舱外航天服—航天员下肢系统动力学建模与仿真
发布时间：2021-08-31 16:32
随着载人航天技术和深空探测技术的发展,未来航天员在月球、火星等地外星体表面开展资源勘探、基地建设和科学实验等出舱活动将是载人空间探测的重要组成部分。充压航天服为航天员出舱活动提供生命安全保障的同时,由于关节阻力矩的存在,将增加航天员的工作负荷、降低其工作效率。因此,航天服活动性是航天服设计时需要考虑的重要因素之一。前期航天服设计中主要针对航天服上肢关节系统的活动性能展开,对航天服下肢系统活动性的关注度较少。未来地外星体表面长时间、远距离出舱活动将要求航天服下肢系统具有足够的活动性能。本文主要围绕舱外航天服-航天员下肢系统的动力学问题展开研究,旨在为设计关节和改善航天服活动性提供参考。首先,本文针对人体步态行走,结合人体生理结构,配置了具有步态行走能力的航天服下肢关节活动自由度。考虑到星表探测过程中肢体动作的多样性,进而优化配置下肢关节系统为12个自由度。根据配置的关节自由度,开展了航天服下肢各关节概念模型设计,为航天服下肢关节系统的设计与性能分析奠定基础。其次,在建立舱外航天服-航天员下肢系统物理模型的基础上,本文采用D-H（Denavit-Hartenberg）参数法对下肢系统进行了...
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舱外航天服
图 1-3 “双子星座”航天服 美国航天员自 1982 年以来一直使用硬式(Mark III)舱外压力服样品分别在19提出之后，很多概念航天服被设计出来，发布了多款 Z 系列的航天服样机[13,14]。提出了利用机械反压概念，麻省理工学NASA 设计了一款生物航天服[15]。尽管彼此几乎完全独立的设计，但似的。苏联的航天服和美国一样都是来自联开始研制用于轨道大型卫星空间站的半航天服(Krechet)和“海鹰”航天服(Orlan使用液体冷却的航天服，“海鹰”航天服在没有自给自足的生命系统。1972 年苏联地球轨道空间站计划，半硬式的月球“
图 2-2 人体参考坐标系关节机理研究体动作由关节的运动来实现。基于人体骨骼模型形式包括屈伸，内收/外展，旋转三种。人体下，通过髋关节、膝关节和踝关节连接，下肢的运定。关节运动时绕着 3 个相互垂直的轴所进行的运动范围。下面分别介绍各关节的结构和运动joint)是连接人体躯干和下肢的纽带，也是全身负是人体中最稳定又具有最大活动度的关节，在矢在步行、跑步、蹲坐等大范围运动中都起着至关，髋关节属于球窝式结构的滑膜关节，是一个典髋关节的结构示意图。髋关节包括股骨头和髋窝关节。髋关节的关节窝很深，在髂骨韧带、圆作用时能够稳固关节，由于股骨又是人体中最重
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向星表探测的航天服关节系统概念设计[J]. 王振伟,胥任杰,刘双印,徐利梅,谢晓梅,范守文. 载人航天. 2018(01)
[2]舱外航天服关节阻力矩测量与建模方法研究[J]. 王晓东,王政,李昊,王春慧. 航天医学与医学工程. 2015(03)
[3]正常青年人三维步态:时空及运动学和运动力学参数分析[J]. 黄萍,钟慧敏,陈博,齐进,钱念东,邓廉夫. 中国组织工程研究. 2015(24)
[4]带褶皱的等张力体航天服软关节设计与实验[J]. 刘奇林,刘向阳,李猛. 航空学报. 2015(12)
[5]美国航空航天局新型Z系列舱外航天服[J]. 张园园,王永生. 国际太空. 2014(08)
[6]基于有限元方法的航天服平褶式关节建模[J]. 尚坤,刘向阳,李猛. 航空学报. 2015(03)
[7]模拟不同重力环境下步态运动的足底受力分析[J]. 谈诚,夏永明,曹毅,赵琦,王慧娟,李志利,张剑锋,王林杰,陈晓萍,万玉民,王政,严曲,王春慧. 医用生物力学. 2014(03)
[8]下肢助力外骨骼的动力学分析及仿真[J]. 韩亚丽,王兴松. 系统仿真学报. 2013(01)
[9]人体行走下肢生物力学研究[J]. 韩亚丽,王兴松. 中国科学:技术科学. 2011(05)
[10]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)
博士论文
[1]下肢外骨骼的动力学分析与运动规划[D]. 贾山.东南大学 2016
