[實用新型]一種用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置

有效

• 申請號: 201520175688.7
• 申請日: 2015-03-26
• 公開（公告）號: CN204461740U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 許淑惠;侯文國;石文;吳楨貞
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 柳江

技術領域

本實用新型涉及艙外航天服的壽命實驗裝置，具體涉及一種用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置。

背景技術

艙外航天服是航天員艙外活動中的最重要生命保護裝備。在航天服的使用周期中，航天服上肢包括肩關節與肘關節兩個重要部位，都是用多層織物采用疊褶或平褶波紋結構使其可以彎曲，同時，在肘關節附近設置了軸承提供一定角度旋轉的自由度。在保證自由度的同時還要通過織物實現密封。因此手臂部分的活動往往使上肢多次彎曲致使材料疲勞最終造成漏氣而失效。所以在航天服研制中，對上述關鍵部位的部件進行壽命試驗是非常必要的。

由于航天服上肢的活動壽命都在數十萬次以上，所以人工試驗的方法獲取航天服壽命數據顯然是不可取的。如何能夠更快速、準確地獲得對艙外航天服的關節運動部位的壽命試驗結果，目前主要有以下幾種方式：

文獻“航天服柔性單關節測試系統的研究”，機械制造，2008(3)，設計了航天服柔性單關節測試系統，系統采用外置式直接測量方法，具有兩個移動和一個轉動自由度。兩個移動自由度由導軌-滑塊機構來實現，轉動自由度處安裝有光電碼盤測量關節的轉動角度，末端安裝有力矩傳感器測量關節阻尼力矩。該裝置采用導軌-滑塊機構驅動航天服上肢單關節驅動，用于柔性關節阻尼力矩的檢測。這種裝置也能驅動航天服的一個關節運動，但是速度緩慢，結構復雜，其本身的壽命低于航天服的運動壽命，顯然不能用于航天服運動壽命的檢測試驗。

發明專利(CN102303315B)公開了一種氣動驅動二自由度柔性機械臂裝置和控制方法，該裝置包括柔性機械臂本體、氣動驅動部分和控制部分。柔性機械臂本體一端為自由端，另一端為固定端，固定端通過擺動法蘭盤機械連接裝置安裝在擺動氣缸的擺動法蘭盤上。擺動氣缸的轉動角度由光電編碼器檢測，無桿移動氣缸的位移由線性光柵尺檢測。在柔性機械臂固定端粘貼有多片壓電陶瓷片分別作為壓電片傳感器和壓電驅動器，自由端安裝一只加速度傳感器。壓電傳感器或加速度傳感器可檢測柔性機械臂的振動。但是該裝置涉及直線運動與平面移動，不能直接應用于艙外航天服上肢肩關節和肘關節運動壽命測試。

因此，目前的測試裝置普遍存在通用性不強的缺陷，且安全性亟待改善，而且試驗過程易對宇航服上肢產生損壞。并且測試難度普遍較大、操作較費事，而且對不同種類不同尺寸的艙外航天服上肢進行測試時，往往需人工進行調整測試，準確性亟待提高。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置，旨在實現對艙外航天服上肢的肩關節和肘關節運動壽命的快速試驗。

本實用新型采用的技術方案具體為：

一種用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置，包括機架、驅動單元和旋轉部，所述驅動單元設于所述機架，所述機架上連接有航天服上肢，所述航天服上肢通過法蘭單元與所述旋轉部連接，所述旋轉部與所述驅動單元相連接。

在上述用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置中，所述機架包括機架主體、底板和上肢固定架，所述底板固定于所述機架主體，所述驅動單元和所述上肢固定架設于所述底板。

在上述用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置中，所述驅動單元為氣動驅動機構，所述氣動驅動機構通過轉動圓盤與所述旋轉部相連接。

在上述用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置中，所述旋轉部包括第一旋轉單元和第二旋轉單元，所述法蘭單元包括第一法蘭和第二法蘭，所述第一旋轉單元、第二旋轉單元分別通過所述第一法蘭、所述第二法蘭與所述航天服上肢的第一關節部和第二關節部相連接，所述第一關節部和所述第二關節部分別置于所述上肢固定架的第一側和第二側。

在上述用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置中，所述第一旋轉單元包括第一連接桿件、第二連接桿件和第一直線軸承組件，所述第一連接桿件的第一端與所述驅動單元相連接，所述第一直線軸承組件包括第一帶座直線軸承和第一帶法蘭直線軸承，所述第一連接桿件的第二端與所述第一帶法蘭直線軸承相連接，所述第一帶法蘭直線軸承通過所述第二連接桿件與所述第一帶座直線軸承相連接，所述第一帶座直線軸承通過第一法蘭連接至所述第一關節部。

在上述用于艙外航天服的關節運動壽命測試裝置中，所述第一帶座直線軸承中貫穿有第一驅動桿，所述第一驅動桿通過所述第一法蘭與所述第一關節部相連接,所述第一關節部通過軸承夾緊環與所述上肢固定架相連接。