[實(shí)用新型]一種艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520443553.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN204718794U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許淑惠;劉曉睿;侯文國;石文;吳楨貞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 白改芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種航天服的檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

作為航天員在艙外活動(dòng)中的最重要生命保護(hù)裝備，艙外航天服在其使用過程中，其失效的基本表現(xiàn)形式是“手臂的活動(dòng)使上肢彎曲，多次彎曲致使材料疲勞，材料疲勞達(dá)到一定程度時(shí)最終造成漏氣”。所以對(duì)于航天服的研制，預(yù)先知道航天服上肢的彎曲相關(guān)部件的壽命是尤為重要的。

目前的研究在普遍采用的較為可靠的辦法是通過試驗(yàn)的方法獲取能表征其壽命的數(shù)據(jù)。由于航天服上肢的活動(dòng)壽命都在數(shù)十萬次的級(jí)別，所以用人工試驗(yàn)的方法獲取航天服壽命數(shù)據(jù)顯然是不可取的。目前對(duì)于獲取數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)裝置的研究包括：

論文“航天服柔性單關(guān)節(jié)測試系統(tǒng)的研究，機(jī)械制造，2008(3)”設(shè)計(jì)了航天服柔性單關(guān)節(jié)測試系統(tǒng)，系統(tǒng)采用外置式直接測量方法，具有兩個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，兩個(gè)移動(dòng)自由度由導(dǎo)軌-滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)自由度處安裝有光電碼盤測量關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，末端安裝有力矩傳感器測量關(guān)節(jié)阻尼力矩。該裝置采用導(dǎo)軌-滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)航天服上肢單關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，用于柔性關(guān)節(jié)阻尼力矩的檢測。這種裝置也能驅(qū)動(dòng)航天服的一個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，但是速度緩慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其本身的壽命低于航天服的運(yùn)動(dòng)壽命，顯然不能用于航天服運(yùn)動(dòng)壽命的檢測試驗(yàn)；

發(fā)明專利CN102303315B公開了一種氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)二自由度柔性機(jī)械臂裝置和控制方法，其中裝置包括柔性機(jī)械臂本體、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分和控制部分。柔性機(jī)械臂本體一端為自由端，另一端為固定端，固定端通過擺動(dòng)法蘭盤機(jī)械連接裝置安裝在擺動(dòng)氣缸的擺動(dòng)法蘭盤上。擺動(dòng)氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由光電編碼器檢測，無桿移動(dòng)氣缸的位移由線性光柵尺檢測。在柔性機(jī)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(qū)動(dòng)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(jī)械臂的振動(dòng)。該裝置涉及直線運(yùn)動(dòng)與平面移動(dòng)，不能直接應(yīng)用于艙外航天服上肢運(yùn)動(dòng)壽命測試。

航天服上肢包括肩關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)兩個(gè)重要部位，都是由高抗拉強(qiáng)度，但不可彎曲和壓縮的材料制作，通過多片材料構(gòu)成平褶式、波紋式或者橘瓣式結(jié)構(gòu)使其可以彎曲。在進(jìn)行艙外航天服上肢運(yùn)動(dòng)壽命測試時(shí)，用外力驅(qū)動(dòng)彎曲關(guān)節(jié)，模擬人的上肢運(yùn)動(dòng)，但是由于服裝上肢內(nèi)部沒有手臂，肩關(guān)節(jié)及肘關(guān)節(jié)被彎曲或伸展時(shí)，其運(yùn)動(dòng)的中心會(huì)發(fā)生隨機(jī)變化，與人穿戴航天服時(shí)手臂帶動(dòng)航天服上肢運(yùn)動(dòng)時(shí)情形不一致，造成試驗(yàn)結(jié)果不可靠。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置，旨在使得對(duì)艙外航天服上肢運(yùn)動(dòng)的壽命試驗(yàn)過程中，其力矩傳遞更加接近實(shí)際使用狀態(tài)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案具體為：

一種艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架和設(shè)于所述機(jī)架底板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)；其中：

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括肩部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和肘部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述固定機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架底板的中心，所述肩部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述肘部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別置于所述固定機(jī)構(gòu)的兩側(cè)；

艙外航天服上肢安裝于所述固定機(jī)構(gòu)，所述艙外航天服上肢內(nèi)置有關(guān)節(jié)臂。

在上述艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置中，所述關(guān)節(jié)臂包括依次相連的肩部固定臂、上臂軸套、上臂軸和小臂，兩端的肩部固定臂和小臂分別通過肩部驅(qū)動(dòng)軸和腕部驅(qū)動(dòng)軸插入所述肩部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述肘部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線軸承內(nèi)。

在上述艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置中，所述肩部固定臂通過第一連接單元與肩部驅(qū)動(dòng)軸相連接，所述第一連接單元包括肩部驅(qū)動(dòng)盤和肩部法蘭，所述肩部驅(qū)動(dòng)軸焊接于所述肩部驅(qū)動(dòng)盤的第一側(cè)的圓心處，所述肩部驅(qū)動(dòng)盤沿圓周方向分布有若干通孔，所述肩部法蘭的第一側(cè)分布有位置和尺寸均與所述通孔相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，螺釘一穿過與其匹配的通孔、螺紋孔結(jié)構(gòu)，將所述肩部驅(qū)動(dòng)盤和所述肩部法蘭相連接。

在上述艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置中，所述肩部法蘭的第二側(cè)中心設(shè)有凹槽，在凹槽內(nèi)沿圓周方向分布有用于與肩部固定臂相連接階梯狀沉孔。

在上述艙外航天服上肢關(guān)節(jié)壽命試驗(yàn)裝置中，所述肩部固定臂為階梯狀圓柱一，所述階梯狀圓柱一的大端圓柱的端面上沿圓周方向分布于若干個(gè)螺紋孔m，螺紋孔m的位置和尺寸均與所述肩部法蘭階梯狀沉孔相對(duì)應(yīng)，沉頭內(nèi)六角螺釘一穿過與其匹配的螺紋孔m、階梯狀沉孔結(jié)構(gòu)，將所述肩部法蘭與所述肩部固定臂相連接，所述階梯狀圓柱一的小端端頭設(shè)有用于和上臂軸套相連接的徑向通孔a。