航天員低重力步行模擬訓(xùn)練被動(dòng)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(jìn)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(dòng)行走和作業(yè)能力,在地球表面進(jìn)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(shí)意義。
　　目前在地球表面附近進(jìn)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(diǎn),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(jì)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(dòng)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(fù)重進(jìn)行被動(dòng)平衡,最終實(shí)現(xiàn)對人體身體各部位質(zhì)量等比例減重的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),首先驗(yàn)證了概念結(jié)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)部分,一種彈簧平行四邊形單元在被動(dòng)減重方面的有效性。多個(gè)該單元通過簡單組合可以實(shí)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(dòng)減重的特性。同時(shí)使用本機(jī)構(gòu)建立了一種用于微型直升機(jī)試驗(yàn)的保護(hù)支撐系統(tǒng),該系統(tǒng)通過對直升機(jī)維持一個(gè)恒定大小豎直向上的升力起到對試驗(yàn)樣機(jī)和試驗(yàn)工作人員的保護(hù)作用,仿真數(shù)據(jù)通過對比機(jī)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(dòng)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(gè)