舱外航天服-航天员下肢系统动力学建模与分析

摘要：

针对未来月球、火星等地外星体表面探测对舱外航天服下肢系统活动性的需求,探讨了充压航天服对航天员下肢运动的影响,进行了航天服下肢系统自由度配置、航天服-航天员下肢系统的建模、运动学和动力学分析.首先,结合人体生理结构特点和工效学要求,配置了具有12个自由度的航天服下肢关节系统.然后采用DH参数法,对单腿6自由度系统进行了正逆运动学分析,并利用拉格朗日方法建立了人服系统的动力学方程.最后,以直立行走和上下楼梯模拟不同路况,定量分析了航天员在未着服、着服未充压和着服充压状态下髋关节、膝关节和踝关节的力矩变化.结果表明,航天服质量、转动惯量和关节阻力矩将增加航天员的活动负荷;不同路况下,下肢各关节的力矩受到不同影响.未来星表探测航天服设计时,合理确定航天服质量、关节结构形式是非常必要的.

关键词：舱外航天服、人体下肢系统、动力学建模、运动状态、运动分析、动力学分析

所属期刊栏目：25

分类号：TH111

资助基金：载人航天预先研究项目2016023564;四川省科技计划重点研发项目2017GZ0162

在线出版日期：2019-02-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：98-106