月球營地機(jī)械爪設(shè)計

井忠祥 漆磊 楊承龍

摘要：對目前登月航空航天事業(yè)的現(xiàn)狀分析以及對未來月球基地建設(shè)計劃的展望，提出一種以抓取物料，輔助月球基地建設(shè)為主要功能的機(jī)械爪設(shè)計方案。對其功能進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用Autodesk Inventor進(jìn)行機(jī)械零件、部件設(shè)計及模擬裝配;并對其關(guān)鍵部件進(jìn)行尺寸校核和強(qiáng)度校核，其中應(yīng)力分析部分使用軟件自帶的應(yīng)力分析模塊進(jìn)行仿真模擬。提出針對該機(jī)械爪的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和控制系統(tǒng)設(shè)計方案。整體設(shè)計中主要圍繞其預(yù)期完成的功能進(jìn)行設(shè)計，對不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合創(chuàng)新，以實現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。該設(shè)計方案為月球機(jī)械爪的設(shè)計提供了參考。

關(guān)鍵詞：月球基地 機(jī)械爪 創(chuàng)新 結(jié)構(gòu)設(shè)計 應(yīng)力分析

中圖分類號：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（ 2021） 06-0125-03

引言

近年來，隨著科技的發(fā)展和月球的認(rèn)識不斷加深，科學(xué)家們開始意識到月球探索的重要性。月球基地將是未來的大勢所趨，是進(jìn)行太空科研探索的重要保障。而今，越來越多的國家已經(jīng)向月球吹起了進(jìn)軍的號角，已經(jīng)開始布局月球基地建設(shè)計劃。由于月球環(huán)境的特殊性，月球上的重力僅為地球的六分之一，低重力場導(dǎo)致宇航員在月球上行動不便，很多科研工作的實施都需要機(jī)械裝置的輔助，所以在目前各國科研機(jī)構(gòu)的月球基地計劃中，月球營地機(jī)器人是一個重點研究方向。因此，本作品將從機(jī)器人實施工作所用的機(jī)械手爪出發(fā)，針對月球營地機(jī)器人這一領(lǐng)域提出自己的想法與方案。

一、項目背景及傳統(tǒng)工藝現(xiàn)狀

月球低重力、高輻射等特殊環(huán)境，使得月球基地建設(shè)阻礙加大，也大大加大了宇航員的危險系數(shù)，因此，利用機(jī)械爪代替宇航員完成抓取，運(yùn)輸，維修等工作是必要的，現(xiàn)有機(jī)械爪都是適用于地球環(huán)境，應(yīng)用于某些特定情況下的專用機(jī)械爪，并未結(jié)合月球建設(shè)的實際情況。基于以上背景，本項目設(shè)計了一種月球應(yīng)用的多功能機(jī)械爪，該機(jī)械爪可以完成取樣，抓取，維修等多種功能，適應(yīng)于基地外和基地內(nèi)等多種場所，有利于月球基地建設(shè)工作的順利開展。

本項目作品具有多功能、多場景的特點：1）機(jī)械爪的可變換性，使其具有維修、抓取、運(yùn)輸?shù)榷喾N功能。能滿足絕大多數(shù)月球營地搭建過程中的功能需求，功能多樣，適應(yīng)性強(qiáng)。2）整體結(jié)構(gòu)采用主輔并存、一體收納的設(shè)計思想，該機(jī)械臂既可獨(dú)立完成工作，也可適配于月球車、室內(nèi)運(yùn)載平臺，實現(xiàn)不同場景的切換使用。3）機(jī)械爪除了能夠抓取常用設(shè)備工具，還可外出采樣，幫助完成月球基地的建設(shè)，完成設(shè)備、物資運(yùn)輸以及承擔(dān)一定的科研任務(wù)，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。

因此本項目設(shè)計的機(jī)械爪能承擔(dān)絕大多數(shù)的月球營地建設(shè)任務(wù)，有望在未來的月球基地的建設(shè)工作中起到重要的作用。

二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）研究內(nèi)容

1.多功能爪型設(shè)計：設(shè)計了兩套爪型，用以抓取不同形狀的設(shè)備工具、各種材料以及提取月球表面材料，不同的爪型具有不同作用;

