月表作业简易风化层岩土采样装置

该采样装置针对低重力、高真空的地外天体表层风化层作业场景开发，核心用途是完成表层松散岩土的原位采集、粒径筛分与定量归集，适配星表就位探测、样品返回类任务的前端采样需求，可搭载于小型着陆平台开展无人自主作业。装置整体采用低运动部件数量的构型设计，从根源上降低极端环境下的机构卡滞风险，所有与岩土接触的结构面选用铝基或聚四氟乙烯材质，避免岩屑摩擦产生的冷焊效应与磨粒磨损问题，适配月表昼夜大温差、高真空的服役环境。作业流程上，装置前端沿地表面移动，设置2厘米的进料阈值，仅允许粒径小于2厘米的岩屑从前端进料口进入采集通道，进入的物料首先经过筛网完成一级筛分，将1-2厘米粒径的岩块与小于1毫米的岩尘/细粒岩土分离，避免不同粒径物料混杂影响后续检测精度。装置末端设置称重工位，可实时判定采集到的1-2厘米粒径岩块是否达到最小采样量阈值，达标后采样机构倾斜至沉积工位，启动螺旋输送结构，将筛分后的两类物料分别归集到两个独立的螺旋存储腔中，避免不同粒径样品交叉污染。采样作业的深度设定为表层以下2.5厘米区间，匹配风化层上层未受空间风化改性的新鲜采样需求，整套系统运行功耗控制在较低区间，适配星载平台有限的能源供给条件。设计过程中针对原型测试暴露的收集点堵塞、沉积不均匀、整体质心偏移等问题做了多轮迭代优化，通过调整筛网倾角、螺旋叶片导程、进料口唇口角度，解决了细粒岩尘粘附卡滞、粗颗粒卡塞通道的问题，同时将整体质心调整至安装基准面的中心投影区域内，降低着陆器平台的姿态控制负担。安装边界上，装置预留了与着陆器挂载平台适配的机械安装接口、电气连接接口，整体结构紧凑，可直接挂载于小型着陆器的侧面采样工位，无需额外拓展复杂的机械臂辅助结构，依靠自身的移动与倾斜动作即可完成全流程采样作业，结构可靠性远高于多自由度的复杂采样臂构型，适配低成本深空探测任务的载荷选型需求。