阿基米德螺旋式月壤表层采样装置

当初做这套结构的时候最先卡壳的是低重力工况下的输料打滑问题，地面测试时螺旋叶片和月壤模拟料之间的摩擦系数卡了快三周，一开始按常规散料输送的螺旋升角做，料在叶片上打滑根本送不到顶部储料舱，后来把叶片边缘做了1.2毫米的微锯齿压纹，才解决了低重力下物料爬升的牵引力问题。

转档的时候踩过跨软件的坑，一开始用通用格式导螺旋曲面，叶片和中心轴的衔接面出现了0.07毫米的面缝隙，做运动仿真的时候模拟料粒直接从缝隙漏出去，后来重新在装配环境里做了曲面缝合，把所有衔接面的公差压到0.02毫米以内，才解决了漏料的仿真bug。

可变宽度滑槽的设计是改了五版才定的，最早做的固定宽度滑槽，遇到大粒径模拟岩块的时候直接卡料，卡滞力矩直接超过了步进电机的堵转阈值，后来把滑槽侧壁做成了可弹性张紧的结构，遇到超径颗粒的时候能临时拓宽15毫米的过料间隙，过料后靠记忆合金弹片复位，既不会卡料也不会让小粒径料撒漏。

两个步进电机的扭矩匹配算得很细，螺旋输送端的传动比定在18:1，采样车定位端的传动比定在16:1，满负载工况下电机的输出扭矩只用到额定值的60%，留足了月面高低温下的扭矩衰减余量，不会出现低温下电机带不动负载的情况。背板上的安装接口是按通用空间机械臂末端接口做的，安装面的平面度控制在0.03毫米以内，连接销的位置公差压到0.01毫米，不管是装在着陆器的机械臂上还是月面巡视器的采样端，都能直接适配不用额外做转接件。

非直接接触月壤的结构件一开始用的是常规铝合金密度算总重，算下来整重1.47公斤，后来把这些非接触件换成了和铝刚度接近的复合材料，整重直接降到1.23公斤，给载荷平台省出了两百多克的重量余量，可以多装一个小型光谱检测模块。螺旋节距的设计也没按常规等距螺旋做，靠近底部取料端的节距做小，往上输送的节距逐步放大，既保证了取料端能把表层10厘米内的月壤顺利刮进螺旋槽，往上输送的时候不会因为料层堆积堵料，还能把输送过程中需要的扭矩降到最低，减少电机的功耗。

做样件测试的时候还发现，螺旋底部的取料刃口如果做直角，刮取模拟月壤的时候会把大颗粒岩块挤开，取不到目标深度的样品，后来把刃口做成了75度的内倾角，0到90度的转向范围内都能顺利把料刮进槽里，不会出现推料不进的情况。顶部的储料舱入口还加了个格栅过滤，超过尺寸的岩块会被格栅挡在外面，不会进到储料舱里卡坏后面的样品封装结构。