月球表面人體步態行為特性的研究

《月球表面人體步態行為特性的研究》是依託北京航空航天大學，由柳忠起擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：月球表面人體步態行為特性的研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：柳忠起
• 項目類別：面上項目

項目摘要

針對載人登月過程中需要確定人在月球表面低重力環境條件下行走規律和特性的技術需求，藉助仿真技術與地面模擬實驗裝置，本項目將研究內容分為：（1）人的步態行為的運動學參數的研究，包括其髖、膝和踝部的關節活動角度變化規律以及步長、步寬、步頻等空間參數的測量、分析與研究；（2）人的步態行為的動力學建模與仿真研究，通過建立動力學方程來研究人在月球環境行走時下肢各關節的力學特性，對下肢主要關節的受力和力矩等力學參數進行分析和研究；（3）人在月球表面行走時的能量消耗與下肢相關肌肉群的活動度研究。研究完成後，將建立人在月球表面環境下的行為分析理論與舒適度評價方法。該成果可為載人登月航天服的設計與研製、月球作業人員的操作任務規劃提供理論依據和數據支持，具有重要的工程套用價值。

結題摘要

月面行走是未來航天員等月後的一項最基本的人體行為，在月球重力環境下人體行走的運動學和動力學行為如何改變，在作業時下肢的疲勞狀態如何測量和評價，能能量消耗與地面有何不同，這些都是在登月前應該重點研究的內容，針對這些問題本項目進行了研究。通過文獻分析可以認為，月球行走時步幅、舒適步速、最大的豎直和水平方向跳躍的距離明顯增大，攀爬變得容易的多，氧耗、心率和人的代謝率降低；通過人體負重行走的疲勞實驗，開發了身體負重壓力測量系統，建立了基於壓力衝量的負重行走時肩部、背部、腰部及全身疲勞的疲勞評價和預測模型，可以為將來登月太空人的背部負重設計提供參考；通過懸吊實驗得出了人體著航天服和常服的人體各關節的活動範圍數據和工作空間數據，為未來登月服的舒適性設計提供了數據參考；建立了下肢蹬踏疲勞評價的定量模型，為進一步研究月球表面行走疲勞，以及將來載人登月的任務負荷設計提供了參考。利用上肢拉伸試驗，建立了基於表面肌電信號的肌肉疲勞評價模型，為未來登月時進一步客觀地對航天員作業疲勞的評價提供了一種方法。