本技术涉及航天模拟失重,具体涉及一种面向模拟低重力环境的人体吊具。
背景技术:
1、吊具是影响悬吊平台与失重环境/月面环境下人体运动差异程度的关键机构。目前,现有的吊具一般是高空作业安全带或影视威亚服等柔性材质形式,吊点在肩部或背部,仅支持人体左右旋转(通过上方吊索或卡扣旋转即可,该功能易实现),但在进行俯仰、左右倾运动时,会受到复位旋转力矩影响,阻止人体朝相应方向运动,影响悬吊平台模拟低重力环境的人体运动真实性,具体为:
2、(1)现有吊具吊点位置在人体前后方向不能无级调整,造成吊起后人体中性姿态不能调整,例如若中性姿态为倾斜姿态时,无法通过调整吊点前后位置转换为直立姿态;
3、(2)现有吊具吊点位置在人体上下方向不能无级调整,导致人体吊点高度在明显高于人体质心高度的情况下,无法准确缩小二者高度差距,产生较大的俯仰方向复位旋转力矩,造成人体在俯仰方向活动困难;
4、(3)现有吊具一般为柔性材质吊具,承载人体后吊具变形较大,不能支持吊点位置精确设置;
5、(4)现有吊具缺乏支撑人体左右倾活动的能力,造成人体在低重力环境下动作失真、活动受限。
技术实现思路
1、为了解决现有的用于模拟人体失重状态的吊具无法支持人体俯仰维度和左右倾维度的姿态调节而导致人体动作失真、活动受限的问题,本实用新型提供一种面向模拟低重力环境的人体吊具,包括硬质束缚组件、悬吊组件和吊点位置调整组件;
2、所述硬质束缚组件为环形结构;
3、所述吊点位置调整组件具有相交的两个直线移动副;
4、所述吊点位置调整组件设置为两组,且分别对称安装于所述环形解结构的外侧;
5、两组所述吊点位置调整组件位于其上最外侧的侧面与所述悬吊组件连接;
6、所述悬吊组件与所述硬质束缚组件从上至下设置;
7、所述悬吊组件远离所述硬质束缚组件的端部悬吊于外部结构上。
8、优选的,所述吊点位置调整组件包括第一丝杠组件、第二丝杠组件和连接件;
9、所述第一丝杠组件为沿竖直方向的直线移动副;
10、所述第二丝杠组件为沿水平方向的直线移动副;
11、所述第二丝杠组件的主体与所述硬质束缚组件固定连接,移动端与所述第一丝杠组件的主体固定连接;
12、所述第一丝杠组件的移动端通过所述连接件与所述悬吊组件连接。
13、优选的,所述第一丝杠组件和第二丝杠组件均包括安装架、丝杠和螺母;
14、所述安装架为槽形结构,且所述丝杠转动安装于所述安装架内;
15、所述螺母一侧与所述丝杠螺纹连接,并限位于所述安装架内,且沿所述安装架的延伸方向和所述丝杠的轴线方向滑动;
16、所述第二丝杠组件的所述安装架安装于所述硬质束缚组件上;
17、所述第二丝杠组件的所述螺母与所述第一丝杠组件的安装架固定连接;
18、所述第一丝杠组件的所述螺母通过连接件与所述悬吊组件连接。
19、优选的,所述连接件包括连接支架和吊环;
20、所述吊环为环状结构,且其轴线沿水平方向放置;
21、所述连接支架的一端固定在所述第一丝杠组件的螺母上,另一端与所述环状结构沿竖直方向铰接;
22、所述吊环与所述悬吊组件连接。
23、优选的,所述硬质束缚组件包括腰腹固定件、肩部束缚带和大腿束缚带;
24、所述肩部束缚带、所述腰腹固定件和所述大腿束缚带从上至下顺次连接;
25、所述腰腹固定件为环形结构;
26、所述吊点位置调整组件安装于所述腰腹固定件的外侧面上。
27、优选的,所述腰腹固定件包括两块护板和连接轴;
28、所述护板为横截面呈c形的板状结构;
29、两个所述护板的一侧通过所述连接轴铰接,构成完整的环形结构;
