带表土取样功能的机械臂挖掘作业装置

该装置主要面向地外天体表层探测、极端环境浅表地质勘查类作业场景，可搭载于着陆平台或移动探测载体，完成表层土壤挖掘、目标层位表土定点取样的连贯作业，替代人工在高辐射、低重力、无大气的严苛环境下完成采样任务，避免作业人员暴露于风险环境中，同时保证采样深度、采样量的精准可控。整套作业机构以多自由度机械臂为核心承载结构，末端集成挖掘斗与取样容纳结构，可根据作业需求切换作业姿态：挖掘作业时，机械臂带动挖掘斗沿规划轨迹切入表层岩土，通过关节联动完成岩土剥离、集料、转移动作，斗型刃口经过角度优化，可在低重力环境下保证切入效率，避免岩土松散滑落；取样作业时，机械臂调整末端姿态，让取样端口垂直对准目标采样点，通过内置的推送机构将定量表土推入密封容纳腔，单次取样分量控制在百克级，可满足后续原位分析或样品封装的需求。设计过程中优先考虑载荷约束，整套机构的自重控制严格，结构紧固件选用轻量化高强度材质，回转部位采用适配低负载工况的轴承组合，方位角、俯仰角驱动单元集成于臂身内部，减少外部走线带来的卡滞风险。安装边界适配主流着陆器支腿附近的搭载空间，作业半径覆盖着陆器周边数米范围的浅表区域，不会与着陆器本体的其他探测载荷产生运动干涉。作业过程中，机械臂的运动轨迹经过预规划，可在视觉模块的辅助下完成采样点的精准定位，挖掘深度可通过关节行程限位控制，避免过深挖掘触碰到地下预埋的线缆或其他设备。整套机构的运动逻辑兼顾挖掘与取样的双重需求，无需更换末端执行器即可完成两类作业，减少了搭载的附属机构数量，进一步降低了整体载荷重量，适配深空探测类任务对搭载重量的严苛限制。同时，结构设计考虑了极端温差下的形变补偿，各运动副预留了足够的膨胀间隙，可在大温差环境下保持动作顺畅，不会出现卡滞或传动失效的问题。