一、航天员舱外活动的工效学问题（论文文献综述）
牛希[1]（2018）在《基于步态行走的先进航天服关节性能仿真与实验研究》文中研究说明随着载人航天工程的深入发展,我国将进行星表探测任务。舱外航天服是载人航天领域必不可少的防护装备,它不仅要为航天员提供基本的生命保障,还应具备良好的活动性能,特别是下肢关节的活动性能,这就需要在舱外航天服研制过程中对其性能进行检验和评价。本文对航天服的髋关节设计、髋关节性能仿真与实验进行了较为深入系统的研究。建立了航天员下肢系统的几何模型,运用D-H模型方法对航天员下肢系统进行了正、逆运动学分析,基于拉格朗日方法对下肢系统进行了动力学分析,通过Matlab仿真获得了下肢各关节的力矩-时间曲线,为航天服关节设计、性能分析和优化提供了理论依据。分析了航天服关节设计中的设计要求,根据髋关节生理结构及运动特点,基于仿生学原理,提出了一种套接式航天服髋关节设计方案,该方案兼具软式关节质量轻和硬式关节容积波动小的优点;基于Preisach迟滞模型,对航天服髋关节的力学迟滞特性进行了分析和预测。运用ADAMS-ANSYS刚柔耦合技术对航天服性能进行了仿真研究,创建了航天员下肢系统多刚体模型,利用ADAMS对未着服航天员进行了仿真分析;通过ANSYS创建航天服模态中性文件并导入到ADAMS中,利用刚性区域和耦合技术将航天服柔性体和下肢刚性体连接,对其进行了仿真分析。通过分析比较,验证了文中提出的基于刚柔耦合技术的航天服关节性能仿真方法的可行性与有效性。研制了航天服髋关节性能实验系统,详细设计了实验系统的机械结构,完成了传感器的选型,搭建了数据采集系统。该实验系统能够对航天服髋关节运动过程中的阻力矩和关节运动范围进行测量,实验系统中消除了着服下肢组件的重力影响,提高了测量的准确度,为检验、评价和优化航天服髋关节性能提供了重要依据。本论文设计的套接式舱外航天服髋关节、提出的基于刚柔耦合技术的航天服关节性能仿真方法、研制的航天服髋关节性能实验系统为舱外航天服的研制工作提供了有效的平台和工具,具有一定的理论意义和较重要的工程实用价值。
侯文国[2]（2016）在《基于外驱动内置臂的航天服上肢寿命试验系统》文中指出舱外航天服肩关节与肘关节是由多层织物构成的叠褶或平褶波纹结构,在肘关节附近设置了轴承提供一定角度旋转的自由度,通过织物密封保证充气压力。在可靠性与活动能力之间的折衷是航天服设计的关键。在舱外航天服的使用中,手臂的活动使上肢多次弯曲致使材料疲劳,最终造成漏气而失效是必然的。因此在舱外航天服研制和使用中预先知道舱外航天服重要部件的寿命是非常重要的。采用人工方法对舱外航天服上肢进行寿命试验效率低,且试验数据不易获得。研制基于外驱动机械臂的舱外航天服上肢寿命试验系统代替人手臂对舱外航天服上肢进行寿命试验,可以快速准确的进行舱外航天服上肢寿命试验。由于舱外航天服上肢内部空间狭小,且内部织物易受损伤,仿人机械臂能否模仿人手臂带动舱外航天服上肢实现数万次弯曲、伸展运动,是实现舱外航天服上肢寿命试验的关键。论文针对舱外航天服上肢的使用特点,运用D-H方法建立舱外航天服上肢数学模型并进行了运动学分析,应用Matlab完成了舱外航天服上肢运动轨迹仿真。在此基础上,研究并讨论了多种方式的仿人手臂驱动装置,最终设计了双摆动气缸分别驱动舱外航天服上肢的肩关节与肘关节,实现上肢肩关节和肘关节的弯曲、伸展运动；研制了被动式内置可伸缩机械臂改进了舱外航天服上肢的运动质量,并且可以适应不同尺寸的航天服。用压力传感器、气动控制阀以及NI板卡构建了舱外航天服上肢寿命试验气路系统以及测控系,采用Labview软件编写了系统的测控程序。经过实际使用,证明舱外航天服上肢寿命试验系统可以完成预期目标,验证了以被动内置机械臂结合外部驱动的试验系统能够实现舱外航天服上肢的寿命试验。论文的研究结果对于舱外航天服材料耐用性以及舱外航天服可靠性研究具有重要的应用价值。