2.機(jī)械臂設(shè)計：設(shè)計為多軸機(jī)械臂，并且結(jié)合調(diào)整、抬升等機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)物料的靈活抓取，輔助建設(shè)月球營地。

3.換爪機(jī)構(gòu)設(shè)計：主要采用電動推桿、連桿等機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)不同爪型之間的自動轉(zhuǎn)換。

如圖1所示是機(jī)械爪連同底盤的整體結(jié)構(gòu)圖，采用了模塊化功能的設(shè)計，整體由用于抓取物體的夾取模塊，用于調(diào)整機(jī)械爪形態(tài)、角度方便抓取的調(diào)整模塊，用于調(diào)整機(jī)械爪方向的轉(zhuǎn)向模塊，用于提升機(jī)械爪長度的抬升模塊，以及用于轉(zhuǎn)換不同爪型的換爪模塊，各個模塊綜合作用，實現(xiàn)機(jī)械爪的所有功能

裝置首先要能夠針對月球復(fù)雜的情況完成基本的夾取工作，保證在月球工作的基本功能得以實現(xiàn)，夾取的物品不同，所需機(jī)械爪的形態(tài)也不同，這時就需要調(diào)整機(jī)械爪腕部的角度;機(jī)械爪使用時，在角度上可能不適合，這時候就需要轉(zhuǎn)向模塊保證能達(dá)到最佳的夾取效果;當(dāng)機(jī)械臂尺寸不適合于工作時，就可以利用抬升模塊，將機(jī)械爪伸長到指定位置進(jìn)行作業(yè)。

夾取模塊：夾取模塊是機(jī)械爪實現(xiàn)基本功能的保障，設(shè)計一款機(jī)械爪所要實現(xiàn)的就是抓取動作，只有能完成抓取這個基本動作，才能有后續(xù)更多功能與動作。

調(diào)整模塊：機(jī)械爪所要抓取的目標(biāo)形狀多樣，所需的爪形也多種多樣，若要使得裝置調(diào)整爪的形態(tài)，就要依靠調(diào)整模塊來進(jìn)行調(diào)整。

轉(zhuǎn)向模塊：在機(jī)械爪直接無法夾取的時候，需要將爪的整體調(diào)整一個角度，從而更適合抓取物品，此時注意這個角度為機(jī)械爪與機(jī)械臂之間的角度，調(diào)整范圍無需很大。

抬升模塊：由于機(jī)械臂長度有限，并且機(jī)械臂有時候不適合某些場景，或者機(jī)械臂長度無法滿足機(jī)械爪的作業(yè)，此時抬升模塊，可幫助機(jī)械爪伸出到指定位置，并且上述的轉(zhuǎn)向模塊會一并伸長到工作位置。

換爪模塊：由于設(shè)計了兩套爪型，為了切換兩套爪型，設(shè)計了換爪模塊，配合上機(jī)械爪與底座連接的特殊設(shè)計，可實現(xiàn)兩套爪型的自動切換。

（二）夾取機(jī)構(gòu)

由于在登月探索任務(wù)中所需要的抓取的物料復(fù)雜多樣形狀各異，再加上在建設(shè)月球基地的過程中有時需要對月球上的材料就地取材，因此，對機(jī)械爪功能性要求會比較高，基于以上需求，我們設(shè)計了兩套機(jī)械爪，以應(yīng)對在建設(shè)月球營地時復(fù)雜多樣的抓取需求。

如圖2所示為第一套機(jī)械爪的設(shè)計方案。該方案考慮到需要在月球上就地取材的情況，設(shè)計了這款以提取月球表面物料為主功能同時仍具有一定抓取能力的機(jī)械爪，為了該機(jī)械爪能夠在提取過程中做到穩(wěn)定高效，故采用一個主功能機(jī)械爪，用以提取采樣，兩個輔助機(jī)械爪的形式。

