《基於人—手套系統的艙外航天服手套工效研究》是依託北京航空航天大學，由丁立擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於人—手套系統的艙外航天服手套工效研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：丁立
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
受到艙外航天服手套（Extravehicular activity spacesuit glove，簡稱EVA手套）、加壓和溫度等因素的影響，艙外手動作業涉及的活動範圍、感知覺、靈活性、力量等基本能力下降非常明顯，疲勞更甚。目前艙外手動作業工效僅考慮單/雙因素的影響，缺乏手套、壓力和溫度等多因素對艙外作業工效互動（如相加、相減和協同）影響的系統研究，而作為工效核心的人-手套-物體之間的力學關係尤缺系統的理論研究。本項目基於人-手套系統的新概念，擬建立包含大腦調控的人-手套系統力學工效模型，闡明在抓、握和擰等典型艙外作業動作下，人-手套的力學工效原理，進而理清多因素互動影響機理，提出EVA手套工效設計原則，並指導建立艙外最優作業策略和訓練方法。這對EVA手套製作和艙外作業方案設計等有重要的理論指導意義及實際套用價值，特別為我國改進和開發新型EVA手套提供重要的理論基礎和科學依據。
結題摘要
受到艙外航天服手套、加壓和太空溫度等因素的影響，艙外手動作業涉及的活動範圍、感知覺、靈活性、力量和疲勞等基本能力下降非常明顯。本項目在合作單位的協作下，完成了以下內容： （1）對國際上出艙活動的動作進行了系統的人因操作規律分析，建立了完整的艙外作業資料庫，提煉出人因調控的物理模型。 （2）完成了手—手套系統參數的測量，建立了特殊環境下航天服手套的工效和力學參數測試法，用於模型的驗證和預測。 （3）建立了艙外作業工效評價體系，研製出特殊環境下評估手—手套系統作業工效和驗證力學模型的專用設備，系統地研究了不同內外壓差（0、22.1kPa、29.6kPa和39.2kPa）和環境溫度（-50℃、-90℃、-110℃和-130℃）下，手—手套系統的作業工效和人腦調控下的作業規律。 （4）建立了單指力學、多指協調力學和加壓手套的單指肌骨和多指協作的力學最優描述方法和手—手套系統作業力學模型，闡明了手—手套系統作業力學和工效學機理，得到了多因素影響手動作業能力的規律，提出了艙外作業最佳化設計的準則。 （5）建立了包含服裝反力矩在內的航天員上肢動作動力學和運動學模型，完成了服裝反力矩模型下上肢力學仿真，並給出了航天員上肢動作力學設計的建議。 （6）基於飛行員個體防護有壓代償服的壓力和防護，建立了手—上肢—服裝系統的工效學評價體系及最最佳化評價方法，開展了不同壓力（常壓、30kPa和40kPa）和工作負荷（擰螺母、插普渡釘、抬舉和按鈕等）下艙外航天服著裝的工效學和舒適性研究，為模型驗證和服裝設計提供了參考。 （7）進行了不同反壓值的手套工效試驗探索研究，初步研究表明反壓式航天服手套的靈活性和舒適性都強於現有充氣壓式航天服手套，形成了探索我國自己反壓手套的基本思路。 通過本項目資助，項目組在Applied Ergonomics（工效期刊排名第一）, International Journal of Industrial Ergonomics，WORK等期刊和國際會議發表了SCI（SSCI）論文5篇，EI論文7篇，核心期刊和國際會議論文11篇，總計23篇論篇論文；獲得國家發明專利3項，申請2項；指導畢業5名碩士，在讀2名博士，4名碩士。項目成果已被用到航天服和飛行員個體防護服的設計和研製中，還將會有效地解決未來新型服裝的工效問題。