黄伟芬,田志强,王春慧[3]（2015）在《航天器人控交会对接系统工效学要求与评价技术研究及实践》文中提出从人-系统整合的角度分析提出了工效学要求指标体系,通过试验研究确定了工效学要求,基于小样本理论和可靠性试验方法建立了复杂人控回路工效学评价方法。对人控交会对接系统工程设计开展了系统级评价试验,重点评估了航天器显控系统与人的能力匹配性;结合神舟八号与天空一号自动对接过程中下传的电视图像分析确定了人控交会对接适宜的光照环境;通过神舟九号和神舟十号载人航天飞行任务中人控交会对接试验,验证了工效学要求的合理性和工效学评价结果的正确性。最后提出了我国空间站任务阶段航天器人控交会对接系统工效学研究的重点。
李静文,丁立,杨爱萍[4]（2012）在《航天员舱外活动生物力学仿真及验证》文中进行了进一步梳理目的目前航天员舱外活动所建的航天员生物力学模型缺乏人体解剖信息,且未见合理的验证方法;本文旨在给出相应解决方法,为航天员舱外活动仿真的进一步应用提供依据。方法选取典型舱外活动实例,建立带有肌肉作用力的航天员上肢反向运动学、动力学模型并进行仿真计算;利用运动学结果驱动OpenGL软件生成动画,实现运动学验证,进而辅以实物模型完成模型的动力学验证。结果运动学验证表明计算结果的正确性,动力学验证及仿真所得两块肌肉力结果的平均相对误差分别为14.54%和0.91%。结论本文建立了合理的航天员上肢模型,并进行了仿真计算;该仿真结果可信,提出的验证方法可行,为航天员舱外活动的生物力学仿真及验证提供支持。
张楠楠,田寅生,徐欢,丁立[5]（2011）在《航天员舱外活动中典型动作的分类统计与分析》文中认为目的用统计学方法分析航天员舱外活动（EVA）典型动作工效学问题,为下一步EVA提供参考。方法依据NASA对19651997年间EVA的描述,将编年体数据进行编辑,建立数据库,分析EVA典型动作及航天员主观感受涉及的工效学问题。结果统计发现,开关舱门、螺栓连接、连接断开接头、更换设备动作较多;脚限位器固定、沿扶手行走、按按钮、运输货物、敲击动作较少。主观感受中最常见问题是冷;其次是出舱活动累,难度大,工具使用不便;最后是眼睛不适及手套灵活性问题。结论本研究对于EVA相关的任务预研、地面训练、工效实验和航天员动作仿真具有参考价值。
陈金盾,刘伟波,姜国华,张晓铀,陈欣,王立东[6]（2010）在《载人登月的航天医学工程问题》文中研究表明载人登月与近地轨道载人飞行相比,将会遇到许多新的医学、心理学、工效学、登月服技术等医学工程问题。研究和解决这些问题是航天医学工程发展的重要任务。结合美、俄载人登月和月球居留的研究情况,重点分析载人登月与月面舱外活动中人的工作能力、压力制度选择、乘组组成、航天员选拔训练、航天员医监医保、心理健康维护、营养食品保障、环境医学和工效学、登月服技术等医学工程问题及解决思路,提出下一步研究的方向和重点。
杨爱萍,杨春信[7]（2008）在《基于Kane方法的宇航员舱外活动仿真》文中认为简要回顾了宇航员舱外活动计算机仿真现状,基于Kane方法给出了应用多刚体系统动力学求解人体运动的递推公式及步骤。针对STS-63飞行中的宇航员搬运大质量载荷任务,建立了简化的宇航员上肢运动模型,对上肢末端做矢状面内的匀速圆周运动过程进行了分析,得到关节运动及动力学参数随时间的变化关系,并与相关标准进行了比较。
杨爱萍,杨春信[8]（2007）在《基于Kane方法的宇航员舱外活动仿真》文中认为简要回顾了宇航员舱外活动计算机仿真现状,基于 Kane 方法给出了应用多刚体系统动力学求解人体运动的递推公式及步骤．针对 STS-63飞行中的宇航员搬运大质量载荷任务,建立了简化的宇航员上肢运动模型,对上肢末端做竖直面内的匀速圆周运动过程进行了分析,得到关节运动及动力学参数随时间的变化关系,并与相关标准进行了比较．
