表取采样机构悬吊式低重力补偿装置设计

王开宝，刘晓飞，李建永，姜生元，邓湘金，罗春阳，王明旭

(1.北华大学机械工程学院，吉林 吉林 132021；2.哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；3.中国空间技术研究院，北京 100081)

在探月工程三期中，表取采样装置由主体和表取初级封装装置组成.表取采样机械臂支持末端执行器实现月球表面样品的采集、转移、释放，完成表取初级封装容器的抓取、转移、释放等动作.第一关节控制机械臂航向活动，第二关节控制机械臂俯仰活动，第三关节连接第一机械臂和第二机械臂，第四关节则与末端执行器连接.一级机械臂和二级机械臂完全伸展时，总长度约3.6 m，可实现在半径不小于1 m、张角不小于120°的扇形区域内进行多点选择性采样.机械臂关节最大运动速度不小于1°/s[1-2].为模拟月球重力环境，为采样封装分系统表取采样提供较真实的工作环境和工作对象，验证表取采样装置在月面重力环境下的工作性能，在采样封装专项实验系统中需要研制表取采样装置低重力补偿装置.本文基于“补偿装置与表采机构运动对应一致”的设计思想，设计了一种悬吊式低重力补偿装置，该装置结构简单、操作方便、适应性强，可为采样封装专项实验提供可靠支撑.

1 低重力补偿装置方案设计

1.1 功能及性能要求

表取采样装置低重力补偿装置功能要求：为表取采样装置提供模拟月表1/6g的工作环境，可适应一定范围的着陆姿态变化、负载变化；不能与其他设备干涉，不能影响其他设备的运动空间，不能干扰其他设备的正常工作；……