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一种压电换能器直接驱动钻具的超声波钻探器  
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【英文篇名】 Ultrasonic driller with driving tool directly driven by piezoelectric transducer
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【作者】 柏德恩; 王印超; 李贺; 邓宗全; 全齐全; 姜生元; 唐德威;
【英文作者】 BAI Deen; WANG Yinchao; LI He; DENG Zongquan; QUAN Qiquan; JIANG Shengyuan; TANG Dewei; State Key Laboratory of Robotics and System; Harbin Institute of Technology;
【作者单位】 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室;
【文献出处】 哈尔滨工程大学学报 , Journal of Harbin Engineering University, 编辑部邮箱 2018年 05期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 深空探测; 钻探器; 超声波钻; 压电换能器; 钻具; 波动方程; 阻抗测试; 阶梯型变幅杆;
【英文关键词】 deep-space exploration; driller; ultrasonic drill; piezoelectric transducer; drill tool; wave equation; impedance test; stepped horn;
【摘要】 为满足深空探测任务中,空间环境苛刻的外星体表面岩石钻取采样任务的使用需求,本文设计了一种基于压电驱动原理,可搭载在漫游车机械臂末端的超声波钻探器。超声波钻探器的压电换能器直接与钻具发生冲击碰撞,以驱动钻具作高频冲击运动,达到冲击破碎岩石的目的。设计了钻探器的压电驱动单元,并理论分析了压电换能器变幅杆与钻具的冲击碰撞过程。通过实验研究了超声波钻探器对砂岩的钻进性能及钻压力与钻具长度对钻探器钻进性能的影响。实验结果表明:所研制的超声波钻探器可对砂岩进行有效钻进,而且所需的钻压力较小,可用于彗星、小行星等弱引力场的地外天体表面岩石的钻取采样。
【英文摘要】 To satisfy the need for rock sampling devices in extremely harsh deep-space exploration environments,in this paper,we propose an ultrasonic driller,based on the principle of piezoelectric driving,which could be installed on the robotic arm of a rover to act as an end effector. In this driller,the ultrasonic transducer directly impacts the drilling tool,driving the drill tool to work at a high frequency to break rock. We designed the piezoelectric actuation unit in detail and analyzed the impact between the ...
【基金】 国家自然科学基金项目(61403106); 机器人技术与系统国家重点实验室开放基金项目(SKLRS-2015-MS-02)
【更新日期】 2018-05-24
【分类号】 TB552;V476
【正文快照】 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20180329.1018.034.html钻取采样是月球、火星以及其他外星体探测任务中获取岩石样本的有效方式[1]。从前苏联的Lu-na系列到美国的好奇号,人类不断探索外星体极端环境下的钻探技术,寻求更便捷、更有效的采样方式。美国

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