【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于月球深部鉆探的機器人系統，屬于深空采樣探測領域。
技術介紹
1、月壤富含多種礦物、稀有金屬、有價值的能源(如he-3)以及人類月面居住所必需的水資源(微量)。月壤記錄了其內部化學元素的形成和演化歷史，通過對月壤樣本的探測與分析，可以極大地提高我們對月球的認識。登陸月球采集月壤樣本，獲取原位科學信息，是了解月球成分最直接、最有效的方法，也是人類建立永久定居點或星際基地的必要保障。有人或無人條件下的月壤樣品采集與原位探測，采集總計超過380kg的月球樣品，這些樣品為月壤層序結構的研究提供了寶貴的資料，極大的豐富了人類對月球的科學認識。為了開展月壤剖面深部鉆取探測任務，需要研制一種用于月球深部鉆探的機器人系統，實現無人自主大深度全剖面的深鉆采樣探測。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種用于月球深部鉆探的機器人系統和鉆探方法，實現以直達基巖為目標的全月壤剖面深部探測。
2、本專利技術解決技術的方案是：一種用于月球深部鉆探的機器人系統，該機器人系統包括鉆機驅動機構、鉆桿抱緊機構、芯管打撈機構、鉆桿、芯管；其中：
3、鉆機驅動機構，在鉆桿對接和回收時，對鉆桿上部操作，與鉆桿抱緊機構配合，實現鉆桿的對接和鎖解；在月球鉆探時，與鉆桿連接，提供鉆桿鉆進土壤的過程中所需的旋轉、進給和沖擊運動，將旋轉、進給和沖擊運動傳遞到鉆桿上；
4、鉆桿抱緊機構，在鉆桿對接和回收時，將鉆桿進行卡緊固定，與鉆機驅動機構配合
5、芯管打撈機構，安裝在芯管的上部，隨芯管插入鉆桿內部，用于芯管下放和提拉至月壤表面。
6、優選地，所述鉆桿抱緊機構還用于去除鉆桿上粘連的多余月壤。
7、優選地，上述用于月球深部鉆探的機器人系統還包括護壁機構，所述護壁機構為采用記憶合金制備的網狀支架。
8、優選地，上述用于月球深部鉆探的機器人系統還包括護壁機構，還包括多功能探測工具，所述多功能探測工具包括堵頭模塊、超聲震動模塊。
9、優選地，所述芯管存儲在芯管庫，鉆桿存儲在鉆桿庫，芯管庫和鉆桿庫能夠自動旋轉。
10、優選地，鉆機驅動機構具有獨立的回轉功能和沖擊功能，其沖擊機構，用于敲碎鉆頭下方的硬巖。
11、本專利技術的另一個技術方案是：一種用于月球深部鉆探方法，該方法包括如下步驟：
12、s1、鉆桿準備：鉆桿庫將帶有鉆頭的第一根鉆桿旋轉至夾緊工位，鉆桿夾緊機構將第一根鉆桿夾緊，與鉆機驅動機構配合，將鉆桿與鉆機驅動機構連接，同時預先放置帶有一根空的芯管的打撈頭在鉆桿內部，通過柔性展收機構實現與鉆桿固定，此時第一根鉆桿準備就緒；
13、s2、鉆桿鉆進：執行鉆進的動作，鉆機驅動機構使鉆桿向下進給并旋轉，由鉆頭開始，直至鉆桿也鉆入月壤，在鉆桿向下運動的過程中月壤樣品相對向上運動，進入芯管的內部儲存起來，當鉆入至合適的深度時停止鉆進；
14、s3、芯管打撈：通過柔性展開機構，對芯管進行鎖解，通過柔性打撈機構實現打撈頭和芯管的打撈，將存儲有月壤樣品的芯管提取至月壤表面，然后將芯管回收至芯管庫，再從芯管庫中獲取一根空的芯管，通過打撈機構將空的芯管放置于月月壤中的鉆桿內部并固定；
15、s4、鉆桿連接：鉆桿庫旋轉將不帶鉆頭的第二根鉆桿旋轉至夾緊工位，然后將新的鉆桿和月月壤中的鉆桿進行連接固定，循環執行步驟s2～步驟s4，通實現多段式深層鉆進采樣。
16、s5、安裝孔壁支撐：所有的鉆進操作完成之后，邊回收鉆桿邊對鉆探的孔壁安裝支撐，保證鉆孔的維持；
17、s6、鉆桿回收：在每段安裝孔壁支撐之前，都需要將連接的鉆桿組提拉一段距離，當每單根鉆桿提拉至地面一定高度后，通過鉆桿抱緊機構把該鉆桿進行分解操作，依次將每一根鉆桿回收至鉆桿庫，至此完成了整個鉆進采樣任務。
18、優選地，對鉆探的孔壁安裝支撐的步驟如下：
19、待最后一根芯管打撈完成后，將連接的鉆桿組往上提拉一段距離，隨后，將可擴張的網狀護壁機構慢慢伸入鉆桿中，直至超越鉆頭抵達鉆孔盡頭。通過加熱使記憶合金網擴張，記憶合金網狀支架撐開，第一段孔壁保護完成，隨后，開啟第二段孔壁保護，同樣地，將連接的鉆桿組再往上提拉一段距離，再次重復一遍孔壁保護流程，完成第二段護壁保護；通過循環上述操作實現對整個鉆孔進行孔壁保護。
