[發明專利]宇航員訓練器

無效

• 申請號: 200710072348.1
• 申請日: 2007-06-13
• 公開（公告）號: CN101070096A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 張立勛;王克義;王嵐;楊勇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種宇航員訓練器，屬于航天生命科學領域。

(二)背景技術

醫學理論、實驗和事實已經證明，在失重狀態下宇航員要面對與地面不同的惡劣太空環境，這些環境因素可能導致宇航員的航天運動病、骨骼與肌肉結構和功能變化、心血管系統功能紊亂、感覺-運動功能遲緩、睡眠周期紊亂、情感抑郁等一系列生物醫學和心理方面的問題，嚴重者甚至可能威脅到宇航員的生命。所以為了盡可能地減輕無重狀態對宇航員造成的影響，這需要通過一個循環漸進的訓練過程，使在訓練器產生的“模擬重力環境”下宇航員能夠不斷地鍛煉自身的機能，并最終能夠較好地適應太空環境，降低太空環境對人體的影響。

目前，國內外相關專利主要有以下幾種：

專利號為94104348.7的專利名稱為“解決失重影響的方法”的發明專利闡述了，在航天飛行器中利用磁場磁效應的相吸特性產生人工重力，該方法不但難以實現，而且不能提供步態運動訓練，僅是一個人工重力場而已；申請號為200510119864.6的專利名稱為“宇航太空仿地球狀態作業運動服”的發明專利闡述了，用皮筋或伸拉性材料制成的作用在人體上的太空服裝，以此來產生壓迫感，該服裝中皮筋或伸拉性材料的拉力并不是可控的，同時也無法實現步態運動訓練。專利號為02251613.1的專利名稱為“下肢康復訓練機器人”的實用新型闡述了，通過一套人體站立重力平衡系統和步態與姿態協調機構的有序動作使患者在站立情況下模擬正常人的步伐規律，進行肌肉鍛煉和行走功能訓練。該系統無法產生人工重力，同時系統比較龐大，無法適應太空環境。專利號為WO03035184的專利名稱為“閉環力控制體重支撐系統”的發明專利闡述了，通過一根上拉繩連接束具來用于減重，力閉環控制方式可以調節減重的大小，但其無法建立人工重力，功能單一。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠產生重力場效果，滿足太空環境下模擬重力場需要的宇航員訓練器。

本發明的目的是這樣實現的：它包括框架，在框架的四角各設置一套繩索牽引驅動機構，四個繩索牽引驅動機構的繩索連接在一個腰帶上，在框架的下部設置一臺跑步機；所述的繩索牽引驅動機構是由固定在框架中間的帶有編碼器的伺服電機、減速器、滾輪，安裝在框架下方的拉力傳感器、定滑輪及其角度傳感器、過輪及其角度傳感器，一端固定并繞在滾輪上、另一端繞過定滑輪與腰帶相連的繩索組成，在滾輪與定滑輪之間的繩索上串接有拉力傳感器。

本發明還有這樣一些結構特征：

1、所述的繩索牽引驅動機構中的過輪連接桿上連接有拉力彈簧，連接桿的另一端可繞支撐點轉動且其上安裝有角度傳感器。

2、所述的四個繩索牽引驅動機構的4根繩索斜向下交叉布置，由4個連接扣與腰帶連接。

3、所述的繩索牽引驅動機構中拉力傳感器與通過定滑輪的繩索沿垂直方向連接。

4、所述的繩索牽引驅動機構中的定滑輪安裝在可轉動的垂直軸上，其角度傳感器安裝在垂直軸的一端。

本發明的航天員訓練器由框架、4個繩索牽引驅動機構、腰帶和1臺跑步機組成；型材構成的框架用于支撐作用；每一個繩索牽引驅動機構都是由帶有編碼器的伺服電機、減速器、滾輪、繩索、拉力傳感器、定滑輪及角度傳感器、過輪及角度傳感器、連接板和連接扣組成，用于產生模擬重力；腰帶用于固定受訓者；跑步機用于實現受訓者的步態運動。繩索牽引驅動機構中的定滑輪除了起到支撐繩索的作用外，整體還可以繞垂直軸轉動，通過其上的角度傳感器對其進行角度測量；繩索牽引驅動機構中的過輪靠彈簧的拉力始終與繩索接觸，當繩索繞定滑輪轉動時，過輪可以沿繩索移動，過輪連接桿支撐點轉動，利用其上的角度傳感器可以測量繩索所繞的角度；4根繩索斜向下交叉布置，由4個連接扣與腰帶連接，用于產生模擬重力；所述的繩索牽引驅動機構中拉力傳感器是與通過定滑輪的繩索沿垂直方向連接的。

工作初，受訓者先站立在跑步機上，將腰帶固定其腰部。然后在跑步機帶動下進行步態運動的同時，利用力和位置閉環控制各根繩索的拉力，由它們所形成的合力產生重力場的效果，滿足太空環境下模擬重力場的需要。本發明能夠在微重力條件下模擬重力場，用于鍛煉宇航員的自身機能，從而避免在失重狀態宇航員執行任務過程中患得航天運動病。本發明也可做康復設備使用。

(四)附圖說明

圖1是本發明的結構圖；

圖2是繩索驅動機構的結構圖；

圖3是圖1的俯視圖；

圖4是圖1的左視圖。

(五)具體實施方式