轻质铝制月球采样承载执行机构设计

这套采样执行机构主要面向地外天体无人采样任务场景设计，适配月球表面低重力、高真空、大温差的极端作业环境，核心承担月表多点位月壤、岩屑样本的收纳存储与工位切换功能。整体结构采用轻质铝合金作为主基材，在满足结构刚度要求的前提下尽可能压缩整体自重，降低航天发射阶段的载荷重量占比，适配深空探测任务严苛的重量控制指标。从结构布局来看，机构采用上下双层回转式样本仓设计，每层沿回转盘圆周均匀布置多组独立样本容置孔位，可实现单次任务下多点位不同深度样本的独立密封存储，避免不同点位样本出现交叉污染，满足天体采样任务对样本原生性的保护要求。回转驱动部分采用集成式齿轮传动结构，配合定位卡止组件，可在采样机械臂完成单点位取样后，精准驱动仓体转动至下一空置容置孔位，对位精度可控制在毫米级，适配采样机械臂的作业重复定位精度范围，无需额外增设视觉对位辅助结构即可完成样本投放动作。结构外侧采用半包覆式弧形防护壳体，可在着陆器降落、月面行走移动过程中阻挡月壤扬尘直接侵入回转传动副，同时壳体上预留的安装定位孔可直接与着陆器采样作业端的安装法兰对接，安装边界尺寸适配现有深空探测着陆器的采样作业平台安装空间，无需对原有平台结构做大规模改造即可完成挂载。设计阶段针对月面大温差工况做了结构间隙补偿，传动副的配合间隙选取充分考虑铝合金材料在高低温环境下的热胀冷缩量，避免极端温度下出现传动卡滞或间隙过大导致的对位偏差。容置孔的内壁做了光滑过渡处理，可配合样本筒的密封结构实现样本的密闭存储，避免月壤细颗粒在返回阶段泄漏进入设备其他舱段。整套机构没有冗余的结构设计，所有受力筋板均沿载荷传递路径布置，在减轻重量的同时可承受着陆阶段的冲击载荷，不会出现结构变形导致的回转失效问题。