[發明專利]一種模擬低重力環境下穿戴人員負載實驗的裝置

有效

• 申請號: 201811630865.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109592084B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 戴躍洪;石三川;秦開宇;李照陽;周豐
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發明公開了一種模擬低重力環境下穿戴人員負載實驗的裝置，涉及航空實驗模擬技術領域，本發明專利是為了解決在低重力環境下，模擬穿戴人員在月球表面使用工具或者采集物質狀況。本發明包括高穩定性支架結構、恒拉力裝置、繩索、特殊動滑輪組件、水平移動調節平臺、鎖定裝置、外骨骼十一懸掛點、安全防護裝置，其中恒拉力裝置固定在地面，在水平移動調節平臺上有一組特殊動滑輪組，繩索起始段與恒拉力裝置連接，經過高穩定性支架結構邊緣特殊動滑輪和位于水平調節平臺上特殊動滑輪組，連接至負載或者外骨骼裝置，通過鎖定裝置鎖定水平調節平臺位置，以及通過鎖定裝置鎖定懸掛點，在恒拉力裝置處有安全防護裝置和彈簧減震裝置。

技術領域

本發明涉及航空實驗模擬技術領域，更為具體地講，是一種用于模擬在低重力環境下穿戴人員自身以及攜帶負載的情況。

技術背景

對于星表作業采集收集礦物等活動，要求穿戴人員能在低重力環境下能精確熟練的行走、使用工具、搬運負載等，在地面訓練種通常使用失重飛行法或者水浮法來模擬低重力環境下狀況，在這些地面訓練方式下對于訓練空間和時間有較大的限制，其中還有通過主動懸吊補償重力方法，但對于負載控制系統復雜度高、難度大。如圖1所示：本發明基于一種高穩定支架結構包括特殊動滑輪結構設計，以及對于穿戴人員外骨骼處符合人體需求的十一點懸掛點設計，提出一種被動重力補償系統，在該裝置設計下，各懸掛點間不會相互影響，同時提供獨立的負載懸掛點，模擬穿戴人員搬運負載情況。

發明內容

本發明的目的就是針對上述問題，提供一種整體結構簡單、穩定性高、操作性簡單、安全可靠的低重力環境下穿戴人員負載實驗裝置。在實驗裝置下能安全模擬低重力環境，穿戴人員行走以及搬運負載時狀況。

本發明包括高穩定性支架結構、恒拉力裝置、繩索、特殊動滑輪、水平移動調節平臺、鎖定裝置、外骨骼十一懸掛點、安全防護裝置，恒拉力裝置固定在地面，在水平移動調節平臺上有一組特殊動滑輪，繩索起始段與恒拉力裝置連接，經過高穩定性支架結構邊緣特殊動滑輪和位于水平調節平臺上特殊動滑輪，連接至負載或者穿戴人員外骨骼裝置，通過鎖定裝置鎖定水平調節平臺位置，以及通過鎖定裝置鎖定懸掛點，在恒拉力裝置處有安全防護裝置，以保證物體不會突然墜落損耗以及保證測試人員安全。穩定性支架結構與恒拉力裝置固定在地面，一組特殊動滑輪鎖定在高穩定支架結構上方框架邊緣，另一組特殊動滑輪鎖定在水平移動調節平臺，繩索通過兩組特殊動滑輪，起始段連接恒拉力裝置，恒拉力裝置內部有減震彈簧，用于緩沖吊重運動沖擊，減小恒拉力裝置對人體肢體運動阻礙，繩索末端連接負載。高穩定支架結構，具有高穩定性特點，能正常搭載外骨骼的穿戴人員以及負載，不會影響穿戴人員運動。水平移動調節平臺位于高穩定性支架結構上方，可在高穩定性支架結構上方在水平方向移動，通過鎖定裝置鎖定水平方向位置。位于水平移動調節平臺上的特殊動滑輪可沿水平移動調節平臺軸向運動，位于高穩定性支架結構上方邊緣上的特殊動滑輪可沿支撐桿件軸線運動，特殊動滑輪通過鎖定裝置固定在需要位置。通過水平移動調節平臺以及位于其上的特殊動滑輪，按照外骨骼懸掛點構成十一點懸掛點，這些懸掛點從人體各關節平衡處出發，滿足穿戴人員人體各種姿態需求，繩索起始段連接恒拉力裝置，通過特殊動滑輪末端連接懸掛點。特殊動滑輪結構為橢圓形，通過電機調節旋轉角度，以此影響從此通過的垂直繩索水平面上微小運動來使得繩索拉伸點跟隨懸掛點運動。恒拉力裝置分別提供外骨骼和穿戴人員以及實驗負載相應懸掛力，以模擬在地球條件下穿戴人員在月球表面只有六分之一的重力情況。安全防護裝置位于恒拉力裝置，當繩索拉長超過一定范圍或者繩索速度超過一定范圍便會鎖定繩索，防止懸掛裝置掉落，保證實驗穿戴人員負載安全。