地外天体月面采样作业探测装置

该装置面向地外天体无人探测作业场景设计，核心适配月面低重力、高真空、月壤颗粒棱角尖锐、岩块分布无规律的极端作业环境，可搭载于着陆器平台，配合巡视器完成指定探测点位的月表样本采集作业，填补固定式着陆器采样半径有限、无法灵活调整采样形态适配不同粒径样本的作业空白。装置主体采用锥台形承载舱结构，作为整套采样系统的核心承载基体，内部可集成采样驱动模块、样本暂存舱、控制传感单元，锥台形的外形设计可在着陆阶段有效降低气流冲蚀影响，同时减少月面扬尘附着在设备表面的概率，避免精密机构被月尘侵入卡滞。承载舱向外延伸多组轻量化支腿结构，支腿末端设置宽幅支撑脚垫，可在凹凸不平的月面形成稳定支撑，分散着陆冲击载荷的同时，避免设备在采样作业过程中发生侧翻，支腿的展开角度经过适配设计，可在着陆后自动锁止，形成直径约1.2米的稳定支撑边界，整套装置收拢状态可适配运载火箭的整流罩安装空间，展开后作业覆盖半径可达0.8米，无需额外移动着陆平台即可覆盖周边采样点位。装置前端搭载的仿生 whisker 式采样执行机构，与多自由度机械臂末端相连，可通过参数调整改变导丝的聚拢形态，适配不同粒径的采集目标：当采集对象为2cm左右的块状月岩时，导丝可收拢形成勺状兜取结构，将岩块兜入暂存区域；当采集对象为细颗粒月尘时，导丝可切换为打蛋器式搅拌形态，通过旋转搅动将表层月尘聚拢收集，两种模式的切换仅需通过螺纹副旋转调整导丝张角即可完成，无需更换末端执行器，大幅降低机构复杂度与作业故障风险。整套采样执行端的自重仅23克，采用高强度轻质合金制作，在保证结构强度的前提下尽可能降低载荷重量，适配深空探测任务严苛的重量控制要求。驱动单元采用双动力独立配置，一路动力负责驱动螺纹副调整导丝形态，另一路动力负责驱动采样头整体旋转完成搅拌、兜取动作，两套动力系统独立控制互不干扰，可根据采样需求灵活组合动作逻辑，在低重力环境下可实现稳定的样本采集动作，避免样本在采集过程中飘散逃逸。该设计的结构逻辑还可拓展适配其他地外天体的表面采样作业，也可经过参数调整改造为极端环境下的松散物料采集装置，为地外探测采样设备的轻量化、多功能化设计提供了新的实现思路。