目的研究人服匹配因素（包括肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心位置、人服幾何匹配度）對人服典型關(guān)節(jié)耦合運(yùn)動(dòng)的影響,了解人服耦合力學(xué)特性。方法采用內(nèi)置式測量方法進(jìn)行試驗(yàn),受試者穿戴航天服上肢組件在負(fù)壓艙內(nèi)指定位置完成肘關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng),使用慣性運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)與壓力測量系統(tǒng),分別采集人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與人服接觸力的數(shù)據(jù),并對測量結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果人服耦合運(yùn)動(dòng)受到人服匹配因素的影響,受試者在4個(gè)位置肘關(guān)節(jié)屈曲40°時(shí)的平均力矩分別為3.7565N·m、2.8561N·m、2.9113N·m和4.0129N·m,屈曲過程消耗的能量平均為1.769J、1.565J、1.176J和1.982J。航天服關(guān)節(jié)阻尼力矩與圍度比線性相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.7315。結(jié)論航天服關(guān)節(jié)中間位置與人體肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心匹配時(shí)活動(dòng)性能較好,較小的前臂圍著服工況運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的關(guān)節(jié)阻尼力矩較小,人服耦合力學(xué)特性與人服匹配因素密切相關(guān)。 

【文章來源】：航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2020,33(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

負(fù)壓艙原理

出艙活動(dòng)時(shí)上肢運(yùn)動(dòng)較頻繁，肘關(guān)節(jié)是上肢最關(guān)鍵的關(guān)節(jié)之一，因此本試驗(yàn)基于肘關(guān)節(jié)開展研究。從航天服的設(shè)計(jì)角度來講，在一定范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，航天服左上肢關(guān)節(jié)與右上肢關(guān)節(jié)給人體帶來的阻力應(yīng)是對稱的。右手為一般人的慣用手，本試驗(yàn)選擇測量右手肘關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)的人服接觸力。通過預(yù)試驗(yàn)在右手的各位置分別使用壓力測量系統(tǒng)進(jìn)行測量，確定了肘關(guān)節(jié)屈曲運(yùn)動(dòng)時(shí)人服接觸力的主要分布區(qū)域，在右臂上設(shè)置了如圖2所示的5個(gè)測量區(qū)域，其中測量區(qū)域1～4為前臂內(nèi)側(cè)區(qū)域，利用中指與手臂內(nèi)側(cè)面長度進(jìn)行定位，測量區(qū)域5利用大拇指定位，每個(gè)區(qū)域粘貼一塊FSR406傳感器。1.4 操作步驟

根據(jù)航天服關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)特征，人體肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心一般處在單個(gè)波紋的中間。如圖3所示，在波紋關(guān)節(jié)設(shè)置了A、B、C和D共4個(gè)不同的旋轉(zhuǎn)中心位置（以下簡稱位置A、B、C和D），分別測量各位置與艙壁法蘭的距離，通過限制人體肘關(guān)節(jié)與艙壁法蘭的距離來準(zhǔn)確定位。試驗(yàn)前按規(guī)定的方法穿戴、粘貼并標(biāo)定好相關(guān)設(shè)備，受試者在指導(dǎo)下完成肘關(guān)節(jié)屈曲動(dòng)作，運(yùn)動(dòng)時(shí)人服在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，盡量消除重力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。每位受試者重復(fù)試驗(yàn)5次，慣性運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)與壓力測量系統(tǒng)分別記錄試驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)與接觸力的數(shù)據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3590785