航天服典型关节人服匹配试验研究

发布时间：2022-01-15 14:33

　　目的研究人服匹配因素（包括肘关节旋转中心位置、人服几何匹配度）对人服典型关节耦合运动的影响,了解人服耦合力学特性。方法采用内置式测量方法进行试验,受试者穿戴航天服上肢组件在负压舱内指定位置完成肘关节屈曲运动,使用惯性运动捕捉系统与压力测量系统,分别采集人体运动数据与人服接触力的数据,并对测量结果进行分析。结果人服耦合运动受到人服匹配因素的影响,受试者在4个位置肘关节屈曲40°时的平均力矩分别为3.7565N·m、2.8561N·m、2.9113N·m和4.0129N·m,屈曲过程消耗的能量平均为1.769J、1.565J、1.176J和1.982J。航天服关节阻尼力矩与围度比线性相关,相关系数r=0.7315。结论航天服关节中间位置与人体肘关节旋转中心匹配时活动性能较好,较小的前臂围着服工况运动时受到的关节阻尼力矩较小,人服耦合力学特性与人服匹配因素密切相关。 

【文章来源】：航天医学与医学工程. 2020,33(01)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

负压舱原理

出舱活动时上肢运动较频繁，肘关节是上肢最关键的关节之一，因此本试验基于肘关节开展研究。从航天服的设计角度来讲，在一定范围内的运动，航天服左上肢关节与右上肢关节给人体带来的阻力应是对称的。右手为一般人的惯用手，本试验选择测量右手肘关节屈曲运动的人服接触力。通过预试验在右手的各位置分别使用压力测量系统进行测量，确定了肘关节屈曲运动时人服接触力的主要分布区域，在右臂上设置了如图2所示的5个测量区域，其中测量区域1～4为前臂内侧区域，利用中指与手臂内侧面长度进行定位，测量区域5利用大拇指定位，每个区域粘贴一块FSR406传感器。1.4 操作步骤

根据航天服关节结构特征，人体肘关节旋转中心一般处在单个波纹的中间。如图3所示，在波纹关节设置了A、B、C和D共4个不同的旋转中心位置（以下简称位置A、B、C和D），分别测量各位置与舱壁法兰的距离，通过限制人体肘关节与舱壁法兰的距离来准确定位。试验前按规定的方法穿戴、粘贴并标定好相关设备，受试者在指导下完成肘关节屈曲动作，运动时人服在水平面内运动，尽量消除重力对实验结果的影响。每位受试者重复试验5次，惯性运动捕捉系统与压力测量系统分别记录试验中运动与接触力的数据。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3590785