月表采样用轻量化轮式取料装置结构

该装置面向地外天体表层风化层采样作业场景设计，整体采用全铝材质构建，核心功能是在低重力、无大气的月表环境下完成表层月壤、岩屑样品的采集与初步筛分，适配深空探测载荷对重量、可靠性的严苛要求。整套机构以四个轮状构件作为挖掘执行端，轮组间距可根据采样粒度需求灵活调整，调整后的轮组间隙可直接充当筛面，在挖掘进给过程中直接筛除超出目标尺寸的岩块，无需额外配置独立筛分结构，大幅压缩了机构整体的体积与重量冗余。从结构布局来看，装置采用长条形立式集成框架，上部设置驱动与传动安装位，可适配小型伺服驱动组件完成轮组的回转挖掘动作，中部设置导向与限位结构，保证轮组进给过程中不会出现偏载卡滞，下部轮组沿框架纵向排布，作业时可沿垂直于月表的方向进给，轮齿切入风化层后通过回转动作将表层样品带起，符合粒度要求的细粒样品会穿过轮组间隙落入中部的集料容腔，大尺寸岩块则被轮组拨至采样区域外侧，无需额外筛分工序即可获得符合粒度要求的目标样品。设计过程中充分考虑了航天载荷的安装边界约束，整体框架采用薄壁铝型材拼接结构，在保证结构刚度满足挖掘受力要求的前提下，尽可能去除非受力区域的材料冗余，所有运动副均采用无润滑的固体摩擦适配结构，避免常规润滑脂在真空高低温环境下失效引发的机构卡滞问题。轮齿的切入角度经过反复校核，既保证在低重力环境下能够顺利刺入压实度较高的月壤风化层，又不会因为切入阻力过大导致驱动负载超限，轮组的调节机构采用快锁式结构，可在地面预设阶段快速调整轮间隙，匹配不同采样任务的粒度要求，无需在探测过程中执行复杂的调节动作，降低了在轨作业的故障风险。整套机构没有冗余的外置管线与附属结构，所有传动组件均内置在框架型腔内部，可抵御月表浮尘的侵入，适配月表恶劣的作业环境，整体安装接口采用标准化的连接法兰，可快速挂载到不同的星表移动探测平台上，无需对平台结构做大规模改造即可完成采样功能拓展。