20、優選地，所述步驟s2過程中，當鉆進過程中遇到過硬的巖石無法穿透，啟動沖擊機構敲碎鉆頭下方的硬巖。
21、本專利技術與現有技術相比的有益效果是：
22、(1)、本專利技術采用接桿鉆進、芯管打撈的采樣方式，實現了在空間資源有限的小包絡內的大深度鉆進，回次打撈取芯的采樣方式避免的鉆桿的反復拔出，降低了取樣力載，有效減小了樣品回收體積，適用于功耗、體積等資源嚴格約束下的深空采樣探測；；
23、(2)、本專利技術的鉆桿抱緊機構，可用于鉆桿回收時的月壤去除，實現鉆桿的重復使用，擴展產品功能，適用于深空采樣探測；
24、(3)、本專利技術的護壁機構，可實現鉆取后的月壤孔壁支撐，可展開的記憶合金重量較輕，適用于航天領域，護壁后的月壤鉆孔可用于后續月球科考階段提供科學探測和工程建設支撐；
25、(4)、本專利技術的多功能探測工具，可實現對月球的全方位科學探測；
26、(5)、本專利技術的鉆機驅動機構，具有獨立的沖擊功能，可提高深部鉆進過程中的巖石突破能力。
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1.一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于包括鉆機驅動機構、鉆桿抱緊機構、芯管打撈機構、鉆桿、芯管；其中：
2.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于所述鉆桿抱緊機構還用于去除鉆桿上粘連的多余月壤。
3.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于還包括護壁機構，所述護壁機構為采用記憶合金制備的網狀支架。
4.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于還包括多功能探測工具，所述多功能探測工具包括堵頭模塊、超聲震動模塊。
5.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于所述芯管存儲在芯管庫，鉆桿存儲在鉆桿庫，芯管庫和鉆桿庫能夠自動旋轉。
6.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于所述鉆機驅動機構具有獨立的回轉功能和沖擊功能，用于敲碎鉆頭下方的硬巖。
7.一種用于月球深部鉆探方法，其特征在于包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種用于月球深部鉆探方法，其特征在于還包括如下步驟：<...
【技術特征摘要】
1.一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于包括鉆機驅動機構、鉆桿抱緊機構、芯管打撈機構、鉆桿、芯管；其中：
2.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于所述鉆桿抱緊機構還用于去除鉆桿上粘連的多余月壤。
3.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于還包括護壁機構，所述護壁機構為采用記憶合金制備的網狀支架。
4.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于還包括多功能探測工具，所述多功能探測工具包括堵頭模塊、超聲震動模塊。
5.根據權利要求1所述的一種用于月球深部鉆探的機器人系統，其特征在于所述芯管存儲在芯管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龔峻山，莫桂冬，殷參，張鼐，賴小明，胡華君，王迎春，李昞暉，柔磊，劉志衛，
申請(專利權)人：北京衛星制造廠有限公司，
類型：發明
國別省市：
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