舱外航天服上肢主动助力外骨骼建模与仿真

目的为消除舱外航天服关节阻尼力矩对航天员舱外作业的影响,设计一种舱外航天服主动助力上肢外骨骼方案。方法上肢外骨骼关节采用串联弹性体(rotary series elastic actuator,RSEA);分别建立人体和航天服间接触力、舱外航天服关节阻尼、上肢外骨骼动力学模型;按照人在回路控制系统原理,提出关节力控制策略和外骨骼力控方法,并进行仿真实验。结果仿真表明:助力外骨骼可将航天服肩关节阻尼力矩从39.5Nm减小到0.45Nm,可将肘关节阻尼力矩从9.8Nm减小到0.1Nm。结论该舱外航天服上肢主动助力外骨骼能够显著减少人体受到的阻尼力矩,有利于降低航天员体力消耗,延长舱外作业时间。     

舱外航天服动力学模型

目的：根据舱外航天服的实际结构，建立舱外航天服的简化的动力学模型。方法：考虑舱外航天服的各个部分的质量、惯量、各关节活动性能以及航天服施加给航天员的服装力矩，对舱外航天服各部分几何形状进行了简化，并给出了计算航天服各部分惯量的公式。采用经典Preisach模型定量地描述了航天服服装力矩迟滞曲线特性。结果：得到了考虑质量、惯量以及服装力矩的舱外航天服动力学模型。结论：本文建立的模型为进行计算机动态仿真航天员舱外活动提供了一定的基础。     

舱外航天服热真空试验技术研究进展

概述舱外航天服热真空试验技术,介绍国内外舱外航天服试验设备,分析中美舱外航天服热真空试验技术差异,结合中国未来载人航天发展特点探讨中国舱外航天服热真空试验技术发展方向。     

舱外航天服试验舱紧急复压系统研制

目的 为舱外航天服试验舱研制配套紧急复压系统,以保障载人低压试验的安全.方法 优选了紧急复压方案和快开阀门,对复压有效口径、复压噪声及气流推力进行了计算,对消声器、散流器和过滤器进行了设计和选择,并通过试验验证和仿真验算证明了设计计算的有效性.结果 最终测试表明,复压指标满足要求,并在舱外航天服研制测试试验和航天员低压舱训练中得到了应用.结论 舱外航天服试验舱紧急复压系统设计合理可行,满足工程使用要求.     

舱外航天服温控系统的研究现状与展望

随着出舱活动时间的增长,对舱外航天服的温控提出了更高的要求,本文综述了舱外航天服温控系统的研究进展,对辐射器,冰盒,金属氢化物热泵,相变储热／辐射器式热沉和升华器等几种热沉方案进行了比较分析。论述了自动温控应满足的要求,并分析了已有的航天服自动温控方案。最后展望了航天服温控系统的发展趋势。     

主动加热对舱外航天服手套工效影响的试验研究

目的探讨对舱外航天服手套进行主动加热是否会对舱外手动作业的工效造成影响。方法分析了手套对工效的影响因素，从疲劳、力量、灵活性和感知感觉方面设计试验研究主动加热对手套工效的影响。结果1)加热片对力量没有影响；2)除个别人外，加热片对疲劳的影响为17％；3)拧螺母和夹大头针表明加热片对灵活性的影响较小；4)感知物体形状和距离表明加热片对感知感觉的影响较小。结论对试验数据分析证明所采用的主动加热方法合理，对工效影响很小。     

基于ARM9的舱外航天服腕部显示器的设计与实现

目的 设计基于ARM9( advanced RISC machines)的舱外航天服腕部显示器,提升舱外服信息显示能力.方法 系统采用基于ARM9核心的S3C2440A处理器作为主控芯片,同时选用液晶显示屏、电阻式触摸屏、摄像头分别作为信息显示装置、控制装置和视频采集装置.通过编写设备驱动程序和应用程序,在显示器上输出视频图像、文本信息并由触摸屏控制信息的显示.结果 根据功能要求设计了系统总体方案,完成了系统软件和显示界面的设计,液晶屏可清晰稳定地显示视频图像和文本信息,触摸屏可灵敏准确地控制信息的显示.结论 腕部显示器可以作为改进舱外航天服信息显示系统的一种可行方案.     

