一种新型航天服关节活动测试设备

本申请涉及航空航天个体防护装备，特别涉及一种航天服关节活动性测试装置。

背景技术：

1、高空航天服最主要的是保护飞行员的生命安全，但同样重要的是，航天服要不影响航天员或飞行员完成飞行任务，其灵活性和机动性也是服装工程师设计时需要考虑的重要因素。航天服的内部充气加压导致服装内外产生压差，服装膨胀变硬，使得服装关节在运动时产生了较大的关节阻力矩，关节活动度受限，制约飞行员或航天员的工作效率。服装的压力值越大，关节活动受限越严重，工作人员经常感觉到服装的关节阻力很大，这容易导致人体代谢增大和疲劳。因此，迫切需要量化和改善压力服的活动特性。目前，国内外有很多学者关注航天服关节力矩、关节角度的产生机制和测量方法。

2、既往针对航天服关节活动性的相关研究中，一般采用航天服人体关节活动性测量机器人来量化和评估航天服的移动特性，航天服的关节活动性一定程度上得到量化分析。

3、现有技术方案中，值得注意的是机器人并不能精确地代表人类的形态，不能像人一样穿衣服，机器人只能模拟关节运动，而不是模拟人体组织。机器人弯曲的部位有时候是很尖锐且不自然的，与许多人体关节的复杂运动并不匹配，关节的运动方式并不完全相同。而且，机器人与航天服内部的交互方式也不完全一样。人类的肌肉在被挤压时会变形，而钢制的机器人部件则不会变形，这些影响尚未得到充分考虑。此外，机器人的造价成本高。

技术实现思路

1、本申请提供一种新型航天服关节活动测试设备，用以解决上述提出的技术问题。

2、本申请提供一种新型航天服关节活动测试设备，所述测试设备包括微型舱、压力表、压力调节阀、关节转动辅助装置、轴承、力矩扳手、六自由度传感器、气体体积测量量筒、端盖，所述微型舱通过pvc软管连接真空泵，使所述微型舱可以通过真空泵创造低压环境，使服装关节产生压差，所述关节转动辅助装置带动有压差的服装关节转动。

3、优选的，所述微型舱的顶部需要设置压力表以监测舱内压力变化，所述压力表与微型舱通过密封圈密封。

4、优选的，所述微型舱的顶部需要设置压力调节阀，所述压力表与微型舱通过密封圈密封。

5、优选的，所述关节转动辅助装置置于微型舱的内侧中部，所述关节转动辅助装置与微型舱两侧通过轴承连接，且贯穿微型舱的一侧。

6、优选的，所述力矩扳手设置在微型舱贯穿一侧，通过扳手适配器与关节转动辅助装置连接。

7、优选的，所述航天服连接单元通过卡箍与航天服关节连接。

8、优选的，所述体积测量量筒通过pvc管道与端盖连接，端盖可以拆卸。

9、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本申请公开提供了一种新型航天服关节活动测试设备，其有益效果为：

10、本申请所述一种新型航天服关节活动测试设备，其通过真空泵和微型舱，能够根据需要改变微型舱内压力，从而改变服装的内外压差，在不需要机器人情况下，实现有人和无人状态关节活动性测试，其结构简单，操作方便可靠，能够有效减少测量成本。

11、下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，包括：微型舱、压力表、压力调节阀、轴承、关节转动辅助装置、力矩扳手、扳手适配器、角度尺、真空泵、密封圈、气体测量筒、端盖。

2.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，设备漏气率不大于0.3l/min，舱内压力能在30～101kpa之间调控，压力调控精度±0.3kpa，可以通过压力表实时显示舱内压力。

3.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，所述设备能建立负压环境，能够测试0～70kpa余压下航天服关节的活动范围和关节力矩；且可以导出测试数据。

4.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，关节屈伸辅助装置能够为服装关节弯曲提供支撑点，保证服装关节能够自由弯曲。

5.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，关节活动角度设计要保证关节能在密闭腔体里0～180°旋转，角度测试精度不低于0.5°。

6.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，关节力矩测量范围：2～60n.m，分辨率0.01n.m，精度为2％。

7.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，平台总体尺寸长宽高不大于1m×0.3m×1.5m，服装关节固定接口尺寸不大于300mm。

8.根据权利要求1所述的一种新型航天服关节活动测试设备，其特征在于，关节转动辅助装置可以根据波纹关节长短进行调整。

技术总结
本申请提供一种新型航天服关节活动测试设备，包括微型舱、压力表、压力调节阀、轴承、关节转动辅助装置、力矩扳手、扳手适配器、角度尺、真空泵、密封圈、气体体积测量筒、端盖。微型舱与真空泵连接，用于创造低压环境；压力表与微型舱连接，用于监测舱内压力；压力调节阀用于调节舱内压力；轴承与关节转动辅助装置连接，用于支撑服装关节转动；力矩扳手和扳手适配器连接，用于转动服装关节并测量关节力矩；角度尺用于测量服装关节转动角度，量筒可用于测试关节运动压缩气体体积。其结构简单，测量结果可靠，能够有效减少测试成本。

技术研发人员：丁立,周毕云,周嘉琦,朱思宇,白若妍,杨兴鹏,黄钰然
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15