30、两组所述吊点位置调整组件分别固定在所述两块护板的外侧。
31、优选的,所述护板的内侧设有柔性内衬。
32、优选的,所述腰腹固定件还包括腰部束缚带及固定扣;
33、两块所述护板的一端铰接,另一端为自由端;
34、所述腰部束缚带及固定扣连接两个所述护板的所述自由端,并处于张紧状态。
35、优选的,所述悬吊组件包括吊杆、滑块、弹簧、限位件和多根吊索;
36、所述吊杆为杆状结构,且所述杆状结构的轴向两侧分别通过所述吊索与两组所述吊点位置调整组件连接;
37、所述限位件设置为两组,分别位于所述吊杆的轴向两侧,并与所述吊杆固定连接;
38、所述滑块与所述吊杆滑动连接,且位于两个所述限位件之间,并通过所述吊索与外部结构连接;
39、所述滑块的两侧与两个所述限位件之间的间隙中都至少放置一个所述弹簧,且所述弹簧位于最外侧的两端分别与所述滑块和所述限位件连接;
40、所述弹簧处于压缩状态。
41、优选的,所述滑块为环形,套接在所述吊杆上。
42、与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
43、本实用新型提供一种面向模拟低重力环境的人体吊具,包括硬质束缚组件、悬吊组件和吊点位置调整组件;所述硬质束缚组件为环形结构;所述吊点位置调整组件具有相交的两个直线移动副;所述吊点位置调整组件设置为两组,且分别对称安装于所述环形解结构的外侧;两组所述吊点位置调整组件位于其上最外侧的侧面与所述悬吊组件连接;所述悬吊组件与所述硬质束缚组件从上至下设置;所述悬吊组件远离所述硬质束缚组件的端部悬吊于外部结构上。本实用新型提供的装置中硬质束缚组件穿戴于人体,并通过硬质束缚组件将人体和两组吊点位置调整组件整合为一体,通过设置在人体两侧的两组吊点位置调整组件调整吊点的位置,从而确保人体吊起的中性姿态可控,并降低俯仰维度的复位旋转力矩,通过与外部结构连接的悬吊组件将人体吊起模拟低重力环境,并在人体左右倾运动过程中能够跟踪人体质心位置,降低左右倾维度的复位旋转力矩,因此,本实用新型的人体吊具能够有效降低复位旋转力矩对人体运动平衡的影响,使悬吊工况下的人体运动接近失重和月面真实环境,为低重力环境人体运动研究提供支撑。
1.一种面向模拟低重力环境的人体吊具,其特征在于,包括硬质束缚组件(1)、悬吊组件(2)和吊点位置调整组件(3);
2.如权利要求1所述的人体吊具,其特征在于,所述吊点位置调整组件(3)包括第一丝杠组件(31)、第二丝杠组件(32)和连接件(33);
3.如权利要求2所述的人体吊具,其特征在于,所述第一丝杠组件(31)和第二丝杠组件(32)均包括安装架、丝杠和螺母;
4.如权利要求3所述的人体吊具,其特征在于,所述连接件(33)包括连接支架和吊环;
5.如权利要求1所述的人体吊具,其特征在于,所述硬质束缚组件(1)包括腰腹固定件(11)、肩部束缚带(12)和大腿束缚带(13);
6.如权利要求5所述的人体吊具,其特征在于,所述腰腹固定件(11)包括两块护板(1101)和连接轴(1102);
7.如权利要求6所述的人体吊具,其特征在于,所述护板(1101)的内侧设有柔性内衬。
8.如权利要求6所述的人体吊具,其特征在于,所述腰腹固定件(11)还包括腰部束缚带及固定扣;
9.如权利要求1所述的人体吊具,其特征在于,所述悬吊组件(2)包括吊杆(21)、滑块(22)、弹簧(23)、限位件(24)和多根吊索;
10.如权利要求9所述的人体吊具,其特征在于,所述滑块(22)为环形,套接在所述吊杆(21)上。
