[实用新型]一种密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及舱外航天服的寿命检测技术，具体涉及一种密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置。

背景技术

作为航天员在舱外活动中的最重要生命保护装备，舱外航天服在其使用过程中，其失效的基本表现形式是“手臂的活动使上肢弯曲，多次弯曲致使材料疲劳，材料疲劳达到一定程度时最终造成漏气”。所以对于航天服的研制，预先知道航天服上肢的弯曲相关部件的寿命是尤为重要的。

宇航员穿戴航天服执行任务的时候，航天服内部需保持一定的压力。因此在进行舱外航天服上肢寿命试验时，上肢组件内外同样相对于外界需保有一定的压力差。这就需要在舱外航天服上肢肩部、腕部接口处设计密封装置，从而保证在整个实验过程中，舱外航天服上肢组件内部保持一定的压力值。对应地，使航天服上肢可以弯曲的两个重要部位肩关节与肘关节，都是用多层织物采用叠褶或平褶波纹的结构形式，同时在肘关节附近设置了轴承提供一定角度旋转的自由度。在保证自由度的同时还要通过织物实现密封。

因为航天服上肢的活动寿命都在数十万次以上，因此用人工试验的方法获取航天服寿命数据显然是不可取的。设计一种天服上肢运动寿命进行实验的气动式驱动的试验装置，能够更快速、准确地获得实验结果。气动式驱动的失效的表现就是航天服上肢的内部出现了一定程度的漏气率，因此如何保证气动机械装置的密封性成为了保证期工作可靠性的关键。

文献“航天服柔性单关节测试系统的研究，机械制造,2008(3)”设计了航天服柔性单关节测试系统，系统采用外置式直接测量方法，具有两个移动和一个转动自由度。两个移动自由度由导轨-滑块机构来实现，转动自由度处安装有光电码盘测量关节的转动角度，末端安装有力矩传感器测量关节阻尼力矩。该装置采用导轨-滑块机构驱动航天服上肢单关节驱动，用于柔性关节阻尼力矩的检测。这种装置也能驱动航天服的一个关节运动，但是速度缓慢，结构复杂，其本身的寿命低于航天服的运动寿命，显然不能用于航天服运动寿命的检测试验。

实用新型专利CN102303315B公开了一种气动驱动二自由度柔性机械臂装置和控制方法，装置包括柔性机械臂本体、气动驱动部分和控制部分。柔性机械臂本体一端为自由端，另一端为固定端，固定端通过摆动法兰盘机械连接装置安装在摆动气缸的摆动法兰盘上。摆动气缸的转动角度由光电编码器检测，无杆移动气缸的位移由线性光栅尺检测。在柔性机械臂固定端粘贴有多片压电陶瓷片分别作为压电片传感器和压电驱动器，自由端安装一只加速度传感器。压电传感器或加速度传感器可检测柔性机械臂的振动。该装置涉及直线运动与平面移动，不能直接应用于舱外航天服上肢运动寿命测试。

可以看出，目前的测试装置通用性不强，安全性较差，易对宇航服上肢产生损坏。且其测试难度较大、准确性较低，对不同种类不同尺寸的舱外航天服上肢需人工进行调整测试，费工费时。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置，旨在提高舱外航天服的测试效率高，减少测试费舱外航天服的损伤。

本实用新型采用的技术方案具体为：

一种密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置，包括由底架和立架构成的L型框架结构的机架以及固定于所述机架上的上肢固定架和驱动单元；其中：

所述驱动单元包括肩部驱动机构和肘部驱动机构，所述固定机构设于机架底板的中心，所述肩部驱动机构和所述肘部驱动机构分别置于所述固定机构的两侧；所述舱外航天服上肢安装于所述固定机构；

舱外航天服上肢组件的肩部接口和腕部接口分别与腕部密封单元和肩部密封单元紧密连接，使腕部密封单元和肩部密封单元之间的舱外航天服上肢组件的内腔形成密闭空间；

还包括气路单元，所述气路单元一方面与所述肩部驱动机构和所述肘部驱动机构相连接，另一方面连接至所述肩部密封单元。

在上述密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置中，还包括测控单元，所述测控单元与所述气路单元相连接。

在上述密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置中，所述气路单元包括驱动子单元、加压检测子单元，所述驱动子单元与所述肩部驱动机构和所述肘部驱动机构的摆动气缸相连接，所述加压检测子单元与所述舱外航天服上肢组件的肩部密封单元相连接。

在上述密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置中，所述驱动子单元具体为：

空气压缩机提供的压缩气体分别经三位五通电磁换向阀一和三位五通电磁换向阀二与肩部驱动机构和肘部驱动机构的摆动气缸相连接，为试验装置提供驱动力；其中：