航天員低重力步行模擬訓(xùn)練被動外骨骼系統(tǒng)概念研究.pdf

1、隨著全世界載人航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,產(chǎn)生了多樣的和各類未曾遇見的工程需求,各類航天任務(wù)所面對的情況也越來越復(fù)雜和棘手,這對載人航天的相關(guān)技術(shù)提出了更高的要求,異星球登陸作業(yè)是目前人類載人航天工程的巔峰技術(shù)能力體現(xiàn),為了進一步的提高宇航員在月球和火星等低重力星球表面的移動行走和作業(yè)能力,在地球表面進行各種類型的模擬低重力環(huán)境的步行訓(xùn)練有著極其重要的現(xiàn)實意義。
　　目前在地球表面附近進行航天員低重力模擬訓(xùn)練的各種既有技術(shù)手段和方法均存在

2、著各自的瓶頸和缺點,為了更好的解決這一需求,提出了一種低重力步行模擬訓(xùn)練外骨骼設(shè)計概念方案。本文提出的方案主要核心結(jié)構(gòu)是一種彈簧平行四邊形單元,該單元具備被動平衡的特性,可以通過對結(jié)構(gòu)參數(shù)和彈簧參數(shù)的調(diào)節(jié)做到對可承受范圍內(nèi)的負重進行被動平衡,最終實現(xiàn)對人體身體各部位質(zhì)量等比例減重的目的。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),首先驗證了概念結(jié)構(gòu)的核心設(shè)計部分,一種彈簧平行四邊形單元在被動減重方面的有效性。多個該單元通過簡單組合可以實現(xiàn)幾種簡單的鏈節(jié)結(jié)構(gòu),接下

3、來通過理論推導(dǎo)平衡公式的方法證明了簡單鏈節(jié)之后的結(jié)構(gòu)依舊具備理想的被動減重的特性。同時使用本機構(gòu)建立了一種用于微型直升機試驗的保護支撐系統(tǒng),該系統(tǒng)通過對直升機維持一個恒定大小豎直向上的升力起到對試驗樣機和試驗工作人員的保護作用,仿真數(shù)據(jù)通過對比機構(gòu)使用前后的效果對比證明了減重支撐系統(tǒng)的有效性,這一過程同樣證明了彈簧平行四邊形單元在簡單鏈結(jié)之后依舊具備被動平衡減重的特性。
　　為了建立提出的航天員低重力步行模擬訓(xùn)練系統(tǒng),使用了11個