Entender y aclarar el mecanismo de excavación del suelo lunar, así como la interacción entre la pala de muestreo y el suelo lunar, son cruciales para mejorar la eficiencia del muestreo en la superficie y garantizar la seguridad del equipo. Basado en el modelo de Swick y Perumpral, se estableció un modelo de excavación para la pala de muestreo durante el proceso de muestreo en la superficie. Este estudio se centra en el suelo lunar simulado JLU-6 y realiza un total de 81 experimentos para investigar la profundidad de muestreo, el par de excavación y el volumen de muestreo bajo diferentes condiciones de muestreo, como ángulos de excavación y niveles de compactación del suelo. Además, se llevaron a cabo simulaciones de elementos discretos del proceso de excavación de muestreo en la superficie. Los resultados indicaron que la masa de suelo excavado por la pala de muestreo aumentó con el ángulo de muestreo, mientras que el incremento de muestreo disminuyó a medida que aumentaba el ángulo. La resistencia de muestreo también aumentó con el ángulo de muestreo, siendo la mayor parte de la resistencia adicional utilizada para cortar y romper las capas de suelo, en lugar de convertirse completamente en un aumento del volumen de muestreo. Al mismo tiempo, el modelo de excavación establecido fue analizado a través de experimentos y simulaciones. Los resultados del análisis muestran que el modelo puede predecir la resistencia de excavación en función del ángulo y la profundidad de excavación, proporcionando una referencia para operaciones en órbita.