宇航表土采集用多铲斗链接旋转作业装置

该装置面向地外天体表层土壤采样作业场景设计，核心解决低重力环境下表土高效收集、可控排卸的作业需求，整套执行单元围绕单驱动轴完成动力传递，无需额外布置多组独立驱动源，适配宇航载荷对重量、能耗的严苛约束。整套作业组件共配置8个旋转铲斗，所有铲斗通过销轴铰接在单根驱动轴的连接座上，同时铲斗尾部与四连杆机构的输出端铰接，四连杆输入端与齿轮传动副的输出端固连，齿轮传动副的输入端与驱动轴同轴布置，通过驱动轴的正反转切换，即可实现铲斗姿态的联动控制。当驱动轴沿收集方向单向旋转时，齿轮传动副带动连杆机构动作，让铲斗始终保持开口朝向作业面的姿态，随轴旋转过程中完成表土的铲取与收集，此时连杆机构锁止铲斗的翻转自由度，避免低重力环境下铲斗内表土洒落；当驱动轴沿排卸方向反向旋转时，齿轮传动副带动连杆机构反向动作，驱动铲斗绕铰接点翻转打开，将收集到的表土倾倒至指定存储容器内，整个作业流程仅需切换驱动轴转向即可完成，无需额外配置姿态控制执行元件。从结构参数来看，整套装置总质量控制在4.66kg，主体结构采用7075铝合金加工，在保证结构强度的前提下尽可能降低自重；单个铲斗的有效容积经过优化，8个铲斗单次循环可收集表土47.84升，受铲斗铰接间隙、连杆运动死点的设计限制，整套装置单次作业的最大理论表土收集容积为57.3升，表土有效收集容积与总成容积比达到29.68，容积利用率处于较高水平。安装边界方面，整套装置的动力输入仅需匹配单根旋转驱动轴，驱动轴的支撑轴承座可直接固定在采样作业平台的安装法兰上，连杆机构的运动包络经过干涉校验，在旋转作业过程中不会与周边采样臂、存储舱结构发生碰撞，齿轮传动副采用密封式润滑设计，适配地外天体的真空、温差环境，避免润滑脂挥发失效。铲斗的切削刃口做了硬化处理，可应对表层月壤中混杂的微小岩粒磨损，铲斗内壁做了低摩擦涂层处理，减少表土粘附残留，提升排卸效率。