多模式月壤取芯机器人的设计及性能分析

来源：机器人杂志2025年第6期北京时间：

作者：宋磊, 张旭, 张国庆, 高明忠, 王耀辉, 王畅

摘要：现有的月壤采样机具工作模式单一，难以适应月表多样的地质条件。为此，本文创新设计了多模式月壤取芯机器人，集成直插式、冲击贯入式、单旋转式和旋转冲击式4种取芯模式，并能根据月表地质条件自由切换。首先，对机器人整体结构进行设计布局，再分析和优化冲击、旋转、取芯、升降和活动夹持等单元，最后开展各取芯模式的性能实验。结果显示，该机器人可自由切换4种模式；冲击贯入模式下取芯率随冲击频率先升后降，15 Hz为最优频率；单旋转模式下取芯率随转速提升先升高后平缓，且对模拟月壤样本层理结构破坏较大；旋转冲击模式在提升取芯率、缩短取芯时间、降低反扭矩方面优势显著。本文的月壤取芯机器人的环境适应性良好，可为月球取芯机器人设计提供参考。

关键词：多模式取芯, 月壤取芯, 采样技术