摘要：获取具有良好层理信息的月壤剖面样品是未来载人登月任务中的重要工作之一。针对传统贯入式取心存在的贯入阻力大、取心率低等问题,将与取心管壁相接触的月壤颗粒排出是有效的解决方案。基于依靠振动及非对称摩擦功能界面实现月壤颗粒单向流动的原理,提出了一种适于宇航员手持操作的取心装置设计方案,对关键零部件进行了详细的结构设计。利用离散单元法数值模拟软件EDEM对其取心性能开展了研究。结果表明:相比于传统静压贯入式取心器,该取心装置可有效提高取心率,并降低取心过程中受到的阻力。

摘要：为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,达到冲击破碎岩石的目的。设计了钻探器的压电驱动单元,并理论分析了压电换能器变幅杆与钻具的冲击碰撞过程。通过实验研究了超声波钻探器对砂岩的钻进性能及钻压力与钻具长度对钻探器钻进性能的影响。实验结果表明:所研制的超声波钻探器可对砂岩进行有效钻进,而且所需的钻压力较小,可用于彗星、小行星等弱引力场的地外天体表面岩石的钻取采样。

摘要：通过对三轴差动式管内移动机器人驱动单元进行可靠性分析,建立了以差速故障为顶事件的故障树,用求解最小径集和割集的方法找出了影响差速器差速故障的原因,用可重构理念改进设计了三轴差速式管道机器人。改进设计的机器人经过计算机仿真验证和样机运行,改善了运动平稳性、环境适应性和驱动特性,提高了机器人在长距离管道中作业的可靠性指标。

摘要：针对月面钻取采样装置的回转齿轮副啮合热进行理论分析,依据辐射换热定律建立了理论温升模型;模拟实际月面真空、带载工况并开展试验研究。分析了啮合热在月面高真空环境的制约条件下,向机体外传播的方式、传热途径以及散发不畅时的积聚作用对附近运动副工作特性的影响。研究结果表明:回转齿轮副作为钻具驱动单元动力传递的中间环节,在20 Nm负载转矩工况下持续运行40分钟,理论预测最大温升28.66℃,与试验测量的最大温升结果 28℃相吻合,充分验证了钻进驱动单元热设计的正确性,准确地识别出回转齿轮副啮合热积聚的潜在风险。

摘要：在少齿差内啮合传动中,由于齿廓间隙较小,易出现多齿啮合使其实际承载能力大大超过设计值。这是因为在以往的少齿差传动轮齿强度计算中,未考虑该类型传动的多齿啮合特性,致使少齿差减速器的强度裕量过大。为减小强度值浪费,从承载能力系数优化和求解最大承载两个角度予以分析。采用多目标优化思想得到主齿对所承受的最大载荷,再利用少齿差内啮合齿轮传动多齿啮合载荷分配的数学模型,求解少齿差传动的法向总载荷,通过实例对比计算,得到考虑多齿啮合与不考虑多齿啮合时少齿差传动所能承受的载荷具有显著差别。利用该计算方法既避免了强度浪费又减小了减速器体积,为少齿差传动轮齿强度更为准确的分析提供了理论依据。

摘要：针对平均直径略大于或者等于钻头取芯孔直径的临界尺度颗粒,在取芯钻进过程中会产生孔底置出及孔壁置入两种运移方式而导致钻进负载发生变化的问题。通过建立切削模型,得到在低速切削时,切削速度对切削力影响较小可以忽略,并进行了试验验证;对含有不同粒径的临界尺度颗粒进行切削试验,得到切削负载随时间变化曲线,利用支持向量机(SVM)方法对切削负载进行识别,结果显示对均质模拟月壤切削负载的识别率为100%,对含有临界尺度颗粒的模拟月壤切削负载识别率均在95.5%以上。研究结果可为月面无人钻取采样在线识别技术提供参考。

摘要：提出了一种新机构———三轴差速器 ,讲述了该机构的设计原理 。

摘要：我国探月工程四期拟在月球南极开展着陆探测,目标之一是对月球永久阴影坑内的含冰月壤冻土进行采样和原位分析。根据对月壤采样分析技术特点和永久阴影坑环境条件的分析和总结,认为采样方案需要具有月壤冻土高效钻进、重复使用多点采样和获取碎屑形态样品的能力,由此提出使用深槽螺旋钻以回转冲击钻进模式进行月壤冻土采样的方案。从提高钻进能力、保证采样能力2个方面对深槽螺旋钻结构和作业规程的关键参数进行识别、分析与设计。使用CUG-1A模拟月壤,对钻具的钻进能力和采样能力进行解耦性试验验证,在4.0%含水率高密实度模拟月壤冻土中,钻具可以在140 N钻压力条件下达到45.8 mm/min的平均钻进速度,获取7 g以上月壤样品。文章的研究结果验证了使用深槽螺旋钻进行月壤冻土钻取采样的可行性,可为我国未来开展月球极区含冰月壤采样探测提供可选方案。

摘要：针对深低温、低重力环境的月壤采样任务,设计并研制了一种功耗低、重量轻、结构简单、可靠性高的四自由度绳驱机械臂。将驱动绳索安装在臂杆末端,较大程度地减小了机械臂的功耗;在关节2、3处安装扭转弹簧,通过弹簧扭力给机械臂末端提供超过20 N的下压力;针对深低温环境,匹配了不同材料的配合间隙,提高了机械臂的可靠性;建立并验证了机械臂运动学模型的正确性。采样路径的仿真结果表明机械臂可完成采样任务。采用半闭环控制策略对样机的各独立关节进行了位置阶跃试验和正弦轨迹跟踪试验,试验结果表明各关节具备较高的响应速度、良好的稳定性和轨迹跟踪能力。

摘要：介绍了一种新型六独立轮驱动式管内行走机构,该机构由六杆驱动臂构成,电机及减速系统内置于驱动臂中,分析了结构设计参数及行走性能.模拟实验结果表明可完全达到项目指标,为下一步工程样机的制造提供了依据.