[发明专利]可伸展仿生采样器

说明书

本发明涉及太空星体采样领域，具体地说是一种可伸展仿生采样器，其中展开传送机构设有带钢卷轴、输送辊传动机构和两个输送辊，带钢卷轴的端部与展开驱动电机的输出轴固连，带钢与采样钻连接并绕置于带钢卷轴上，带钢通过输送辊传送，其中主动输送辊通过展开驱动电机驱动旋转，展开驱动电机通过输送辊传动机构传递转矩；采样钻包括钻壳、钻头、导向管、往复驱动机构和采样装置，钻壳后端与带钢固连，钻头后段设置于钻壳中、前段设置于钻壳外且设有倒齿，导向管设置于钻壳内且钻头后段套设于导向管上，导向管后段设有驱动钻头移动的往复驱动机构，钻头前端设有与导向管前端固连的采样装置。本发明基于仿生学原理设计，使钻探和采样可以同时进行。

技术领域

本发明涉及太空星体采样领域，具体地说是一种可伸展仿生采样器。

背景技术

随着我国航天事业的蓬勃发展，对除月球以外的其他星体的探测活动也逐步提上发展日程。世界各国对太空星体探测工程(也包括我国的嫦娥工程)中的一项重要任务便是星体的采样与回收，通过分析星体构成可以增加人类对星体演变的认知，同时也可用于寻找新的资源。现有技术中，采样最常用的方式是旋转钻，其技术发展已经十分成熟，但在未知的太空环境中，切削热等因素容易造成钻头故障，从而无法进行正常工作，另外旋转钻需要专门的设备提供足够正压力实现钻取，这也会增大发射难度，而且发射成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可伸展仿生采样器，是基于仿生学原理由树蜂高效钻探树洞获得启发设计而成，具有体积小、质量轻、效率高等特点，可以使钻探和采样同时进行，大大提高作业效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可伸展仿生采样器，包括展开驱动电机、展开传送机构、带钢和采样钻，其中展开传送机构设有带钢卷轴、输送辊传动机构和两个输送辊，带钢卷轴的端部与展开驱动电机的输出轴固连，带钢绕置于所述带钢卷轴上且自由端穿过两个输送辊后与采样钻连接，带钢通过所述两个输送辊传送，其中主动输送辊通过所述展开驱动电机驱动旋转，且所述展开驱动电机通过所述输送辊传动机构传递转矩；所述采样钻包括钻壳、钻头、导向管、往复驱动机构和采样装置，其中钻壳后端与所述带钢固连，钻头后段设置于钻壳中，钻头前段设置于钻壳外并且外侧设有倒齿，导向管设置于所述钻壳内，且所述钻头后段套设于所述导向管上，在所述导向管后段内部设有驱动所述钻头移动的往复驱动机构，在所述钻头前端内部设有采样装置，且所述采样装置与所述导向管前端固连。

所述两个输送辊中，主动输送辊外圆周面为凸轮面，从动输出辊的外圆周面为凹度与所述主动输送辊的凸轮面相配的凹轮面，带钢通过所述两个输送辊的凸凹面卷成筒状，所述展开传送机构设置于一壳体中，在所述壳体的底板上开有一个通孔，卷起的带钢由所述通孔穿过。

所述输送辊传动机构为一个齿轮传动组，所述齿轮传动组中的主动齿轮固装在所述带钢卷轴上，所述齿轮传动组中的输出齿轮固装在所述主动输送辊的辊轴上，在所述主动齿轮和输出齿轮之间设有一个惰轮。

所述展开传送机构设置于一壳体中，且在所述壳体内、在所述带钢卷轴上方设有一个张紧机构，所述张紧结构包括张紧架、张紧杆和张紧片，其中张紧架固设于所述壳体中，张紧杆一端穿过所述张紧架、另一端与张紧片固连，在所述张紧片与张紧架之间的张紧杆上套设有压簧，所述压簧始终处于压缩状态，所述张紧片通过所述压簧作用与带钢卷相抵。

所述钻头包括背钻瓣、中间瓣和腹钻瓣，所述背钻瓣和腹钻瓣形成一回转体结构，所述背钻瓣和腹钻瓣后段外侧为光壁且伸入至所述钻壳中，所述背钻瓣和腹钻瓣前段设置于所述钻壳外且外侧设有倒齿，所述中间瓣设置于钻头前端且位于所述背钻瓣和腹钻瓣之间。

所述导向管后端与所述钻壳固连，所述导向管呈三段阶梯状，所述导向管后段外径最大且外壁与所述钻壳的内壁贴合，所述导向管的中段外壁与所述背钻瓣和腹钻瓣不含倒齿的后段内壁贴合，所述导向管前段外径最小且外壁与所述背钻瓣和腹钻瓣含倒齿的前段内壁贴合。