周前祥[9]（2006）在《载人航天飞行任务中照明设计工效学的研究进展》文中提出为提高载人航天飞行过程中航天员的工作效率,进行飞船舱内外照明工效学设计十分必要。根据国内外相关的文献资料,本文分析总结了飞船舱内、外照明工程设计时应考虑的主要因素、设计指标、照度值等方面的研究成果。在此基础上,提出了几点看法以供讨论。
周前祥[10]（2006）在《人机整合出舱活动的模拟失重试验技术研究进展》文中研究表明
二、航天员舱外活动的工效学问题（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、航天员舱外活动的工效学问题（论文提纲范文）
（1）基于步态行走的先进航天服关节性能仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 航天服研究现状 |
| 1.4.2 航天服关节性能仿真与实验研究现状 |
| 1.5 研究内容与章节安排 |
| 第二章 航天员下肢系统运动学和动力学分析 |
| 2.1 航天员下肢系统几何模型 |
| 2.2 航天员下肢系统运动学分析 |
| 2.2.1 正运动学分析 |
| 2.2.2 逆运动学分析 |
| 2.3 航天员下肢系统动力学分析 |
| 2.3.1 下肢系统动能 |
| 2.3.2 下肢系统势能 |
| 2.3.3 下肢系统动力学方程 |
| 2.4 基于Matlab的航天员下肢系统动力学仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 航天服髋关节设计研究 |
| 3.1 航天服关节设计基础 |
| 3.1.1 设计要求 |
| 3.1.2 结构形式 |
| 3.1.3 技术路线 |
| 3.2 航天服髋关节结构设计 |
| 3.2.1 人体髋关节分析 |
| 3.2.2 航天服髋关节结构设计 |
| 3.3 航天服髋关节力学迟滞特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 航天服关节性能仿真研究 |
| 4.1 航天员下肢系统三维模型 |
| 4.2 未着服航天员下肢系统仿真分析 |
| 4.2.1 模型导入与属性设置 |
| 4.2.2 约束定义 |
| 4.2.3 驱动施加 |
| 4.2.4 仿真分析 |
| 4.3 着服航天员下肢系统仿真分析 |
| 4.3.1 航天服柔性体创建 |
| 4.3.2 柔性体导入 |
| 4.3.3 刚柔耦合模型创建 |
| 4.3.4 单腿着服模型刚柔耦合仿真分析 |
| 4.3.5 着服航天员下肢系统刚柔耦合仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 航天服髋关节性能实验系统设计 |
| 5.1 实验系统设计要求 |
| 5.2 航天服髋关节性能实验原理 |
| 5.3 实验系统机械结构设计 |
| 5.3.1 内置下肢结构设计 |
| 5.3.2 航天服密封结构设计 |
| 5.3.3 台架与固定结构设计 |
| 5.3.4 驱动机构设计 |
| 5.3.5 零件的加工及重要元件的选型 |
| 5.4 数据采集系统 |
| 5.4.1 传感器选型 |
| 5.4.2 数据采集卡 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（2）基于外驱动内置臂的航天服上肢寿命试验系统（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 舱外航天服上肢性能测试的研究现状 |
