轻型月球作业多臂龙门操作装置

　　该装置面向地外天体表面作业场景设计，核心定位为月面环境下的轻型可移动操作平台，适配低重力、高真空、大温差的月面作业工况，可搭载不同末端执行器完成月面样本采集、探测设备布设、基础构件装配、载荷转移等多类作业任务，替代航天员出舱完成高风险、重复性的操作工序，降低月面探测任务的人员暴露风险。整体采用中心承载框架加分布式支腿的结构布局，中心主体为圆台形承载舱，内部预留载荷安装空间与走线通道，可根据任务需求搭载探测传感器、样本存储容器、作业工具库等不同功能模块，顶部的环形安装面可适配对接月面着陆器的转移接口，满足发射段的固定约束与着陆后的释放转移要求。六条支腿沿中心舱体周向均匀分布，每根支腿采用多段铰接结构，

　　支腿杆段采用碳纤维复合材料与钛合金接头的组合形式，兼顾结构强度与轻量化要求，铰接位置集成密封式转动副，适配月面真空环境下的长期转动需求，避免冷焊与磨损失效。支腿末端分为两类配置，其中三条支腿末端搭载万向脚轮组件，脚轮采用硬质耐磨橡胶包覆金属轮芯的结构，适配月面风化层的松软路面特性，既具备足够的抓附力避免作业打滑，又可降低行走过程中的颠簸冲击，轮组自带锁止机构，作业状态下可锁定轮组形成稳定支撑；另外三条支腿末端搭载多自由度操作机械臂，臂体采用同支腿一致的杆段结构，末端可快换夹爪、采样铲、传感探头等不同执行器，机械臂的作业半径覆盖中心舱体周边3米范围的作业区域，可独立完成精细化操作，也可多臂协同完成大尺寸载荷的搬运与对位作业。

　　设计过程中充分考虑月面运输的尺寸约束，所有支腿与机械臂均可在发射阶段折叠收拢，收拢状态下整体外包络尺寸可适配着陆器的载荷舱安装边界，到达月面释放后可自主展开至作业姿态，无需额外的人工辅助装配。支腿的铰接位置集成弹性阻尼元件，可在行走过程中过滤月面崎岖地形带来的冲击振动，保护中心舱内搭载的精密探测设备不受振动损伤，同时在机械臂作业时，支腿可通过调整伸缩量与支撑角度，动态调整整体平台的水平度，即使在倾斜的月面地形下也可保证作业基准面的水平精度，满足精密装配与采样作业的姿态要求。整体结构的受力路径经过多轮拓扑优化，中心舱体采用框架加蒙皮的承载形式，框架为钛合金焊接结构，蒙皮采用多层隔热复合材料，既阻隔月面极端温差对内部设备的影响，

　　又可抵御微流星体与月尘的侵入，所有运动副位置均设置防尘密封结构，避免月尘进入转动间隙造成机构卡滞。操作臂的关节采用集成式伺服驱动模块，驱动单元与减速机构集成在铰接节点内部，减少外部走线的同时提升机构的集成度，驱动模块具备温度自适应调节功能，可在-180℃至150℃的温度区间内稳定输出扭矩，满足月面昼夜交替的极端温度工况。移动过程中，六条支腿可协调动作，采用类似六足机器人的步态规划，在坡度不超过25度的月面地形下稳定行走，也可通过三条带轮支腿的驱动在相对平整的月面区域快速移动，兼顾复杂地形的通过性与平整区域的移动效率。作业状态下，三条带轮支腿锁止形成稳定三角支撑，三条操作臂可根据作业任务切换独立作业与协同作业模式，独立作业时可分别完成不同点位的采样、探测、布设任务，协同作业时可通过运动规划算法实现多臂动作的同步匹配，完成单臂无法承载的大载荷搬运、大尺寸构件对位装配等工序。该装置的整体自重控制在120kg以内，月面重力下的等效重量仅为20kg左右，可大幅降低发射载荷重量，同时具备不小于80kg的作业载荷承载能力，载荷自重比远高于常规地面作业平台，适配航天发射的载荷重量约束。