美国宇航局月球表层采样作业装置

当初做这套采样机构的适配时，最先碰到的麻烦是螺旋钻杆和聚四氟乙烯密封盖的同轴公差，月球低重力环境下没有地面的重力辅助定位，0.02mm的径向跳动就会让钻杆在月壤钻进时出现卡滞，甚至刮伤密封面导致样本泄漏。链传动部分一开始选的是常规碳钢链条，算上发射段的过载和月面昼夜温差的形变，链条张紧力的冗余量留了30%还是不够，后来把承载链片换成铝制件，重量砍了近四成，张紧调节的行程也做了加长，哪怕月面扬尘卡进链节缝隙也不会出现跳齿。集料斗的曲面一开始做的等壁厚结构，落料的时候细颗粒月壤容易在锥面挂壁，反复调整了三次锥面的倾斜角度，还在出料口加了一圈微小的导流凸台，样本靠自身重力就能完全滑进输送管，不用额外加振动清料的结构。两个限位传感器的安装位改了不下五版，一开始放在底座侧面，月面浮尘飘上去容易遮挡检测头，后来一个挪到离底座4.5厘米的低位，负责检测钻进深度，一个放在输送管顶部，负责检测样本是否装满，还加了防尘的聚酰亚胺防护罩，哪怕月尘附着也不会误触发信号。跨软件转档的时候，螺旋锥齿轮的齿面在不同格式互转时出现过曲面破面，补面的时候特意核对了齿形的啮合间隙，保证传动效率不会因为转档损失。Nema14步进电机的安装座做了镂空减重，同时预留了接线的走线槽，避免线缆在机构往复运动时被剐蹭。当初参考了以往行星采样机构的失效案例，特意把着陆组件的接口做了通用化设计，不管是月球车搭载还是阿波罗任务类型的着陆器平台都能适配，不用重新做连接结构的修改。整套机构的功率控制在4-8瓦区间，完全靠月球车自带的供电就能驱动，不用额外加电源模块。样本收集的逻辑也做了适配，红色的动力轮接触月面后，链轮带动收集齿耙把表层月壤扒进集料斗，螺旋钻负责钻取下层的岩屑样本，两种样本顺着输送管进到样品箱，传感器检测到装满就给步进电机发停转信号，整个采样流程不用地面远程干预就能自动完成。