| 1.4 本文的主要内容与章节安排 |
| 2 舱外航天服上肢运动学分析 |
| 2.1 舱外航天服上肢的物理模型 |
| 2.2 舱外航天服上肢的数学模型 |
| 2.2.1 刚体的位姿描述及坐标变换 |
| 2.2.2 舱外航天服上肢连杆参数和连杆坐标系 |
| 2.3 舱外航天服上肢连杆模型Matlab仿真 |
| 2.4 舱外航天服上肢运动及阻尼力矩分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 舱外航天服上肢寿命试验系统总体方案研究 |
| 3.1 航天服上肢寿命试验方法概述 |
| 3.2 舱外航天服上肢寿命试验装置的设计方案研究 |
| 3.2.1 内驱动机械臂方案研究 |
| 3.2.2 外驱动方案研究 |
| 3.3 舱外航天服上肢寿命试验系统的总体设计研究 |
| 3.3.1 试验系统的机构总体设计 |
| 3.3.2 试验系统的气动控制系统总体设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 舱外航天服上肢寿命试验系统的结构设计 |
| 4.1 试验系统的结构设计 |
| 4.1.1 舱外航天服上肢固定机构设计 |
| 4.1.2 舱外航天服上肢寿命试验系统内置臂的设计 |
| 4.1.3 舱外航天服上肢密封机构设计 |
| 4.1.4 舱外航天服上肢寿命试验系统驱动机构的设计 |
| 4.1.5 舱外航天服上肢寿命试验系统制作 |
| 4.2 舱外航天服上肢寿命试验气路系统 |
| 4.3 测控系统硬件及软件技术环节的设计与开发 |
| 4.3.1 测控系统电路设计 |
| 4.3.2 测控系统软件设计 |
| 4.4 舱外航天服上肢寿命试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）航天器人控交会对接系统工效学要求与评价技术研究及实践（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 工效学要求体系 |
| 2. 1 显示系统 |
| 1)对接靶标 |
| 2) 图像叠加标尺 |
| 3) 页面显示内容 |
| 4) 页面信息布局 |
| 5) 图形化显示方式 |
| 2. 2 控制系统 |
| 1) 控制手柄极性 |
| 2) 控制手柄特性 |
| 3) 控制手柄布局 |
| 4) 系统控制延迟 |
| 5) 系统控制增益 |
| 2. 3 航天员能力 |
| 1) 精细判读能力 |
| 2) 精细控制能力 |
| 3) 控制策略 |
| 2. 4 其它要素 |
| 2. 5 工效学要求实验研究 |
| 3 评价技术 |
| 3. 1 单机产品的工效学评价方法 |
| 3. 2 复杂人控回路系统级评价方法 |
| 3. 2. 1 研究建立综合绩效指标体系 |
| 3. 2. 2 研究建立评价方法 |
| 1) 测试用例设计 |
| 2) 测试样本量设计 |
| 3) 受试者选拔培训 |
| 4 评价实践 |
| 4. 1 “人控回路”地面状态的工效学评价结果 |
| 1) 对接操作客观指标结果 |
| 2) 受试者主观问卷结果 |
| 4. 2 自控交会对接下传电视图像分析验证 |
| 4. 3 人控交会对接在轨试验任务验证 |
| 5 结束语 |
（4）航天员舱外活动生物力学仿真及验证（论文提纲范文）
| 1 仿真模型 |
| 1.1 仿真实例 |
| 1.2 运动学模型 |
| 1.3 动力学模型 |
| 2 仿真计算步骤 |
| 2.1 运动学仿真 |
| 2.1.1 建立坐标、选取广义坐标 |
| 2.1.2 关节运动角度、角速度、角加速度求解 |
