月球表面风化层采集鼹鼠式挖掘装置

　　这款轮式自翻转采样挖掘装置，核心面向地外天体表层松散沉积物的原位采集作业场景，尤其适配月球表面无大气、低重力、风化层颗粒细碎松散的作业环境，可作为行星探测无人采样任务的表层采集执行机构，也可在地面模拟试验场完成月壤特性匹配物料的采集验证工作。装置整体采用同轴双层轮式结构，外轮为带弧形集料铲斗的旋转收集轮，沿轮体周向均匀分布多组弧形集料叶片，叶片边缘做圆弧过渡处理，避免在低重力环境下刮蹭集料时产生颗粒飞溅，同时叶片的弧度经过反复迭代，保证外轮每旋转一周，能将接触到的松散风化层物料最大限度导入轮体内部的储料腔中。

　　内滚筒为固定储料结构，与外轮保持同轴装配，二者之间设置低摩擦耐磨衬套，保证外轮旋转时内滚筒可保持相对静止，不会随外轮同步转动，避免已收集的物料随轮体转动再次洒出。储料腔的有效容积经过核算，单次满料可容纳33升松散物料，满足单次表层采样的容量需求，当内滚筒储料腔装满物料后，可通过驱动机构带动内滚筒相对于外轮做180度翻转，将腔体内的物料倾倒至后端的存储容器或输送机构中，整个卸料过程无需额外设置开合闸门，依靠结构自身的旋转动作即可完成卸料，大幅减少了活动零部件数量，提升了极端环境下的作业可靠性。从设计思路上看，整个装置刻意压缩了零件种类与总数量，没有采用复杂的连杆、液压驱动结构，所有动作仅依靠两个旋转自由度即可完成集料、储料、卸料全流程，降低了深空探测任务中设备的故障概率，同时整体结构无突出的易损部件，外轮的集料叶片与轮体主体采用一体化结构设计，抗冲击性能更强，能够适应月面凹凸不平的行驶工况，即使遇到小块硬质岩石磕碰，也不会出现叶片断裂、变形的问题。

　　从安装边界来看，装置整体为圆柱形回转结构，轴向两端设置有标准连接法兰，可直接挂载在无人探测车的底盘前端，连接法兰的安装孔位采用通用化间距设计，无需对探测车底盘做大规模改造即可完成适配，装置的径向最大尺寸满足探测车行驶时的离地间隙要求，不会在越障时与月面凸起岩石发生剐蹭，轴向长度可根据探测车的挂载空间做等比例缩放，不会改变核心的集料与卸料逻辑。在实际作业过程中，装置不需要额外配置集料辅助机构，随着探测车向前行驶，外轮在接触月面时依靠摩擦力产生旋转，自动将表层松散风化层刮入内滚筒储料腔，整个集料过程不需要额外消耗驱动功率，仅在卸料阶段需要驱动内滚筒翻转，大幅降低了作业时的能耗，适配深空探测任务中能源供给有限的实际条件。

　　装置的所有转动配合面均采用固体润滑方案，没有采用液态润滑脂，避免在真空、高低温交变环境下出现润滑脂失效、挥发的问题，能够在-180℃到150℃的温度区间内稳定工作，满足月面作业的环境适应性要求。不同于传统的挖掘式采样设备需要设置专门的挖斗、动臂等结构，这款装置将行走轮与采样机构做了集成设计，在探测车行驶过程中同步完成采样作业，不需要停车专门执行挖掘动作，大幅提升了采样作业的效率，同时整体结构重量更轻，能够有效降低探测任务的发射载荷重量，在地面模拟作业试验中，针对与月壤颗粒级配一致的模拟物料，该装置的集料效率可达每分钟12升以上，且集料过程中不会对下层未风化的基岩产生破坏，能够精准采集表层风化层沉积物样本，满足行星表层探测的采样需求。