艙外航天服手臂關(guān)節(jié)阻尼力矩測試.pdf

1、神舟六號已成功完成“兩人多天”飛行，預(yù)計(jì)明年發(fā)射的神舟七號將實(shí)現(xiàn)航天員的艙外行走。神六總顧問戚發(fā)軔說：“神七將在神六的基礎(chǔ)上解決兩大難題，艙外航天服(神六是艙內(nèi)服)和氣閘艙?！?br>　　目前艙外服的設(shè)計(jì)加工已基本完成，但更重要的是對其進(jìn)行全面的地面測試。艙外服較艙內(nèi)服的難點(diǎn)在于提供更多防護(hù)的同時還要具備良好的活動性能，以保證航天員順利完成艙外作業(yè)任務(wù)，因此航天服活動性，特別是上肢活動性測試裝置是必不可少的。
　　2002年德宇航

2、-哈工大聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室與中國航天醫(yī)學(xué)工程研究所合作，研制出國內(nèi)第一套艙內(nèi)航天服手臂關(guān)節(jié)力矩測試裝置。本課題保持其機(jī)械和硬件部分不變，主要解決五自由度艙外服手臂（艙內(nèi)為三自由度）的運(yùn)動學(xué)和靜力學(xué)算法問題，并對軟件部分進(jìn)行擴(kuò)展，使其同時具備對艙內(nèi)/外航天服手臂的測試能力。
　　由于航天服手臂長度不是常值，而是肘關(guān)節(jié)角度的正切函數(shù)，因此無法采用解析方法求解其逆運(yùn)動學(xué)，而艙外服手臂較艙內(nèi)多兩個自由度又使得在艙內(nèi)所采用的查表法在算法原理、內(nèi)存占

3、用量和計(jì)算量上均無法滿足艙外服的要求。本文通過將位置、姿態(tài)轉(zhuǎn)換為相對誤差并同時進(jìn)行控制的方法解決了算法原理問題；通過將表的生成和查詢分為前四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)兩個獨(dú)立的部分，使內(nèi)存占用量和計(jì)算量僅為艙內(nèi)的幾十分之一，從而解決了算法可行性和實(shí)時性的問題。通過圖形工作站驗(yàn)證，該算法在計(jì)算精度和實(shí)時性上均能滿足測試系統(tǒng)的要求。
　　艙外服的另一個不同之處在于手臂各段質(zhì)量較大，因此在計(jì)算關(guān)節(jié)阻尼時必須對其進(jìn)行重力補(bǔ)償。本文采用簡化模型和實(shí)驗(yàn)校