一种压电换能器直接驱动钻具的超声波钻探器

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。