轉(zhuǎn)換成采樣形態(tài)是：機(jī)械爪上外套的保護(hù)罩在內(nèi)置電機(jī)的驅(qū)動下，向外翻轉(zhuǎn)，將套在內(nèi)部的取樣器及輔助穩(wěn)定的裝置外露。該取樣器的結(jié)構(gòu)由保護(hù)套，取樣鏟結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)機(jī)械爪開始取樣時，兩個輔助爪由調(diào)整機(jī)構(gòu)向外擴(kuò)張，并且將穩(wěn)定裝置架設(shè)在月球表面，隨后取樣器中的保護(hù)套后翻，取樣鏟即在月球表面上鏟取所需物料。當(dāng)取樣完成之后保護(hù)套合攏，隨即將提取的的物料保存在容器內(nèi)部。完成取樣的功能。

如圖3所示后半部分為第二套方案的機(jī)械爪，該方案的機(jī)械爪主要設(shè)計目的為：盡可能多地抓取不同形狀的物料。因此我們采用了多指節(jié)的設(shè)計，每段指節(jié)均具有一定的自由度，多指節(jié)之間相互配合，可靈活抓取不同形狀的物料。該機(jī)械爪最底部指節(jié)內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，容納一滑塊，該滑塊內(nèi)部與電動推桿相連，可伸長縮短，實現(xiàn)爪型的轉(zhuǎn)換。同時最底部指節(jié)可繞下方一定軸轉(zhuǎn)動，可隨著整體的變化而變化。最底部指節(jié)上端的第二指節(jié)同時與承載著機(jī)械爪的平板以及滑塊相連接，可繞著與平板處相連接的定軸轉(zhuǎn)動。第二第三指節(jié)之間由鉸鏈進(jìn)行連接，使得該機(jī)械爪可根據(jù)所需抓取物料的形狀改變爪的形態(tài)。第二第三指節(jié)內(nèi)部同時還連接著一對電動推桿，該電動推桿可帶動著機(jī)械爪進(jìn)行形狀的改變。第一指節(jié)即最上面的一部分指節(jié)，采用的是具有一定彈性的塑料材料，同時第二三指節(jié)的內(nèi)部也多附著這一層相同的材料，當(dāng)抓取一些不規(guī)則物體或者球狀物體時，由于該材料具有一定彈性，可使得抓取更為平穩(wěn)有力。

該模塊創(chuàng)新的使用兩套機(jī)械爪，使得該裝置有更為廣泛的使用環(huán)境?，F(xiàn)有的機(jī)械爪功能單一，只能夠夾取特定的物品，而本裝置采用兩套機(jī)械爪，使得在使用中能夠功能更為廣泛，避免在不同使用環(huán)境下頻繁更換機(jī)械爪。

（三）爪形調(diào)整機(jī)構(gòu)

爪形調(diào)整模塊與機(jī)械爪直接相連，爪形調(diào)整模塊可直接控制三只機(jī)械爪中的其中兩只，調(diào)整其在爪盤上的相對位置，使得工作位置有助于抓取物料。調(diào)整模塊的核心為空間連桿機(jī)構(gòu)，空間連桿機(jī)構(gòu)與每只爪的底座直接相連，當(dāng)電機(jī)開始驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，空間連桿機(jī)構(gòu)的時候會帶著機(jī)械爪進(jìn)入指定工作位置。

如圖4所示為機(jī)械爪調(diào)整機(jī)構(gòu)，它具有兩種形態(tài)，三爪分列形態(tài)，和兩爪平行形態(tài)，可互相自由切換，分別對應(yīng)抓取不同形狀的物料的形態(tài)。該機(jī)構(gòu)主要由空間連桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈機(jī)構(gòu)組成。整體機(jī)構(gòu)由內(nèi)部微型電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)連接在爪盤內(nèi)部。當(dāng)電機(jī)開始驅(qū)動時，三爪底座與爪盤由固定鉸鏈相連接。當(dāng)點擊開始驅(qū)動時，會帶動連桿繞豎直方向的的軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由于空間連桿的設(shè)計，會將豎直平面上的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為水平方向上的轉(zhuǎn)動，隨后會推動底座繞著與爪盤相連的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動，最終實現(xiàn)對爪形的改變。

