双联齿轮(24)中的小齿轮与所述螺旋送土驱动齿轮(25)啮合；所述螺旋送土驱动齿轮(25)套接在所述螺旋送土机构(21)的搅拌棒(27)外，并通过与固定连接在所述螺旋送土驱动齿轮(25)上的驱动凸台(26)与所述搅拌棒(27)顶部的凸台相接触驱动所述搅拌棒(27)旋转，所述搅拌棒(27)上设有螺旋叶片(39)；

所述敲击振动机构(19)包括：敲击凸台(28)、敲击弹簧(30)和敲击块(31)；所述敲击弹簧(30)安装在所述样品容器驱动组件(17)输出轴的底部，并与所述敲击块(31)连接，所述敲击凸台(28)安装在所述容器壳体(38)的内壁，在所述样品容器驱动组件(17)的带动下，所述敲击块(31)周期性的敲击所述敲击凸台(28)；

所述防漏挡板(20)与所述螺旋送土驱动齿轮(25)固定连接，在所述螺旋送土驱动齿轮(25)的带动下，打开或关闭设置在所述容器盖板(10)上的倾泄口(32)；所述旋挖挖斗(13)通过所述倾泄口(32)将土壤样品送至所述容器壳体(38)内；

所述解锁机构(22)包括：解锁弹簧(33)、解锁钢球(34)、解锁拨叉(35)和解锁驱动轴(36)；所述解锁驱动轴(36)为倒T型结构，其竖直端连接在所述搅拌棒(27)的底部，两端套接有所述解锁拨叉(35)，所述解锁拨叉(35)与所述底板(37)固定连接；所述解锁弹簧(33)安装于所述样品容器(29)内壁两侧；初始状态下，所述解锁拨叉(35)通过所述解锁钢球(34)与所述解锁弹簧(33)相抵触，实现所述底板(37)与所述样品容器(29)内壁的锁定。

2.如权利要求1所述的一体式行星表面土壤采集装置，其特征在于，所述旋挖采样器(4)通过旋挖的方式采集土壤样品，采样时，所述旋挖采样器(4)的轴线处于垂直地面的状态；在所述机械臂(1)的控制下，所述旋挖采样器(4)向下直线运动，使土壤样品不断旋入所述旋挖挖斗(13)中，当所述旋挖挖斗(13)停止转动时，所述螺旋结构(16)阻止土壤样品从所述旋挖挖斗(13)中洒落；

单次采样完成后，所述腕关节(3)转动180°，使得所述土壤采集装置(2)进入单次放样过程，即：所述样品容器驱动组件(17)带动所述螺旋送土驱动齿轮(25)转动，令所述防漏挡板(20)将所述倾泄口(32)打开，土壤样本在重力的作用下从所述旋挖挖斗(13)中落入所述容器壳体(38)内；同时，在所述样品容器驱动组件(17)的带动下，所述敲击块(31)不断敲击所述敲击凸台(28)震落附着在所述容器壳体(38)内壁的土壤样品；在此过程中，所述驱动凸台(26)与所述搅拌棒(27)顶部的凸台不发生接触；

单次放样完成后，由所述样品容器驱动组件(17)带动所述螺旋送土驱动齿轮(25)反转，令所述防漏挡板(20)将所述倾泄口(32)闭合；所述腕关节(3)转动180°，另所述旋挖采样器(4)再次进入采样过程；

所有采样过程完成后，所述土壤采集装置(2)进入最后的放样过程：即：所述样品容器驱动组件(17)带动所述螺旋送土驱动齿轮(25)转动，令所述防漏挡板(20)将所述倾泄口(32)打开，土壤样本在重力的作用下从所述旋挖挖斗(13)中落入所述容器壳体(38)内；同时，在所述样品容器驱动组件(17)的带动下，所述敲击块(31)不断敲击所述敲击凸台(28)震落附着在所述容器壳体(38)内壁的土壤样品；所述样品容器驱动组件(17)继续转动，令所述驱动凸台(26)与所述搅拌棒(27)顶部的凸台相接触，驱动所述搅拌棒(27)旋转；所述搅拌棒(27)带动所述解锁拨叉(35)转动，实现所述底板(37)与所述样品容器(29)内壁的解锁，随后，所述底板(37)与所述解锁拨叉(35)在重力的作用下，随土壤样品一起落入放样容器中。