专利名称：空间站失重环境下人体重心位置测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及人体生理参数检测系统，尤其涉及空间站失重环境下的人体重心位置的测量装置及其测量方法。
背景技术：
天宫一号的发射标志着我国已经拥有建立初步空间站的能力，国家规划在2020 年左右建成载人空间站。当越来越多的宇航员与太空亲密接触，承载着人类神圣使命的时候，他们的太空失重会引起一系列的生理变化，甚至出现病理反应或疾病，对航天员的身心健康造成影响，因此宇航员健康检查是十分必要的。在航天失重环境中长时间停留可引起机体多个系统发生适应性改变和一些病理生理性质的变化，其中又以失重对心血管、肌肉、 骨等系统的不良影响对宇航员健康和安全关系最大，故也最受重视。为了减少航天员由于失重而引起的生理变化，维持像在地球那样的健康状态，现已经出现了很多宇航员生理参数的检测系统，来检测在空间站中宇航员的参数，从而制定合适的训练计划。失重期间的血液循环障碍与中医中的“血瘀症”相似，出现血液循环障碍后，宇航员的体重、呼吸等生理参数可能没有变化，只有重心位置发生了变化，而目前在宇航员的重心检测方面还是一个空白，还没有这样一种设备来检测宇航员的重心。
发明内容
发明目的本发明的目的是填补宇航员生理参数检测系统所存在的空间站失重环境下重心检测方面的空白，提供一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置及其测量方法。为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，包括机械臂，在机械臂的一端设置硬质平板，在硬质平板上设置若干可以围成一定面积区域的压力传感器，硬质平板上还设有用于固定受测者躯体的固定带，在压力传感器上设置有支撑板，固定带和支撑板之间形成容纳受测者躯干的空间；压力传感器通过信号调理模块连接单片机模块，单片机模块连接上位机。其中，所述机械臂上从固定端到活动端依次为第一转动副、第二转动副和第三转动副，第三转动副末端固定有硬质平板。其中，所述机械臂上从固定端到活动端依次为转动副、第一移动副和第二移动副， 所述第二移动副末端固定有硬质平板。其中，所述压力传感器的数目为四个，且四个压力传感器在硬质平板上呈矩形排布。其中，所述固定带为两个，两个固定带之间相互平行或交叉设置。所述空间站失重环境下人体重心位置测量装置的测量空间站失重环境下人体重心的方法，包括如下步骤
a、受测者躯干进入到固定带和支撑板之间，并和支撑板保持一定间隙；b、通过机械臂推动人体以恒定加速度运动，单片机模块采集各个压力传感器在此过程中所输出的电压信号，得到各个压力传感器受到的压力f\、f2、f3……fN，并传输给上位机，其中N表示压力传感器的数量；C、以硬质平板的中心为坐标原点，各个压力传感器在硬质平板上的坐标为(Xp Y1)、(χ2>γ2)、(X3、Y3)……(χΝ>γΝ)，受测者的重心在硬质平板上的投影坐标为(X、Y)；根据硬质平板的平衡条件，即硬质平板上受力之和为0，可以得出
权利要求
1.一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，其特征在于包括机械臂，在机械臂的一端设置硬质平板(1)，在硬质平板(1)上设置若干可以围成一定面积区域的压力传感器O)，硬质平板(1)上还设有用于固定受测者躯体的固定带(3)，在压力传感器(2)上设置有支撑板G)，固定带⑶和支撑板⑷之间形成容纳受测者躯干的空间；压力传感器 (2)通过信号调理模块( 连接单片机模块(6)，单片机模块(6)连接上位机(7)。
2.根据权利要求1所述的一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，其特征在于所述机械臂上从固定端到活动端依次为第一转动副、第二转动副和第三转动副，第三转动副末端固定有硬质平板(1)。
3.根据权利要求1所述的一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，其特征在于所述机械臂上从固定端到活动端依次为转动副、第一移动副和第二移动副，所述第二移动副末端固定有硬质平板(1)。
4.根据权利要求1至3项中任意一项所述的一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，其特征在于所述压力传感器O)的数目为四个，且四个压力传感器( 在硬质平板 (1)上呈矩形排布。
5.根据权利要求1至3项中任意一项所述的一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，其特征在于所述固定带C3)为两个，两个固定带C3)之间相互平行或交叉设置。
6.权利要求1所述的一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置的测量空间站失重环境下人体重心的方法，其特征在于，包括如下步骤a、受测者躯干进入到固定带和支撑板之间，并和支撑板保持一定间隙；b、通过机械臂推动人体以恒定加速度运动，单片机模块采集各个压力传感器在此过程中所输出的电压信号，得到各个压力传感器受到的压力f\、f2、f3……fN，并传输给上位机， 其中N表示压力传感器的数量；c、以硬质平板的中心为坐标原点，各个压力传感器在硬质平板上的坐标为(XpY1K (X2> Y2)、(X3、Y3)……(XN> Yn)，受测者的重心在硬质平板上的投影坐标为(X、Y)；根据硬质平板的平衡条件，即硬质平板上受力之和为0，可以得出Σ F = 0，即 F+f\+f2+f3+......+fN = 0 (1)根据力矩平衡原理，可以得出，硬质平板上X轴方向的力矩之和为0、Y轴方向的力矩之和为0，即
全文摘要
本发明公开了一种空间站失重环境下人体重心位置测量装置，包括机械臂，在机械臂的一端设置硬质平板，在硬质平板上设置若干可以围成一定面积区域的压力传感器，硬质平板上还设有用于固定受测者躯体的固定带，在压力传感器上设置有支撑板，固定带和支撑板之间形成容纳受测者躯干的空间；压力传感器通过信号调理模块连接单片机模块，单片机模块连接上位机。本发明还公开了使用上述装置在空间站失重环境下测量人体重心的方法。本发明结构简单、成本低廉，使用方便，填补了宇航员的在失重环境下重心检测方面的空白，对于航天事业的发展具有重要意义。
文档编号A61B5/00GK102551669SQ201110431069
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者吴涓, 宋光明, 宋爱国, 崔建伟, 李会军, 谷士鹏, 马妍 申请人:东南大学