需要進(jìn)行位置改變的機(jī)械爪呈對稱分布，可實現(xiàn)一個電機(jī)同時驅(qū)動兩個機(jī)械爪進(jìn)行變換，同時運(yùn)用了空間連桿機(jī)構(gòu)，和平面連桿機(jī)構(gòu)相比，空間機(jī)構(gòu)具有機(jī)構(gòu)緊湊、運(yùn)動靈活多樣的特點，使得機(jī)械爪內(nèi)部空間大大節(jié)省。

（四）變直徑機(jī)構(gòu)方案設(shè)計

本項目設(shè)計的變直徑機(jī)構(gòu)，其功能在于，輔助換爪機(jī)構(gòu)在兩套機(jī)械爪之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時在機(jī)械爪進(jìn)行日常工作時，變直徑機(jī)構(gòu)同時起到儲存另一組機(jī)械爪的功能，是機(jī)械臂整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，功能更加多樣。

如圖5所示為變直徑機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)與用以轉(zhuǎn)換爪型的換爪機(jī)構(gòu)相連，均勻分布著六塊平板，用以承接機(jī)械爪，整體機(jī)構(gòu)中心為一個由內(nèi)部電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)軸，變直徑這一功能是由連桿外加伸縮桿實現(xiàn)的。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動是會帶動機(jī)構(gòu)中心軸一起轉(zhuǎn)動，同時中軸上連接著六塊曲柄，也會跟著一起轉(zhuǎn)動，六曲柄會驅(qū)動外圍相互并聯(lián)的六個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致滑塊同時向外移動張開，驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行直徑的變換擴(kuò)張。

圖5示為變徑輪軸向六個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)并聯(lián)與徑向滑動桿結(jié)構(gòu)小徑時重疊，大徑時展開連成一線，對內(nèi)輪片徑向擴(kuò)張起導(dǎo)向和承受橫向彎矩的作用，由曲柄、連桿承受內(nèi)輪片的徑向力。六個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)充分利用小徑內(nèi)空間，在軸向上實現(xiàn)并聯(lián)，曲柄通過內(nèi)耳與軸聯(lián)接，由蝸輪蝸桿傳動鎖定擴(kuò)到某一輪徑時的狀態(tài)。

（五）換爪機(jī)構(gòu)方案設(shè)計

換爪機(jī)構(gòu)用于在兩套機(jī)械爪之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，換爪機(jī)構(gòu)整體附著在機(jī)械爪爪盤之下，可帶動下方變直徑機(jī)構(gòu)上儲存的另一套機(jī)械爪，當(dāng)該機(jī)構(gòu)開始工作是，與之相連接的變直徑機(jī)構(gòu)會同步進(jìn)行工作，變直徑輪機(jī)構(gòu)的直徑擴(kuò)大，后續(xù)附著在變直徑機(jī)構(gòu)上的機(jī)械爪會由換爪機(jī)構(gòu)上的軌道，由儲存位置進(jìn)入工作位置，而原本工作位置上的一套機(jī)械爪會與換爪機(jī)構(gòu)相結(jié)合，兩套機(jī)械爪在換爪機(jī)構(gòu)上實現(xiàn)位置的轉(zhuǎn)換，從而成功實現(xiàn)換爪的功能。

如圖6所示為換爪機(jī)構(gòu)，它和變直徑機(jī)構(gòu)由經(jīng)過特殊設(shè)計的可在軌道上進(jìn)行滑動的滑塊平板相連接，滑塊平板上設(shè)有和爪盤上相同的卡槽，可與每一套的機(jī)械爪底部連接，起著承載機(jī)械爪的作用，當(dāng)換爪機(jī)構(gòu)開始驅(qū)動時，變直徑機(jī)構(gòu)開始擴(kuò)大直徑連帶著滑塊平板也被往外推，同時連接在換爪機(jī)構(gòu)滑軌上的電動推桿也開始向外推，將軌道帶至工作位置，而設(shè)計的滑塊平板開設(shè)了特殊卡槽，在實現(xiàn)限位功能的同時，會使滑塊平板順著滑軌豎直向上運(yùn)動，而滑塊平板運(yùn)動的實現(xiàn)，由連接在平板上的兩只電動推桿實現(xiàn)，電動推桿的伸縮會帶著滑塊平板向上運(yùn)動。

