月表探测用风化层采样收集装置结构

该装置面向地外天体表层采样作业场景设计，核心适配机械臂末端搭载需求，可完成月面风化层样本的提取、筛分、暂存全流程作业，适配低重力、高真空的极端作业环境，无需依赖复杂流体回路即可完成固态颗粒样本的采集封装。整体结构采用铝质钣金与塑料功能件组合的轻量化方案，初始设计阶段采用激光切割钣金件搭配螺母螺栓的拼接形式，后续可通过焊接工艺进一步降低结构自重，配套的铝质接杆与接头部件可在保证结构强度的前提下进一步压缩整体重量，适配航天搭载的严苛重量约束。核心作业逻辑为带内部螺钉的取土管从天体表层提取表土，样本通过圆筒上的过滤结构完成粒径分级，超过2mm的大粒径杂块直接从管道背面排出，分离后的细粒表土先完成灰尘分离，粒径小于2cm的颗粒沿斜向料斗滑落进入样品容器。压实组件配套独立的样品容器支架，支架设置4个拉簧悬挂点位，搭配振动电机完成进入容器样本的压实作业，保证单次采样可达到预设的样本容量要求。驱动单元采用双电机配置，步进电机负责气缸的旋转驱动，额定功耗3.75W，可根据实际作业扭矩需求调整电机规格；振动驱动采用小功率有刷直流电机，额定功耗约1.5W，整套装置总功耗控制在6W以内，适配深空探测的低功耗供电要求。装置前端的筛子可保证采样作业仅收集表层以下10cm深度范围内的风化层样本，结构预留摄像头安装位，可在作业过程中向下观察管道内部样本状态，若观测到采集样本不符合要求，可通过反转螺杆将管道内不合格样本倾倒回表层，再移动机械臂至新点位重新开展采样作业，单次完整采样流程可在数分钟内完成。整套结构不受作业环境温度、真空度影响，通过电气连接器与搭载机械臂实现供电与信号连通，采样作业完成后可通过再次反转螺杆清空管道内残留样本，避免不同点位样本交叉污染。结构设计充分考虑安装边界约束，整体外形适配机械臂末端的标准安装接口，所有外露部件均做圆角处理避免剐蹭航天服或其他舱外设备，样本容器采用透明材质制作，可从外部直接观察内部样本填充状态，无需额外增设检测传感器即可判断采样完成度。