基于啄木鳥的仿生啄取采樣機構(gòu)研究.pdf

1、為了解地球的發(fā)展、太陽系和宇宙的奧秘，需通過深空探測進行考察和勘探，其中就位采樣研究是地外星體探測的重要環(huán)節(jié)。據(jù)中國空間探測規(guī)劃，未來深空探測技術(shù)發(fā)展的迫切需求是開發(fā)新型地外星體表層巖石采樣系統(tǒng)。類比于地質(zhì)隊員的地質(zhì)錘、羅盤和放大鏡三件野外勘探工具，深空探測也需配備特有的“地質(zhì)錘”。
　　本文以國內(nèi)外地外星體表面巖石的采樣技術(shù)發(fā)展為背景，探索了如何實現(xiàn)深空探測中巖石采樣機構(gòu)的輕量化、低功耗和高可靠性，研究來源于國家自然科學基金項目

2、“用于空間試驗裝置的并聯(lián)主動減振機構(gòu)及控制研究(61128008)”。仿生學作為一門新興學科，能夠幫助研究者們對近乎完美的生物機構(gòu)進行合理運用，為解決科學研究中的眾多技術(shù)難題提供創(chuàng)新的思路和途徑。受生物啟發(fā)，本文設(shè)計了一種基于啄木鳥的仿生空間啄取采樣系統(tǒng)，主要基于啄木鳥的生物減振特性開發(fā)一種新型巖石采樣技術(shù)，研究內(nèi)容涵蓋機械電子、力學、材料學、控制學等多個領(lǐng)域。
　　本文研究主要從如下幾個方面展開:(1)梳理了國內(nèi)外的相關(guān)文獻，歸

3、納了地外星體表面采樣技術(shù)的研究現(xiàn)狀和存在的問題，并在此基礎(chǔ)之上提出將仿生學原理與采樣技術(shù)結(jié)合的研究思路;(2)研究啄木鳥快速沖擊而不發(fā)生腦震蕩的機理，建立相應(yīng)的機構(gòu)減振力學模型;(3)根據(jù)啄木鳥的生物特性，提出一種新型可連續(xù)敲擊的采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)由啄取機構(gòu)和移動機構(gòu)組成，其中啄取機構(gòu)運用啄木鳥的減振原理，可實現(xiàn)保護頭部元器件的功能，移動機構(gòu)可實現(xiàn)采樣系統(tǒng)的靈活移動;(4)對采樣啄取機構(gòu)進行構(gòu)形分析與優(yōu)化，通過建立關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的有限元模型來分