人类自古以来对月球就充满了好奇和遐想，近现代科学技术的进步为探月提供了科技平台。开展月球探测是我国航天活动的重要内容，发射月球软着陆器对月球土壤、岩石等进行探测，并采样返回，是探月工程的关键一步。月球探测表层采样器是完成月壤采集的主要工具，本文研制了一种具有样品初步封装能力的表层采样器，并通过实验检验其相关功能。本文首先分析了国内外表层采样器的发展现状，根据系统性能指标要求和采样工作流程，提出总体方案，并设计出一种由铲取机构、敲击筛选机构、解锁机构和底部锁紧机构组成，具有样品初步封装能力的表层采样器。通过三维建模软件完成了所有零件的设计，并利用有限元软件对重要零件进行强度校核。采用已有的硬件电路对采样器上的电机进行控制，与机械本体一同构成了一个完整的末端执行器。随后，应用仿真分析软件ADAMS对设计完成的表层采样器进行仿真分析。通过对比不同条件下的仿真结果，确定了敲击筛选机构中的异形多齿轮盘的齿数；通过仿真敲击过程和解锁过程，获得了各个电机所需的输出扭矩，与受力分析计算结果一起构成了电机选型的依据；采用MatlabSimulink和ADAMS联合仿真的方式，模拟解锁机构基于PD控制下的位置闭环跟踪特性，为实验调试提供参考。最后，本文以G2HITPlatform软件为平台，完成了表层采样器的敲击功能和解锁功能验证实验。同时，结合实际任务编写了用于控制机械臂运动的上位机软件，并利用该软件完成了表层采样器的地面模拟采样实验。实验结果表明，采用PD控制的电机能有效跟踪规划轨迹，实现敲击筛选和解锁功能；表层采样器能顺利完成0~50mm深度的采样，并实现最终的解锁分离；样品获取量达到1.2kg，满足性能指标要求。