摘要：针对小型单杆式柔性臂月壤取样器的不足,设计并实现了一种多自由度双柔性杆月壤取样器.首先介绍了该取样器的机械结构设计,并在结构设计的基础上采用D-H法则进行了多自由度机械臂的坐标设定和运动学分析.由于该月壤取样器采用柔性的开口圆柱形薄壳杆作为其取样臂,所以在运动学分析中加入了柔性变量,以符合实际控制精度的要求.实验证明引入柔性变量的运动学算法能够对取样器进行满足精度要求的控制,其取样头部最大定位误差为2.8mm.多自由度双柔性杆月壤取样器在保留了小型单杆式柔性臂月壤取样器优点的基础上,提高了工作稳定性和取样的下钻力,实验确定了双柔性杆在取样长度为700 mm时能够承受的最大轴向力为36.4 N,满足工作需求.

摘要：针对目前月壤取样器不能同时满足功耗、体积、重量及反复、精确取样的要求的问题，提出了一种新型卷簧式可伸缩月壤取样臂（CSRA）。介绍了该取样臂的力学模型，并对其进行有限元分析，以研究薄壳杆几何参数对其最大推力的影响，且给出了最大推力数学估计公式。对比分析表明，用最大推力数学估计公式计算的结果与有限元分析结果吻合得较好。该取样臂为开口圆柱形薄壳结构，仅由一个电机驱动，能够满足对功耗、体积、重量及反复、精确取样的要求，样机试验结果证明了其可行性。

摘要：面向浅层月壤取样,文章设计了新颖的卷簧式可伸缩小型月壤取样器,它包括柔性取样臂和振动式取样头。对取样器进行了动力学有限元分析,研究了取样臂为不同长度时取样头的振动模态及频率响应,得出取样臂一阶横振频率与取样臂长度呈负幂函数关系;对取样器测控系统进行了振动试验,通过扫频方式测量取样臂为不同长度时的自振频率,给出了取样臂长度与自振频率的经验公式;试验研究了取样头钻取水泥样品时其深度与自振频率的关系,比较试验表明,振动法能够提高钻进速度约55%,提高钻进深度约48%。试验结果与有限元仿真结果吻合较好,验证了月壤取样器设计的合理性及振动法高效取样的有效性。

摘要：面向浅层月壤取样,设计一种重量轻、功耗低、收缩体积小的卷簧式可伸缩月壤取样器,分别给出取样臂的静力学和动力学模型,并进行有限元分析,研究取样臂几何参数对其最大推力的影响,给出最大推力的数学估计公式,研究取样臂为不同长度时取样器的振动模态,得出取样器谐振频率与取样臂长度呈幂函数关系。实验证明取样器能够在模拟月壤、水泥及黄沙样品表面以下10cm内定量取样,取样器在有、无振动时取样的比较实验表明振动法能够有效提高钻进效率、钻进深度和样品抛丢效率。理论分析、仿真及实验验证了取样器设计的合理性及振动法取样的有效性。