舱外航天服便携式生命保障系统研究进展

随着空间探索的发展,舱外航天服便携式生命保障系统必须具有更优良的性能.本文介绍了国外舱外航天服生保系统的研究进展,主要包括CO2去除和H2O去除等方面的新技术.对各种技术进行了分析、比较.探讨了舱外航天服生保系统的发展趋势.我国载人航天应该采用成熟、可靠的生保技术,同时开展再生式生保技术的研制工作.     

舱外航天服非头戴式话音通讯电路研究

目的 提出一种非头戴式话音通讯方式,设计话音通讯电路.以解决舱外航天服佩戴式通信头戴对头部的束缚及送话器易碰伤嘴角等问题.方法 采用独立式送话器和受话器,将其置于舱外服头盔内合适位置,研究与之匹配的话音放大处理电路,并通过试验,验证非头戴式话音通讯方式的可行性和电路的正确性.结果 话音通讯电路设计合理,与舱外服接口匹配,话音清晰.结论 该研究为探索新的舱外服话音通信方式奠定基础,为舱外服话音通讯系统的改进设计提供依据.     

基于舱外航天服手套基础性工效评价的人体力学指标优选研究

目的探索科学而实用的舱外航天服手套基础性工效评价的人体力学优选指标。方法从人体力学的力量、疲劳、感知觉、活动范围和灵活性5项指标（28项测定指标）对13名青年大学生（6女7男）进行了裸手与戴手套（舱外航天手套模拟件）的手动作业工效研究,并结合人体知识运用统计学方法对5项指标的测试指标进行了优选处理。结果可用握力代表力量,以主观疲劳与行为下降代表疲劳,以内收／外展、弯曲／伸展与旋转代表活动范围,形状感知代表感知觉,拧螺母打结代表灵活性。结论本文结果可为舱外航天手套的评价和性能改善提供基础性资料,具有一定实际意义和应用价值。     

舱外服地面综合监测系统应用软件适应性和一致性设计

目的设计具有良好适应性和一致性的舱外服地面综合监测系统应用软件,满足舱外服地面测试和出舱活动验证试验等多现场地面监控任务的需求。方法从软件系统设计的顶层将适应性和一致性的设计目标分解到各个软件配置项(CSCI),各软件配置项根据要求进行针对性的设计和实现,从而达到系统的总体设计目标。结果项目组开发完成的软件成功应用于各阶段的舱外服研制、测试、人舱服试验和出舱活动训练中,为舱外服系统提供了统一、稳定、可靠的综合性测试平台。结论该系统所遵循的适应性和一致性的设计思想,各软件模块使用的各种技术实现手段,对于今后类似地面监控系统的应用软件设计和开发具有重要的参考意义。     

头低位卧床对眼内压、近视力、视野的影响及其中药防护

目的观察头低位卧床模拟失重对人体眼压、视野、近视力的影响 ,及中药对抗模拟失重的效果。方法 1 0名被试者随机分成对照组和中药组 ,用头低位 - 6° 2 1d卧床模拟失重 ,分别于卧床前、中、后测量两组被试者眼内压、近视力及视野。结果眼内压及近视力在卧床期间呈波动下降趋势 ,两者间存在一定相关性 ;中心视野变化无显著性 ;服中药可在一定程度上防止近视力下降。结论 1 )头低位卧床可引起眼压、近视力下降 ;2 )服中药可在一定程度上对抗模拟失重对近视力的不良影响     

面向航天虚拟操作分析的航天员人体建模与姿态仿真技术

目的建立支持虚拟操作分析的航天员三维人体模型。方法研究了层次化、关节化和参数化人体建模方法;通过CATIA软件建立人体骨骼层、皮肤层和服饰层静态模型,并将其导入到JACK环境当中进行关联处理,赋予人体关节运动特性。结果生成了可根据百分位和各体段参数进行调整的航天员模型,并实现了姿态仿真。结论建立的航天员人体模型具有几何外观特性和基本动力学特性,结合JACK软件环境,可以实现航天操作的可视性、可达性、疲劳度等分析。     

