轻量化多关节月表采样机械臂结构设计

　　该结构面向地外天体表层采样作业场景设计，核心解决月面低重力、高真空、极端温差环境下的采样作业可靠性与载荷减重需求，整体结构围绕采样执行、样品暂存、姿态调整三个核心功能模块搭建。多关节臂架采用镂空式桁架结构设计，臂段主体选用6061-T6铝合金作为主承力基材，关键铰接受力部位采用Ti-6AL-4V钛合金补强，低摩擦滑动接触面填充PTFE材质衬套，在保证臂架整体结构刚度满足末端抓取载荷要求的前提下，将臂架、配套储能单元及样品杯组件的总重量较传统实心臂结构降低48千克，大幅压缩发射阶段的载荷重量成本。末端执行器采用三爪式自适应抓取结构，爪尖做楔形锐边处理，既可以收拢后插入月表细粒浮土层完成松散表土的舀取收集，

　　也可以通过爪尖的咬合作用力卡紧块状岩石样本，完成硬质岩样的夹取转移；爪部开合通过内置的直线驱动单元传递动力，传动路径做了密封防护处理，避免月表浮尘侵入传动副造成卡滞。臂架根部铰接在六边形蜂窝布局的样品存储舱侧方安装基座上，存储舱采用格舱式分隔设计，每个独立格舱对应一份独立样品的密封存储，舱体框架采用碳纤维复合管材拼接成桁架承力结构，外部蒙皮采用轻量化合金板材，既可以承受发射阶段的过载冲击，也能在月面作业时为样品提供稳定的存储环境。臂架的关节转动副配置了多组角度反馈元件，在样品转移至存储舱的动作流程前，可驱动末端执行器完成周向360度的视觉检测位姿调整，确认样本夹持状态稳定、无松脱风险后再执行转移投放动作，避免样本在转移过程中掉落。

　　安装边界层面，整套采样机构的底部安装法兰采用标准航天设备安装孔位布局，可直接适配月球巡视器的顶部载荷安装平台，不需要额外设计转接支架；臂架完全收拢时整体轮廓不超出存储舱的外轮廓边界，不会在巡视器行驶过程中与周边载荷发生干涉，臂架完全展开后末端作业半径可覆盖巡视器周边3米范围内的采样区域，满足月面行走过程中的随机采样作业需求。整套结构的运动路径做了限位冗余设计，每个关节都设置了硬限位与软限位双重保护，避免极端工况下臂架过转损坏结构或碰撞巡视器本体。