[发明专利]实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器

权利要求书

1.一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，其特征在于：包括轨控发动机喷嘴(1)、探测器主体(2)、若干圆形太阳翼(3)、若干着陆腿(4)、采样机械臂(5)和样品返回舱(6)；轨控发动机喷嘴(1)固定在探测器主体(2)顶面中心，为探测器提供推力；圆形太阳翼(3)在探测器主体(2)上部边缘沿圆周方向均匀布置，着陆腿(4)在探测器主体(2)底面外缘沿圆周方向均匀布置，采样机械臂(5)安装在探测器主体(2)底面，样品返回舱(6)固定在探测器主体(2)底部中心且开口位于探测器主体(2)外部；

着陆腿(4)用于探测器的着陆缓冲，伺服电机控制器位于探测器主体(2)内部，伺服电机控制器控制着陆腿(4)的着陆缓冲过程；每条着陆腿(4)包括圆筒状上腿杆(1-1)、电磁阻尼单元(1-2)、圆筒状下腿杆(1-3)、足垫(1-4)、薄膜式压力传感器(1-5)、外摩擦层(1-6)和内摩擦层(1-7)；圆筒状上腿杆(1-1)内壁覆盖内摩擦层(1-7)且两者固定；圆筒状下腿杆(1-3)外壁覆盖外摩擦层(1-6)且两者固定；圆筒状下腿杆(1-3)同轴安装在圆筒状上腿杆(1-1)内部且两者可沿公共轴线进行相对滑动，外摩擦层(1-6)与内摩擦层(1-7)接触，电磁阻尼单元(1-2)固定在圆筒状上腿杆(1-1)外壁上，圆筒状下腿杆(1-3)通过电磁阻尼单元(1-2)实现沿圆筒状上腿杆(1-1)内腔的移动，足垫(1-4)通过球角副与圆筒状下腿杆(1-3)底端连接，薄膜式压力传感器(1-5)贴在足垫(1-4)底面；圆筒状下腿杆(1-3)内安装超声波钻进机构，超声波钻进机构将探测器锚固在小行星上；各着陆腿(4)分别通过各自的圆筒状上腿杆(1-1)固定在探测器主体(2)的底面；薄膜式压力传感器(1-5)通过线路与伺服电机控制器通信，薄膜式压力传感器(1-5)反馈压力信号；

电磁阻尼单元(1-2)包括阻尼电机(1-2-1)、减速器(1-2-2)、第一减速器安装架(1-2-3)、传动绳索(1-2-4)、从带轮安装架(1-2-5)、从带轮(1-2-6)、绳索夹具(1-2-7)和主带轮(1-2-8)，减速器(1-2-2)与阻尼电机(1-2-1)同轴安装，用于放大阻尼电机(1-2-1)的输出力矩；减速器(1-2-2)通过第一减速器安装架(1-2-3)固定在圆筒状上腿杆(1-1)外壁上且其输出轴与圆筒状上腿杆(1-1)的中心轴垂直，主带轮(1-2-8)固定安装在减速器(1-2-2)的输出轴上，从带轮(1-2-6)通过从带轮安装架(1-2-5)安装在圆筒状上腿杆(1-1)外壁上且从带轮(1-2-6)的旋转轴与圆筒状上腿杆(1-1)的中心轴垂直，从带轮(1-2-6)的中性面与主带轮(1-2-8)的中性面共面，圆筒状上腿杆(1-1)外壁上沿从带轮(1-2-6)和主带轮(1-2-8)的连线开有滑槽；传动绳索(1-2-4)分别缠绕在主带轮(1-2-8)与从带轮(1-2-6)上，以用于带轮之间的传动，绳索夹具(1-2-7)固定在圆筒状下腿杆(1-3)外壁上且位于圆筒状上腿杆(1-1)外壁上的滑槽内，绳索夹具(1-2-7)夹紧传动绳索(1-2-4)，使圆筒状下腿杆(1-3)与传动绳索(1-2-4)同步运动；阻尼电机(1-2-1)分别通过线路与伺服电机控制器通信，阻尼电机(1-2-1)用于吸收着陆能量。

2.根据权利要求1所述的一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，其特征在于：所述探测器主体(2)为承重筒结构，搭载有效载荷并安装主推力发动机和多个姿控发动机。

3.根据权利要求1或2所述的一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，其特征在于：所述采样机械臂(5)包括基座(5-1)、RR关节(5-2)、第Ⅰ杆件(5-3)、第Ⅲ关节(5-4)、第Ⅱ杆件(5-5)、第Ⅳ关节(5-6)、指状手爪(5-7)；RR关节(5-2)为两转动自由度关节，第Ⅲ关节(5-4)、第Ⅳ关节(5-6)分别为单转动自由度关节，基座(5-1)与第Ⅰ杆件(5-3)通过RR关节(5-2)连接，第Ⅰ杆件(5-3)与第Ⅱ杆件(5-5)通过第Ⅲ关节(5-4)连接，第Ⅱ杆件(5-5)与指状手爪(5-7)通过第Ⅳ关节(5-6)连接，指状手爪(5-7)用于拾取小行星表层块状样品；基座(5-1)安装在探测器主体(2)底面。