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舱外服用补水单向阀设计与验证

液压与气动 2023年第3期47卷 169-174页

作者：李磊磊赵健梁志伟姜坤张风光沈伟杨东升刘畅北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国航天员科研训练中心北京100093

设计了一种开启压力小于5 kPa、反向截止压差不高于30 kPa的轴流式单向阀。单向阀采用真空电子束整体焊接结构,实现了单向阀小型化、轻量化约束下的高可靠外密封;运动副中导向面长度与导向面直径之比控制在1.25,焊缝位置距离密封副10 mm... 详细信息

设计了一种开启压力小于5 kPa、反向截止压差不高于30 kPa的轴流式单向阀。单向阀采用真空电子束整体焊接结构,实现了单向阀小型化、轻量化约束下的高可靠外密封;运动副中导向面长度与导向面直径之比控制在1.25,焊缝位置距离密封副10 mm,导向面与密封面的一体化设计,使单向阀在30 kPa反向截止压力时能够实现反向截止可靠密封;设计的锥面密封副结构使单向阀流阻控制在5 kPa以下。单向阀已完成功能性能及寿命试验验证。结果表明:轴流式单向阀结构设计合理,方案具有体积小、质量轻等优点,动作次数满足6000次的长寿命使用要求,现已实现在轨成功应用。

关键词：舱外服单向阀低流阻长寿命

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舱外航天服使用能力被动关节机械臂的检测系统

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北京交通大学学报 2011年第6期35卷 79-84页

作者：文剑周明连何忠良北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

舱外服是宇航员出舱活动(EVA)的保护装备,宇航员穿着后活动能力必然受一定限制,对其检测是评价宇航服的一个重要指标,也是太空作业中被操作件的设计依据.本文作者研制了一种能够检测舱外服使用能力的被动关节机械臂;设计了检测机械臂的... 详细信息

舱外服是宇航员出舱活动(EVA)的保护装备,宇航员穿着后活动能力必然受一定限制,对其检测是评价宇航服的一个重要指标,也是太空作业中被操作件的设计依据.本文作者研制了一种能够检测舱外服使用能力的被动关节机械臂;设计了检测机械臂的结构、电控检测方案;建立了检测机械臂系统的数学模型;分析了该检测系统的标定方法和检测误差.按照检测方便性设计了软件界面,检测数据经处理后采用OpenGL在界面显示.实验表明,该系统的各项精度指标都能满足舱外服的检测要求.

关键词：舱外服机械臂可达域可操作域检测

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面向出舱活动的典型功能操作肌肉激活预测

载人航天 2015年第5期21卷 510-515页

作者：王晓东王政李昊李凡刘志臻王春慧中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094

面向出舱活动中航天员肌肉状态和体力负荷的风险评估,为了实现航天员肌肉激活的预测,开展了着常服和舱外服两种工况下不同操作位置的推、拉、提、压共8组典型功能操作实验,测试航天员最大施力能力的同时采集了肱二头肌长头、肱三头肌外... 详细信息

面向出舱活动中航天员肌肉状态和体力负荷的风险评估,为了实现航天员肌肉激活的预测,开展了着常服和舱外服两种工况下不同操作位置的推、拉、提、压共8组典型功能操作实验,测试航天员最大施力能力的同时采集了肱二头肌长头、肱三头肌外侧头和三角肌前束的肌电信号。提出基于人-舱外服耦合运动生物力学模型预测着舱外服人体的肌肉激活,并预测了两种工况下8组典型功能操作的肌肉激活。通过预测结果和积分肌电值的相关性分析,验证了模型预测的有效性,为研究人-舱外服真实交互方式提供了新的方法学思路,对肌肉激活的预测为出舱活动任务规划提供了生理学依据。

关键词：出舱活动舱外服生物力学建模肌肉激活 AnyBody 工效学

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舱外航天服操作能力测试机械臂的研制

舱外航天服操作能力测试机械臂的研制

作者：吕宠北京交通大学

学位级别：硕士

在载人航天领域,舱外航天服是航天员进行出舱活动的必备装备。舱外航天服除了为航天员在出舱活动时提供基本的生命保障外,还应具有很高的活动性能,从而使航天员能够有效地完成各种舱外作业,这就涉及到工效学的问题。其中舱外航天服的可... 详细信息

在载人航天领域,舱外航天服是航天员进行出舱活动的必备装备。舱外航天服除了为航天员在出舱活动时提供基本的生命保障外,还应具有很高的活动性能,从而使航天员能够有效地完成各种舱外作业,这就涉及到工效学的问题。其中舱外航天服的可达域和可操作域是航天服工效学研究的重点。本文研制的舱外航天服操作能力测试机械臂系统能够对可达域和可操作域进行测量,为航天服工效学的研究提供重要工具。本论文的主要工作包括以下几个方面：针对舱外航天服可达域和可操作域的测试要求,通过分析正交坐标测量机和关节臂式坐标测量机的特点,提出了三种设计方案,通过比较选择平面转动机械臂结构作为系统方案。通过对平面转动机械臂的测量空间和末端机械臂姿态的研究,确定了机械臂的关节数和各段臂长。利用机器人运动学中的齐次坐标变换理论和D-H坐标描述方法建立了关节机械臂系统的坐标测量数学模型,并给出了系统测量空间。对测试机械臂系统进行了机械结构设计,包括升降机构、关节机械臂机构和末端力学测量单元的设计。而且,对测试设备的重要元件进行了选型计算,并对重要零部件进行了必要的强度和刚度校核,保证了测试设备的安全性和可靠性。对测试机械臂系统进行了电气和软件设计,重点研究了伺服电机定位控制和数据采集的实现。利用VC++开发了测试系统软件,实现了数据的三维图像显示、图形交互和数据报表的生成。提出了一种数据处理算法,并验证了其有效性。对本系统进行了实验研究,并对坐标测量误差产生的主要原因进行了综合分析,重点研究了系统误差源和随机误差源。根据系统数学模型,利用偏微分法推导了系统误差模型,此线性偏差模型表征了位置误差与系统结构参数的关系。在系统误差模型的基础上,对单点测量误差进行了仿真分析。本文成功研制了舱外航天服操作能力测试机械臂系统。它不但为舱外航天服的研究工作提供了重要工具,填补了国内这一领域的空白,促进了我国载人航天事业的发展。而且为同类坐标测量设备的开发提供了参考,推动了我国坐标测量技术的进步。

关键词：坐标测量技术关节臂舱外服可达域可操作域

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空间站出舱活动分离救援技术研究

载人航天 2015年第3期21卷 224-230页

作者：姚飞李潭秋刘向阳张万欣司怀吉金明河中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

航天员进行出舱活动时,存在与空间站分离的可能性,涉及航天员安全。救援与空间站分离的航天员,是出舱活动必须考虑的问题。对此,总结了救援技术的发展历程,从人机能力及特性的角度,重点研究了救援的关键技术,包括分离可能性和分离状态... 详细信息

航天员进行出舱活动时,存在与空间站分离的可能性,涉及航天员安全。救援与空间站分离的航天员,是出舱活动必须考虑的问题。对此,总结了救援技术的发展历程,从人机能力及特性的角度,重点研究了救援的关键技术,包括分离可能性和分离状态分析、救援策略和机制确定、救援系统设计;提出现阶段应以航天员驾驶救援装置返回空间站为主,同时分析了人服特性对控制系统的影响,以及相关新技术的应用前景,指出救援技术的发展趋势是人机系统机动能力的整体提升,可为设计建造实际的救援装置提供思路。

关键词：出舱活动人机系统舱外服姿态控制