艙外航天服手臂關(guān)節(jié)阻尼力矩測(cè)試.pdf

1、神舟六號(hào)已成功完成“兩人多天”飛行，預(yù)計(jì)明年發(fā)射的神舟七號(hào)將實(shí)現(xiàn)航天員的艙外行走。神六總顧問(wèn)戚發(fā)軔說(shuō)：“神七將在神六的基礎(chǔ)上解決兩大難題，艙外航天服(神六是艙內(nèi)服)和氣閘艙?！?br>　　目前艙外服的設(shè)計(jì)加工已基本完成，但更重要的是對(duì)其進(jìn)行全面的地面測(cè)試。艙外服較艙內(nèi)服的難點(diǎn)在于提供更多防護(hù)的同時(shí)還要具備良好的活動(dòng)性能，以保證航天員順利完成艙外作業(yè)任務(wù)，因此航天服活動(dòng)性，特別是上肢活動(dòng)性測(cè)試裝置是必不可少的。
　　2002年德宇航

2、-哈工大聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室與中國(guó)航天醫(yī)學(xué)工程研究所合作，研制出國(guó)內(nèi)第一套艙內(nèi)航天服手臂關(guān)節(jié)力矩測(cè)試裝置。本課題保持其機(jī)械和硬件部分不變，主要解決五自由度艙外服手臂（艙內(nèi)為三自由度）的運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)算法問(wèn)題，并對(duì)軟件部分進(jìn)行擴(kuò)展，使其同時(shí)具備對(duì)艙內(nèi)/外航天服手臂的測(cè)試能力。
　　由于航天服手臂長(zhǎng)度不是常值，而是肘關(guān)節(jié)角度的正切函數(shù)，因此無(wú)法采用解析方法求解其逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，而艙外服手臂較艙內(nèi)多兩個(gè)自由度又使得在艙內(nèi)所采用的查表法在算法原理、內(nèi)存占

3、用量和計(jì)算量上均無(wú)法滿足艙外服的要求。本文通過(guò)將位置、姿態(tài)轉(zhuǎn)換為相對(duì)誤差并同時(shí)進(jìn)行控制的方法解決了算法原理問(wèn)題；通過(guò)將表的生成和查詢分為前四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)兩個(gè)獨(dú)立的部分，使內(nèi)存占用量和計(jì)算量?jī)H為艙內(nèi)的幾十分之一，從而解決了算法可行性和實(shí)時(shí)性的問(wèn)題。通過(guò)圖形工作站驗(yàn)證，該算法在計(jì)算精度和實(shí)時(shí)性上均能滿足測(cè)試系統(tǒng)的要求。
　　艙外服的另一個(gè)不同之處在于手臂各段質(zhì)量較大，因此在計(jì)算關(guān)節(jié)阻尼時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行重力補(bǔ)償。本文采用簡(jiǎn)化模型和實(shí)驗(yàn)校