| 2.1.3 关节 (加) 速度、节段质心 (加) 速度求解 |
| 2.2 动力学仿真 |
| 2.2.1 偏速度、偏角速度求解 |
| 2.2.2 广义力、广义惯性力求解 |
| 2.2.3 Kane法求解肌肉作用力 |
| 3 仿真验证方法 |
| 3.1 运动学验证 |
| 3.2 动力学验证 |
| 4 结果比较分析 |
| 4.1 运动学结果 |
| 4.2 动力学结果 |
| 5 结语 |
（5）航天员舱外活动中典型动作的分类统计与分析（论文提纲范文）
| 1 方法 |
| 1.1 EVA动作分类 |
| 1.2 EVA动作统计 |
| 1.3 建立数据库 |
| 1.4 主观感受统计与工效学分析 |
| 2 结果 |
| 2.1 EVA动作分类统计结果 |
| 2.2 航天员主观感受统计结果 |
| 3 讨论 |
| 4 结论 |
（7）基于Kane方法的宇航员舱外活动仿真（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 关于Kane方程 |
| 2 多刚体关节型运动学及动力学公式 |
| 2.1 运动学参数公式 |
| 2.2 转动关节力矩公式 |
| 3 实例仿真 |
| 3.1 任务描述 |
| 3.2 模型简化 |
| 3.3 计算步骤 |
| 3.3.1 建立系统坐标系 |
| 3.3.2 列写坐标系转换矩阵 |
| 3.3.3 求解关节相对于惯性参考系的位移、角速度及角加速度 |
| 3.3.4 求解关节相对自身坐标系的位移、角速度、角加速度及每个节段质心速度和加速度 |
| 3.3.5 求解关节相对于自身坐标系的偏角速度及质心偏速度 |
| 3.3.6 求解关节力矩 |
| 3.4 计算结果及分析 |
| 4 结论 |
（9）载人航天飞行任务中照明设计工效学的研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 考虑的主要因素 |
| 2.1 照明要求 |
| 2.2 被照表面的材料特性 |
| 3 照明设计指标 |
| 4 舱内、外照明的设计 |
| 4.1 舱内照明 |
| 4.2 舱外活动的照明设计 |
| 5 结束语 |
四、航天员舱外活动的工效学问题（论文参考文献）
- [1]基于步态行走的先进航天服关节性能仿真与实验研究[D]. 牛希. 电子科技大学, 2018(09)
- [2]基于外驱动内置臂的航天服上肢寿命试验系统[D]. 侯文国. 北京交通大学, 2016(07)
- [3]航天器人控交会对接系统工效学要求与评价技术研究及实践[J]. 黄伟芬,田志强,王春慧. 载人航天, 2015(06)
- [4]航天员舱外活动生物力学仿真及验证[J]. 李静文,丁立,杨爱萍. 医用生物力学, 2012(04)
- [5]航天员舱外活动中典型动作的分类统计与分析[J]. 张楠楠,田寅生,徐欢,丁立. 航天医学与医学工程, 2011(05)
- [6]载人登月的航天医学工程问题[J]. 陈金盾,刘伟波,姜国华,张晓铀,陈欣,王立东. 载人航天, 2010(03)
- [7]基于Kane方法的宇航员舱外活动仿真[J]. 杨爱萍,杨春信. 系统仿真学报, 2008(20)
- [8]基于Kane方法的宇航员舱外活动仿真[A]. 杨爱萍,杨春信. 2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集, 2007
- [9]载人航天飞行任务中照明设计工效学的研究进展[J]. 周前祥. 照明工程学报, 2006(02)
- [10]人机整合出舱活动的模拟失重试验技术研究进展[J]. 周前祥. 中国航天, 2006(03)