视场角设置对虚拟环境中目标判断的影响

目的探讨不同视场角参数对虚拟环境中目标判断的影响规律 ,找出最佳视场角参数。方法利用自行研制基于PC平台的虚拟现实 (VR)实验系统 ,选定 45名年龄在 2 3～ 5 8岁被试者并完成大小与角度判断的实验设计。首先进行 30 0人次的预实验 ,确定引起虚拟环境中目标判断差错的视场角及相应观察任务的差别等级 ,然后开始单因素、4水平的完全随机正式实验。结果方差分析表明 ,不同的虚拟环境视场角对目标判断的真实性有显著性影响 ,当视场角为 60°时 ,目标判断的正确率最大。结论利用VR技术进行载人航天器工效设计、操作训练或其它任务的研究时 ,应考虑视场角的作用 ,适合目标大小判断的视场角参数值宜取 60°,以便获得最大的工效     

航天员虚拟训练手部操作力模型建立

目的研究一种航天员虚拟训练仿真中手部操作力生成方法。方法假设影响航天员手部操作力的两个因素是合力、合力与扶栏之间夹角,通过设计模拟失重环境下力测量实验进行验证。结果数据分析检验了假设的正确性,并且建立了基于合力、合力与扶栏之间夹角的手部操作力计算模型。结论将本模型应用于航天员虚拟操作训练仿真系统,增强了系统的沉浸感和交互性。     

视放射DTI、DTT改变与视野缺损对照研究

目的 探讨视放射异常磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、弥散张量纤维束追踪成像(diffusion tensor tractography,DTT)改变与视野缺损间的关系.方法 对37例脑内病变累及视放射的患者及20例正常对照组行3.0T磁共振DTI、DTT及视野检查,分析DTI的各向异性(FA)值、表观扩散系数(ADC)值与视野的平均光敏感度(MS)值及平均缺损(MD)值间的关系及视放射纤维束形态改变与视野缺损间的关系.结果 与对照组比较,病变组FA值降低,ADC值升高,差异均有统计学意义(P＜0.001);病变组FA值与MS值呈正相关(r=0.718),与MD值呈负相关(r=0.694);ADC值与MS值呈负相关(r=-0.625),与MD值呈正相关(r=0.538).9例视放射腹束受损表现为双侧视野同上象限偏盲,7例背束及侧束受损表现为双侧视野同下象限偏盲;21例视放射广泛受损表现为双侧视野对称性或不对称性同向偏盲.结论视放射DTI及DTT检查与视野检查结果有高度相关性,可成为评价视放射功能及形态改变的客观指标.     

虚拟乘员舱布局工效学设计中颜色匹配性的实验研究

目的：探讨长期空间飞行乘员舱布局中颜色匹配性的一般规律,为对其进行工效学设计与评价提供基础数据。方法：搭建乘员舱布局虚拟现实工效学实验系统,按工效学一般原则设计一个颜色匹配性选择模板,选用不同年龄段且具有 一定背景知识的专业人员参加实验,利用SPSS8．0软件对所选颜色的色调、饱和度、明度指标及配色总数进行统计分析。结果：在对舱内视觉环境所涉及的主要布局颜色(柜面、地板、大扶手、井字架等8类）选择后,每一次得到的整体颜色搭配色调总数的均值为5种,并且色调总数服从正态分布。大约50％以上被试者对所给出的单项取色爱好基本认可,但其明度和饱和度均比模板中值略大于一点。此外,颜色匹配选择虽然离散,却仍存在共同性。结论：当进行长期飞行的载人航天器乘舱内颜色匹配性工效学设计时,总体色调须突出冷、暖色调结合,同时搭配色调总数不宜过多,即控制在5类以上,这时对人的心理认同感较好。     

BLSS中光藻反应器的模型与仿真实验研究

目的 对生物再生式生命保障系统(BLSS)中的绿藻培养单元--光藻反应器(LABR)的数学模型和计算机仿真模型进行研究.方法 运用系统动力学和化学计量学原理,在实验数据的基础上建立LA-BR系统的数学模型,进而建立其仿真模型,进行计算机实验,模拟系统在不同参数下的动态.结果 模型的有效性检验表明,本文所建立的LABR的数学模型和仿真模型是有效的,可用于LABR进一步的深入研究.结论 通过对LABR模型的仿真实验研究,可以大大减少实际研究所需时间和投入,为对BLSS中的其他子系统的类似研究提供理论和方法上的借鉴.