隨后，滑塊平板被帶至機(jī)械爪爪盤平面，原本安裝在爪盤平面上的機(jī)械爪會向下移動，與滑塊平板上對應(yīng)的卡槽相連接，最終移動到滑塊平板上，隨后換爪機(jī)構(gòu)中心主軸轉(zhuǎn)動，使得需要進(jìn)行更換的機(jī)械爪進(jìn)入到工作位置，隨后借由滑塊平板上的設(shè)計機(jī)械爪會進(jìn)入到工作位置。最終實現(xiàn)換爪。

換爪機(jī)構(gòu)滑塊平板的設(shè)計如圖所示，由于機(jī)械爪與爪盤連接的最后一段距離由滑塊平板所完成，因此設(shè)計了絲桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)最后一段距離的運(yùn)動。在兩側(cè)加裝了絲桿，同時為了限定機(jī)械爪在最后能與爪盤精準(zhǔn)連接，設(shè)計了限位裝置，及如圖所示的安裝在兩側(cè)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)械爪被送至該位置，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄會被內(nèi)部電機(jī)所驅(qū)動，開始轉(zhuǎn)動，從而使得滑塊從限位槽中伸出，與機(jī)械爪上的卡槽相連，最終實現(xiàn)限定機(jī)械爪運(yùn)動軌跡的作用。隨后被限定軌跡的機(jī)械爪會由絲桿的帶動，向上移動。最后機(jī)械爪會與爪盤上的卡槽穩(wěn)固連接，最終實現(xiàn)換爪的功能。

三、可行性分析

Inventor具有的強(qiáng)大的應(yīng)力分析功能。應(yīng)力分析分為靜力分析和模態(tài)分析，靜力分析是指模擬零部件的真實靜態(tài)受力情況進(jìn)行的一系列力和力矩的分析;模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析。利用Inventor集成的有限元分析部分，對機(jī)械爪關(guān)鍵部位進(jìn)行強(qiáng)度、剛度的校核。

（一）變直徑機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計

在變直徑機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，構(gòu)建機(jī)構(gòu)的定性模型，再對模型進(jìn)行定量分析。選取對機(jī)構(gòu)性能與結(jié)構(gòu)有較大影響的內(nèi)輪片圓形角θi、內(nèi)輪片半徑Ri與內(nèi)輪片初始位置S0作為設(shè)計變量。將最大擴(kuò)徑Rmax作為變徑輪的性能評價目標(biāo)函數(shù)，則根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系：

設(shè)輪片上—D點初始坐標(biāo)為（Dx0，Dy0）

設(shè)內(nèi)輪片上邊界值E點初始坐標(biāo)為（Ex0，Ey0）

內(nèi)、外及連桿輪片弦長：Xi、X0、Xl

最大半徑：Rmax=f （θi，Ri，S0）

要使小徑狀態(tài)下外輪片能夠外推，內(nèi)輪片與連桿輪片、連桿輪片與外輪片的連接關(guān)系要有一定的壓力角保證，保證擴(kuò)徑時電機(jī)功率不致過大：

內(nèi)輪片與連桿輪片壓力角：αil=h （θi，Ri，S0）

連桿輪片與外輪片壓力角：loα=g（θi，Ri，S0）

內(nèi)輪片的行程由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)提供，小徑狀態(tài)下輪體內(nèi)要存儲用于實現(xiàn)2.1倍擴(kuò)徑的各個構(gòu)件，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)不僅要提供足夠大的行程，且各桿件尺寸要滿足一定的約束條件（保證小徑狀態(tài)下曲柄不與內(nèi)輪片干涉），設(shè)推動內(nèi)輪片移動的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄長度為a，連桿長度為b，近位行程為S0，遠(yuǎn)位行程為S1 （Rmax），則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計得：

由于要求曲柄長度盡可能短且曲柄與內(nèi)輪片不干涉，給予一定的尺寸裕量，得限制條件：aS0 -10，構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)——曲柄滑塊可設(shè)計系數(shù)：ka=k（θi，Ri，S0）。

其中：θi——內(nèi)輪片圓心角15°-30°;

Ri——內(nèi)輪片半徑150mm-240mm;