[2]双足机器人步态与路径规划研究[D]. 朱晓光.华北电力大学 2012
[3]数据和模型混合驱动的虚拟人运动生成与控制技术研究[D]. 李石磊.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]航天员低重力步行模拟训练被动外骨骼系统概念研究[D]. 陈卓鹏.南京航空航天大学 2014
[2]人体下肢康复机器人智能感知系统的研究与设计[D]. 吴燕杰.电子科技大学 2013
本文编号：3375231
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
舱外航天服
图 1-3 “双子星座”航天服 美国航天员自 1982 年以来一直使用硬式(Mark III)舱外压力服样品分别在19提出之后，很多概念航天服被设计出来，发布了多款 Z 系列的航天服样机[13,14]。提出了利用机械反压概念，麻省理工学NASA 设计了一款生物航天服[15]。尽管彼此几乎完全独立的设计，但似的。苏联的航天服和美国一样都是来自联开始研制用于轨道大型卫星空间站的半航天服(Krechet)和“海鹰”航天服(Orlan使用液体冷却的航天服，“海鹰”航天服在没有自给自足的生命系统。1972 年苏联地球轨道空间站计划，半硬式的月球“
图 2-2 人体参考坐标系关节机理研究体动作由关节的运动来实现。基于人体骨骼模型形式包括屈伸，内收/外展，旋转三种。人体下，通过髋关节、膝关节和踝关节连接，下肢的运定。关节运动时绕着 3 个相互垂直的轴所进行的运动范围。下面分别介绍各关节的结构和运动joint)是连接人体躯干和下肢的纽带，也是全身负是人体中最稳定又具有最大活动度的关节，在矢在步行、跑步、蹲坐等大范围运动中都起着至关，髋关节属于球窝式结构的滑膜关节，是一个典髋关节的结构示意图。髋关节包括股骨头和髋窝关节。髋关节的关节窝很深，在髂骨韧带、圆作用时能够稳固关节，由于股骨又是人体中最重
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向星表探测的航天服关节系统概念设计[J]. 王振伟,胥任杰,刘双印,徐利梅,谢晓梅,范守文. 载人航天. 2018(01)
[2]舱外航天服关节阻力矩测量与建模方法研究[J]. 王晓东,王政,李昊,王春慧. 航天医学与医学工程. 2015(03)
[3]正常青年人三维步态:时空及运动学和运动力学参数分析[J]. 黄萍,钟慧敏,陈博,齐进,钱念东,邓廉夫. 中国组织工程研究. 2015(24)
[4]带褶皱的等张力体航天服软关节设计与实验[J]. 刘奇林,刘向阳,李猛. 航空学报. 2015(12)
[5]美国航空航天局新型Z系列舱外航天服[J]. 张园园,王永生. 国际太空. 2014(08)
[6]基于有限元方法的航天服平褶式关节建模[J]. 尚坤,刘向阳,李猛. 航空学报. 2015(03)
[7]模拟不同重力环境下步态运动的足底受力分析[J]. 谈诚,夏永明,曹毅,赵琦,王慧娟,李志利,张剑锋,王林杰,陈晓萍,万玉民,王政,严曲,王春慧. 医用生物力学. 2014(03)
[8]下肢助力外骨骼的动力学分析及仿真[J]. 韩亚丽,王兴松. 系统仿真学报. 2013(01)
[9]人体行走下肢生物力学研究[J]. 韩亚丽,王兴松. 中国科学:技术科学. 2011(05)
[10]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)
博士论文
[1]下肢外骨骼的动力学分析与运动规划[D]. 贾山.东南大学 2016
[2]双足机器人步态与路径规划研究[D]. 朱晓光.华北电力大学 2012
[3]数据和模型混合驱动的虚拟人运动生成与控制技术研究[D]. 李石磊.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]航天员低重力步行模拟训练被动外骨骼系统概念研究[D]. 陈卓鹏.南京航空航天大学 2014
[2]人体下肢康复机器人智能感知系统的研究与设计[D]. 吴燕杰.电子科技大学 2013
本文编号：3375231
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