基于弹簧机构的宇航员抗阻力训练器

摘要

为了帮助宇航员进行对抗失重锻炼,提出一种基于弹簧机构的新型抗阻力训练器。该抗阻力训练器利用弹簧的弹性势能模拟人体在地面活动时所受的重力负载,其核心是一套无动力的被动弹簧机构。通过分析系统的静态力平衡关系和系统势能,提出该抗阻力训练器的设定条件,从而推导弹簧刚度系数的计算依据。为了评价该抗阻力训练器的动态特性,建立该抗阻力训练器与宇航员人体的动力学仿真模型,并进行仿真研究。试验结果表明:从人体骨骼所受负载和骨骼肌收缩运动的角度来看,该新型抗阻力训练器施加于宇航员人体的负载能够达到甚至超过在地面活动时所受的重力负载,可用于宇航员的对抗失重锻炼。研究结果为该抗阻力训练器的机构优化和样机研制提供理论基础。