S0——內(nèi)輪片初始行程97.5mm-135mm;

變直徑機(jī)構(gòu)由六桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及各附加設(shè)備按結(jié)構(gòu)功能關(guān)系有機(jī)組成，各目標(biāo)函數(shù)呈此消彼長的關(guān)系，目標(biāo)函數(shù)：最大擴(kuò)徑越大越好，壓力角盡量取小，曲柄滑塊可設(shè)計系數(shù)在大于零的條件下取大便于結(jié)構(gòu)設(shè)計。運(yùn)用多目標(biāo)函數(shù)規(guī)劃對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，協(xié)調(diào)各性能關(guān)系，選取參數(shù)如下：

Ri=180m m;θi=24.15°; S0=115.5mm

目標(biāo)函數(shù)值：

alo=71.43 8°; Rmax=315.5m m; ka=0.334

（二）變直徑機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核

變直徑輪是換爪過程中的重要構(gòu)件，其強(qiáng)度校核結(jié)果對機(jī)械爪整體的穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。這里選取變直徑輪的應(yīng)力情況作為研究對象。選取的材料方案如表1所示。

變直徑輪等效載荷加載時，采用等效力作為分析方法，將中部軸環(huán)和軸肩進(jìn)行固定。

由分析結(jié)果表2可知，變直徑輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析均能校核通過，說明該方案具有良好的強(qiáng)度條件，說明在該種材料方案下，結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性。分析結(jié)果顯示，扶持模塊的尺寸設(shè)計及材料的選擇在實際工作載荷下滿足工作要求。

四、創(chuàng)新點

（一）功能創(chuàng)新

1.現(xiàn)有機(jī)械爪一般只有一種機(jī)械爪，而本裝置具有兩種不同的機(jī)械爪型，可以分別抓取不同形狀的物料以及提取月球上的物質(zhì)。滿足建設(shè)基地絕大多數(shù)功能需求。

2.現(xiàn)有機(jī)械爪一般在有換爪需求時需要人工或者輔助機(jī)器來進(jìn)行換爪，而本機(jī)械爪可實現(xiàn)自主換爪，自動化程度高，可獨(dú)自承擔(dān)建設(shè)任務(wù)。

3.現(xiàn)有機(jī)械爪一般只具有一種適配的云臺結(jié)構(gòu)，而文章設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)采用一體化設(shè)計，機(jī)械爪既可單獨(dú)工作，也可適配到運(yùn)載平臺，適應(yīng)不同場合的使用要求。

（二）機(jī)構(gòu)創(chuàng)新

1.爪型調(diào)整機(jī)構(gòu)：空間連桿機(jī)構(gòu)將桿件豎直平面里的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為水平平面的轉(zhuǎn)動，同時帶動連桿，從而推動機(jī)械爪底座，使得機(jī)械爪的底座到達(dá)指定位置?？臻g連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用使得整體結(jié)構(gòu)較為緊湊。

2.夾取機(jī)構(gòu)：物料提取機(jī)械爪整合了取樣器功能，同時其余兩爪可作為輔助爪，保證取樣過程的穩(wěn)定

3.變直徑機(jī)構(gòu)：舵機(jī)驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿帶動再渦輪轉(zhuǎn)動，同時多個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)并聯(lián)，配合上徑向滑動桿，實現(xiàn)了對半徑的擴(kuò)大功能。結(jié)語

月球低重力、高輻射等特殊環(huán)境，使得月球基地建設(shè)阻礙加大，宇航員在月球上作業(yè)的危險系數(shù)也大大增加，因此，利用機(jī)械爪代替宇航員完成抓取，運(yùn)輸，維修等工作是必要的，現(xiàn)有機(jī)械爪都是適用于地球環(huán)境，應(yīng)用于某些特定情況下的專用機(jī)械爪，并未結(jié)合月球建設(shè)的實際情況。文章所述的機(jī)械爪設(shè)計應(yīng)用于月球的環(huán)境，并且可以完成取樣，抓取，維修等多種功能，適應(yīng)于基地外和基地內(nèi)等多種場所，有利于月球基地建設(shè)工作的順利開展，因此本設(shè)計具有廣闊的應(yīng)用前景。.

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