月表岩壤采样作业专用旋转式采集装置

　　深空探测领域的地外天体采样作业，对设备的轻量化、可靠性与工况适应性有着远高于地面设备的严苛要求，这款面向月表作业的采样装置，正是围绕月面低重力、高真空、岩壤粒径分布复杂的特殊工况开发的专用作业机构。不同于传统钻取式采样设备的长行程进给结构，该装置采用360度旋转薄膜作业原理，将采样、筛分、转移的全流程功能集成在紧凑的轮式回转结构上，整套机构无需布置长距离的直线进给导轨，大幅压缩了设备的整体安装包络，能够直接挂载在月面巡视器的机械臂末端，或是作为漫游车的固定式作业端，无需额外配置复杂的对接调整机构即可开展作业。从实际作业逻辑来看，该装置的回转轮缘在接触月表后，可随回转动作切入不同深度的月壤层，

　　轮缘内侧布置的分级采样腔室会随回转过程依次完成表层月壤收集、深层岩块抓取动作，配合内置的无轴向移动过滤层结构，能够在采样过程中自动过滤粒径超出阈值的大块岩石，避免硬质颗粒卡滞机构运动副——这一设计针对性解决了传统采样设备在松散月壤中作业时，容易被不规则岩块卡滞传动链的痛点，由于过滤层不存在往复轴向运动，整套机构的运动副数量减少近四成，在真空环境下的润滑可靠性与长期作业稳定性得到显著提升。在样品处理流程上，装置内置的自动取样阀结构可在采样腔回转至排料位时，将采集到的原始岩壤样品直接送入密封贮存容器，排料过程配合旋转反转动作，可将卡在采样腔缝隙中的不合格岩块直接甩出至月表，无需额外设置吹扫或顶出机构；完成粗过滤的样品会经过1.

　　5mm精度的筛分结构，将细粒月壤直接送入主贮存容器，粒径在10-20mm的岩块样品则被分流至临时储罐，待单次采样作业循环结束后，再统一转移至主贮存容器的独立隔舱中，避免不同深度、不同类型的样品发生交叉污染。整套采样机构的结构布局充分考虑了航天搭载的重量约束，不含采样贮存容器的作业端本体重量控制在500g级别，整套采样系统含控制单元的总重量仅1500g，远低于传统钻取式采样设备的重量指标，能够有效节约深空探测任务的宝贵载荷重量配额。安装接口方面，装置的基座采用标准化的机械臂对接法兰设计，安装面仅需预留对应螺栓孔位与供电通讯接口即可完成挂载，作业时仅需驱动回转轮的主电机即可完成全流程采样动作，无需多轴协同的复杂运动控制，

　　大幅降低了巡视器机械臂的控制复杂度。装置的外露结构件均采用耐高低温的航天级合金材料成型，回转轮缘的切削刃口做了耐磨强化处理，能够应对月表玄武岩颗粒的长期磨耗，轮体侧面布置的透明聚合材料观察窗，可让地面控制人员直观判断采样腔的样品填充状态，无需额外布置复杂的视觉检测传感器即可掌握采样进度。考虑到月表作业的极端温差环境，装置的传动副采用固体润滑结构，不存在液态润滑介质挥发失效的风险，内置的采样腔密封结构可在样品转移完成后自动封闭，避免月壤样品在转移过程中洒落，同时也能防止地球大气成分进入贮存容器污染样品。不同于以往的一次性采样机构，该装置可支持上百次重复采样作业，能够在巡视器的行进路径上完成多点位的岩壤采集，通过调整回转轮的下压力度，还可实现从表层浮土到次表层岩壤的不同深度采样，配合回转速度的调整，能够适应从松散浮土到硬质岩屑层的不同月表工况，在遇到硬质岩块无法切入时，反转动作可快速让轮缘脱离卡滞状态，不会出现传统钻具容易卡钻埋钻的故障。