月面作业采矿探测作业机器人结构设计

　　在深空探测领域，月面资源原位开发利用是后续月球科研站建设、长期驻留任务开展的核心支撑环节，这款面向月面作业场景设计的采矿作业机器人，核心定位是承担月表松散月壤、浅层矿样的采集、初步规整与转运作业，适配月面低重力、高真空、大温差、强辐射的极端作业环境，可配合月面科研站的资源利用系统完成采样端的前置作业任务。从功能特性来看，该设备的作业端预留了模块化安装接口，可根据不同作业需求快速更换铲挖、刷取、浅表钻取等不同作业头，覆盖月面不同深度、不同形态矿产资源的采集需求；行走结构采用适配月面松软浮土层的宽幅履带构型，接地比压控制在极低区间，避免在月壤松散区域出现陷滞问题，同时履带板表面做了仿生棘爪结构设计，在低重力环境下可提供足够的抓附力，

　　满足15度以内月面斜坡的稳定行走与作业需求。设备的主体承载平台采用一体化高刚度框架结构，上层预留了载荷安装位，可搭载矿样暂存舱、原位分析模块或者辅助作业工装，框架主体采用轻量化高强度的复合结构设计，在保证结构刚度满足发射段过载要求的前提下，尽可能降低整体设备质量，适配运载火箭的发射载荷能力约束。从设计思路层面，这款设备在结构设计阶段充分考虑了月面作业的特殊约束：首先是温差适配，所有结构件的材料选型都匹配-180℃到150℃的工作温度区间，运动副位置采用自润滑固体润滑方案，避免润滑脂在真空高低温环境下失效；其次是防尘设计，所有转动关节位置都设置了多层级的防尘密封结构，防止带静电的月壤颗粒进入运动副造成磨损卡滞；再者是安装边界的适配，

　　设备整体收拢状态的外包络尺寸严格适配着陆器的载荷舱安装空间，发射阶段可通过锁定机构将行走机构、作业臂收拢锁定，入着陆月面后可通过解锁机构自动展开，无需额外的舱外组装作业，降低任务执行的复杂度。在实际作业场景中，该机器人可通过预设程序自主完成作业路径规划，也可接受地面站或者月面科研站的遥操作指令，前往指定矿点完成采样作业，采集到的矿样可通过自身搭载的暂存舱转运至资源处理工位，也可直接将样品交付给返回器用于地面科研分析。设备的供电系统采用太阳能加同位素保温热源的组合方案，在月昼期间通过太阳能帆板供电同时为储能模块充电，月夜期间依靠保温热源维持核心部件的工作温度，保证设备可度过长达14天的月夜低温环境，实现长周期的月面作业。结构细节上，

　　设备的底盘部分做了防磕碰的圆角处理，避免在月面崎岖地形行走时被凸起岩石磕碰损伤结构，作业臂的关节采用大减速比的传动结构，在低重力环境下可提供足够的输出力矩，同时具备一定的过载保护能力，当铲挖过程中遇到大块坚硬岩石时可自动触发卸荷，避免传动结构或者关节电机损坏。设备的电控模块全部集成在底盘中部的密封舱体内，密封舱采用多层隔热结构，可隔绝外界极端温度对内部电子元器件的影响，同时舱体做了电磁屏蔽设计，避免月面复杂的空间辐射干扰电控系统的正常运行。从安装与维护的角度，该设备的所有外露功能模块都采用快拆式设计，若后续有月面驻留人员开展维护作业，可在不借助复杂专用工具的前提下完成故障模块的更换，降低月面维护作业的难度与时间成本。整体结构的重心经过多轮优化调整，在作业臂完全伸出开展铲挖作业时，整机的稳定系数满足低重力环境下的抗倾覆要求，不会因为作业端受力出现侧翻问题，同时行走系统的悬架采用摇臂式构型，可自适应月面的崎岖地形，保证四个行走履带始终与月面保持有效接触，提升行走过程的稳定性与通过性。