NASA RASSOR月壤采集棘齿轮鼓结构

　　该棘齿轮鼓是深空探测表壤采集作业机器人的核心采掘执行部件，主要应用于地外天体表面风化层样本采集、原位资源利用前期采掘作业场景，适配低重力、无大气、高磨蚀性月尘/火星壤的极端作业环境，可搭载在行星表面移动探测平台上，完成表层岩土剥离、样本归集、导料输送的连贯作业，也可作为地面极端环境松散物料采掘设备的轻量化参考结构，用于高磨蚀工况下的小粒径物料采集作业。

　　从功能特性来看，该滚筒采用周向分布式棘齿铲斗结构，每排棘齿沿滚筒轴向呈等距排布，齿形采用带切削刃的楔状结构，齿尖做了耐磨强化构型设计，在滚筒回转过程中，棘齿可先切入松散表壤，将岩土剥离后顺着齿侧导面带入相邻的铲斗容腔内，当滚筒回转至排料位置时，铲斗内的物料可在重力作用下沿内部导槽滑入输送机构，无需额外的刮料、卸料辅助结构，适配低重力环境下的物料归集需求。滚筒两端设置有与驱动轴连接的辐板式支撑结构，中心为带键槽的安装轴孔，可直接与行星减速驱动单元的输出轴配合，辐板上开设的减重孔在保证结构刚度的前提下，有效降低了整体转动惯量，减少低重力环境下驱动单元的负载波动。

　　设计过程中优先考虑了极端环境下的作业可靠性，整体主体结构采用轻量化铝合金材质，棘齿作为直接接触磨蚀性物料的易损部位，采用弹簧钢材质制作，通过嵌装的方式固定在铝合金滚筒基体上，磨损后可单独更换齿件，无需整体更换滚筒，降低深空作业的维护成本。滚筒的容腔设计经过物料安息角校核，在低重力环境下可保证采集到的物料不会在回转过程中提前洒落，同时容腔内部做了顺滑过渡处理，避免高粘附性的细颗粒表壤在腔体内结拱堵塞。周向排布的棘齿采用错齿布局，相邻两排齿的轴向位置相互错开，保证滚筒切削作业时的负载均匀，避免整排齿同时切入物料造成的冲击载荷，提升驱动系统的运行稳定性。

　　从安装边界与尺寸参数来看，该滚筒整体最大回转直径为450mm，轴向有效作业长度为360mm，单组滚筒（含内置轴承组件）整体质量控制在5kg级别，适配小型移动探测平台的载荷搭载能力，中心安装轴孔的配合公差按照精密传动要求设计，可保证与驱动轴的同轴度，减少回转过程中的径向跳动。滚筒的棘齿突出基体表面的高度经过切削深度校核，单次回转的最大切削深度可匹配探测车的行进速度，保证在常规行驶速度下可达到设计的采集效率，单组滚筒的单次作业可捕获的最小旋转体容积约64%，对应松散态表壤的采集容积约36.4升，可满足原位资源利用单元的连续供料需求。

　　结构细节上，滚筒的基体采用薄壁筒式结构，外部的铲斗唇口与棘齿安装座做了局部加厚处理，应对切削作业时的局部应力集中，棘齿的切削刃角度经过岩土切削仿真优化，在切入松散风化层时的切削阻力最小，同时齿根部位做了圆弧过渡，避免长期受交变载荷出现应力断裂。滚筒两侧的辐板与筒体的连接位置采用连续焊接构型，保证整体结构的抗扭刚度，可承受采掘作业时的偏载冲击，适配探测车在崎岖地形下作业时的复杂受力工况。