宇航探测用月壤分层取样收集装置

该装置面向地外天体月面采样作业场景设计，核心承担月面原位不同深度月壤、岩屑样品的分层收集与粗过滤功能，适配着陆器搭载的外部机械臂末端执行器作业需求，可在无额外动力输入的工况下完成采样动作，整体结构无需自带供电模块，完全依靠外部机械臂的旋转、进给动作驱动整套采样流程运转。整体外轮廓尺寸控制在135mm×145mm的安装边界内，主体采用长筒式管状结构作为承载基体，外壳选用1mm与0.8mm厚度的不锈钢薄板加工成型，筒身开设多组不同孔径的镂空开孔，配合可旋转调节的光圈式开度结构，可根据采样目标的岩屑粒径调整开口宽度，最小可拦截直径超过2cm的岩石块体，避免大尺寸岩块堵塞内部采样通道，被拦截的大块岩屑会直接回落至月面，不会进入样品存储区域。装置内置机械振动导向结构，在机械臂带动筒体旋转的过程中，可通过结构自身的转动导向让收集到的样品有序输送至筛选分区位置，实现不同粒径、不同深度层位的月壤样品分层存储，采样人员可通过调整筒体旋转角度，实现1至2cm岩石、细料等不同组分样品的任意组合采集，满足月壤分层探测的采样需求。筒体底部设置带网格的支撑定位结构，采样作业时可直接贴合放置在月面基准板上，开放式的顶部结构可让作业端全程目视确认采样进程，便于地面控制人员实时调整机械臂动作姿态。装置顶部设置直径7cm的样品导出孔，完成采样作业后可通过该出口直接将存储的分层样品转移至密封存储容器内，筒体内部设置的螺旋提料刀片与筒体内壁保持固定连接，刀片突出内壁高度为1cm，在筒体旋转过程中可带动进入筒内的月壤沿筒壁向上输送，配合不同位置的挡料结构实现样品的分层归集。整套结构可折叠收纳，折叠后占用空间极小，可有效节约着陆器的搭载载荷空间，整体总质量控制在0.494kg，严格适配深空探测任务的载荷重量约束，结构无复杂电子元器件，可靠性高，可适应月面极端温差、高真空的作业环境，采样过程无需额外辅助设备介入，仅需机械臂末端两个手指的夹持动作即可完成光圈开度调整、筒体旋转进给等全套采样操作，两组操作动作同轴旋转，控制逻辑简单，可降低机械臂的操作复杂度与故障风险。