月球探測表層采樣器的研究.pdf

1、人類自古以來對月球就充滿了好奇和遐想,近現代科學技術的進步為探月提供了科技平臺。開展月球探測是我國航天活動的重要內容,發(fā)射月球軟著陸器對月球土壤、巖石等進行探測,并采樣返回,是探月工程的關鍵一步。月球探測表層采樣器是完成月壤采集的主要工具,本文研制了一種具有樣品初步封裝能力的表層采樣器,并通過實驗檢驗其相關功能。
　　本文首先分析了國內外表層采樣器的發(fā)展現狀,根據系統性能指標要求和采樣工作流程,提出總體方案,并設計出一種由鏟取機構

2、、敲擊篩選機構、解鎖機構和底部鎖緊機構組成,具有樣品初步封裝能力的表層采樣器。通過三維建模軟件完成了所有零件的設計,并利用有限元軟件對重要零件進行強度校核。采用已有的硬件電路對采樣器上的電機進行控制,與機械本體一同構成了一個完整的末端執(zhí)行器。
　　隨后,應用仿真分析軟件ADAMS對設計完成的表層采樣器進行仿真分析。通過對比不同條件下的仿真結果,確定了敲擊篩選機構中的異形多齒輪盤的齒數;通過仿真敲擊過程和解鎖過程,獲得了各個電機所需

3、的輸出扭矩,與受力分析計算結果一起構成了電機選型的依據;采用Matlab\Simulink和ADAMS聯合仿真的方式,模擬解鎖機構基于 PD控制下的位置閉環(huán)跟蹤特性,為實驗調試提供參考。
　　最后,本文以 G2HITPlatform軟件為平臺,完成了表層采樣器的敲擊功能和解鎖功能驗證實驗。同時,結合實際任務編寫了用于控制機械臂運動的上位機軟件,并利用該軟件完成了表層采樣器的地面模擬采樣實驗。實驗結果表明,采用 PD控制的電機能有效