基于步态行走的先进航天服关节性能仿真与实验研究

发布时间：2021-01-18 04:35

　　随着载人航天工程的深入发展,我国将进行星表探测任务。舱外航天服是载人航天领域必不可少的防护装备,它不仅要为航天员提供基本的生命保障,还应具备良好的活动性能,特别是下肢关节的活动性能,这就需要在舱外航天服研制过程中对其性能进行检验和评价。本文对航天服的髋关节设计、髋关节性能仿真与实验进行了较为深入系统的研究。建立了航天员下肢系统的几何模型,运用D-H模型方法对航天员下肢系统进行了正、逆运动学分析,基于拉格朗日方法对下肢系统进行了动力学分析,通过Matlab仿真获得了下肢各关节的力矩-时间曲线,为航天服关节设计、性能分析和优化提供了理论依据。分析了航天服关节设计中的设计要求,根据髋关节生理结构及运动特点,基于仿生学原理,提出了一种套接式航天服髋关节设计方案,该方案兼具软式关节质量轻和硬式关节容积波动小的优点;基于Preisach迟滞模型,对航天服髋关节的力学迟滞特性进行了分析和预测。运用ADAMS-ANSYS刚柔耦合技术对航天服性能进行了仿真研究,创建了航天员下肢系统多刚体模型,利用ADAMS对未着服航天员进行了仿真分析;通过ANSYS创建航天服模态中性文件并导入到ADAMS中,利用刚性区... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

俄罗斯海鹰-M型航天服肩部轴承

3图 1-2 俄罗斯海鹰-M 型航天服手臂组件美国作为世界上最早开展航天活动的国家之一，其技术水平、活动规模均居前列。目前，美国宇航局为了实现行星探测的目标，研制了如图 1-3 所示的天服样机[14][15]。该航天服主要用于微重力环境下的行星表面探测活动，能满时间星表行走的要求，并能抗击空间碎片的碰撞，以确保航天员的安全性。外航天服采用软躯干背入式结构，其主要结构是柔软的织物，但为了使航天员更加灵活，该航天服在关节处也使用了轴承等硬质材料。

图 1-3 美国 Z-1 航天服样机方面，美国针对具体的项目需求，采太空舱外活动为主的 MARK-III 航行星探测为目标的 Z-1 航天服中采服的硬式腰关节 图 1-5 Z-1 航

【参考文献】：
期刊论文
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[5]载人登月舱设计及若干关键技术研究[J]. 陈金宝,聂宏,陈传志,陈姮.  宇航学报. 2014(02)
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[8]俄美航天服回顾与展望[J]. 肖志军,管春磊,李潭秋.  航天医学与医学工程. 2011(06)
[9]基于能量法的波纹管式航天服关节阻力矩分析[J]. 李广利,李道奎,周仕明,张瑞明.  工程力学. 2010(10)
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博士论文
[1]中国成年人人体惯性参数国家标准的制定[D]. 刘静民.北京体育大学 2004

硕士论文
[1]下肢助力外骨骼机器人设计与研究[D]. 逄学伟.合肥工业大学 2016
[2]六自由度机器人的轨迹规划及仿真研究[D]. 沈陆.大连理工大学 2013
[3]穿戴式下肢外骨骼机构分析与设计[D]. 尹军茂.北京工业大学 2010



本文编号：2984283