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嫦娥五号:地外天体采样机械臂

      同时展出的月球采样机械臂,是围绕地外天体表面无人自主采样全过程任务开展研究的空间机器人系统,是地外天体表面探测采样的核心产品。其突出特点是采样范围大,整臂末端操作精度高,样品获取能力强,并具有很强的着陆姿态适应性。这款机械臂还具有重量轻、臂展长、柔性大、控制精度高的优势。


地外天体采样机械臂

♦ 世界范围内无一国可实现无人参与下的地外天体采样返回任务

♦ 可携带挖掘工具,采样范围大能力强

♦ 有力推动和支持宇航工程首次应用(← 这是重点)

       在11月23日开幕的2015世界机器人大会会展现场,采样机械臂同样引人关注,虽然体积小,但是能力强,可完成地外天体表面无人自主采样全过程任务。五院总体部采样机械臂主管设计师姜水清介绍,目前,世界上还没有一个国家实现无人参与下的地外天体采样返回任务,国外的火星着陆器机器人,在火星上将样品采集和送到分析仪器所在位置上,供科学仪器进行分析,而我们的采样机械臂产品不仅能够进行样品采集,还能完成容器转移等一系列样品采集任务。

        此外,采样机械臂采样范围大,整臂末端操作精度高,样品获取能力强,具有很强的着陆姿态适应性,确保采样的精度和范围。

      此外,采样机械臂可利用携带的工具,通过铲、挖等多种方式获取地外天体表层样品。

       采样机械臂的研制将有力推动和支持我国空间机器人系统在地外天体表面采样宇航工程任务中的首次应用。


嫦娥五号采样封装专项试验

 

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        7月份,采样封装专项试验是嫦娥五号的重要系统级专项试验,是我国首次建立的地外天体采样集成、验证和仿真分析系统。

  张洪太院长详细了解月面采样封装工作过程,并在试验过程中详细询问了相关原理和关键参数,针对测试步骤、指令优化、工作状态优化等方面提出建设性改进意见。

  试验结束前,张洪太院长看望了采样封装专项试验全体值班工作人员,鼓励大家再接再厉,确保顺利完成初样阶段采样封装专项试验。


钻取式自动采样机构螺旋钻杆结构参数的多目标优化

       分析了螺旋钻杆的输出月壤原理和输出月壤阻力(阻力矩)以及综合考虑了螺旋槽内月壤对钻杆驱动力矩的影响、螺旋升角的取值范围和钻杆的轴向钻进功率后建立了钻杆驱动力矩、轴向加载力及功耗的模型。利用该模型分析了钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响,获得了钻杆结构参数对钻杆驱动力矩和轴向加载力的影响规律。以钻杆质量和功耗最小为双优化目标,以钻杆外径、螺旋槽深、槽宽比及螺旋升角等结构参数为设计变量,基于遗传算法对钻杆结构参数进行了优化,优化后的功耗较优化前降低了31.8%,钻杆质量减小了23.3%。总体减少了钻探风险,可为钻取式自动采样机构的设计提供理论依据。

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Based on the analysis of the output of lunar soil principle and the (resistance moment) output of lunar soil resistance of spiral drill stem, the impact of lunar soil in the spiral groove regolith on drill stem driving torque, the valued field of helix angle and axial drilling power drill stem are considered, and models of drill stem driving torque, axial loading force and power consumption model are established, then effects of structural parameters such as the outer diameter of drill stem, the depth of spiral groove, groove width ratio and helix angle on the driving torque and the axially loading force of drill stem are analyzed by using the above models, and the rule of effect of structure parameters on the driving torque and the loading axially force of drill stem is obtained. Both mass and power consumption of drill stem are selected to be twoobjective optimization, outer diameter of drill stem, depth of spiral groove, groove width ratio, helix angle and other parameters are taken as design variables, and the structure parameters of drill stem are optimized by using genetic algorithm. The power consumption is reduced by 31.8% and the mass of drill stem is reduced by 23.3% after optimizations, thus reducing the risk of drilling and providing a theory basis for the design of automatic drill sampling mechanism.

http://www.yhxb.org.cn/CN/Y2015/V36/I6/723

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