一种航天服下肢性能测试机械臂制造技术

本实用新型专利技术涉及航天服性能测试技术领域，具体地说是一种航天服下肢性能测试机械臂，包括大腿、膝关节组件、小腿、踝关节组件和脚部，大腿通过膝关节组件与小腿相连，小腿通过踝关节组件和脚部相连，所述膝关节组件设有膝关节驱动组件和膝关节传动组件，小腿通过所述膝关节驱动组件驱动摆动，所述膝关节驱动组件通过所述膝关节传动组件传递转矩，所述踝关节组件设有踝关节驱动组件和踝关节传动组件，脚部通过所述踝关节驱动组件驱动摆动，所述踝关节驱动组件通过所述踝关节传动组件传递转矩。本实用新型专利技术运动轨迹控制精度高，且机械臂各段均采用多节外壳套装可伸缩结构，尺寸可调，能够适用于不同尺寸航天服的下肢性能测试。

A mechanical arm for testing the performance of the lower limbs of a spacesuit

The utility model relates to the technical field of the performance testing of a spacesuit, in particular a mechanical arm for testing the performance of the lower extremity of a space suit, including the thigh, the knee joint component, the leg, the ankle joint component and the foot. The thigh is connected to the leg through the knee joint component, the leg is connected to the ankle joint and the foot, and the knee joint component is connected. A knee joint drive component and a knee joint drive component are provided. The leg is driven by the knee joint drive component. The knee joint drive component passes the torque through the knee joint drive component. The ankle joint assembly is equipped with an ankle joint drive component and an ankle joint drive component, and the foot is driven through the ankle joint drive component. The ankle joint drive assembly transmits torque through the ankle joint transmission assembly. The movement track of the utility model has high precision, and the multi section shell suits can be used in each section of the manipulator, and the size can be adjustable, and it can be applied to the performance test of the lower extremity of different size spacesuit.

【技术实现步骤摘要】
一种航天服下肢性能测试机械臂
本技术涉及航天服性能测试
，具体地说是一种航天服下肢性能测试机械臂。
技术介绍
航天服是航天员进行星表与太空作业的重要生命支撑保障系统。与地面作业不同，星表作业及太空作业要求航天服各关节系统都具备较好的运动性和灵活性，以便完成星表行走、探测、维修、搬运等任务，因此航天服寿命、活动阻力矩等性能测试直接影响航天员在轨作业的安全性，以及整个航天任务的成败。现有的航天服下肢性能测试设备大多为外置式结构，而且采用气动方式作为驱动源，与航天员穿戴航天服进行星表或太空作业的形式存在较大差异，不能很好的模拟航天员穿戴航天服行走时的膝关节及踝关节曲伸过程，且外置式的测试设备占用空间较大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种航天服下肢性能测试机械臂，运动轨迹控制精度高，且机械臂各段均采用多节外壳套装可伸缩结构，尺寸可调，能够适用于不同尺寸航天服的下肢性能测试。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种航天服下肢性能测试机械臂，包括大腿、膝关节组件、小腿、踝关节组件和脚部，大腿通过膝关节组件与小腿相连，小腿通过踝关节组件和脚部相连，所述膝关节组件设有膝关节驱动组件和膝关节传动组件，小腿通过所述膝关节驱动组件驱动摆动，所述膝关节驱动组件通过所述膝关节传动组件传递转矩，所述踝关节组件设有踝关节驱动组件和踝关节传动组件，脚部通过所述踝关节驱动组件驱动摆动，所述踝关节驱动组件通过所述踝关节传动组件传递转矩。所述大腿自由端设有一个连接组件，所述连接组件包括第一连接座、第二连接座、蜗杆、蜗轮和连接销轴，所述第一连接座和第二连接座通过连接销轴铰接，在所述第一连接座内设有蜗杆，在所述第二连接座内设有蜗轮，且所述蜗轮套装于所述连接销轴上，所述蜗杆与蜗轮啮合。所述大腿包括依次套装在一起的多个壳体，其中第一大腿外壳上端与一个连接组件相连，所述第一大腿外壳下端与第二大腿外壳相连，且在所述第一大腿外壳和第二大腿外壳之间设有大腿外壳滑动导件。所述膝关节组件包括膝关节外壳、膝关节驱动组件、膝关节传动组件和膝关节铰接轴，所述膝关节外壳上端与所述大腿下端固连，所述膝关节外壳下端通过所述膝关节铰接轴与所述小腿上端铰接，膝关节传动组件包括第一膝关节传动组和第二膝关节传动组，所述膝关节驱动组件和第一膝关节传动组设置于大腿内，第二膝关节传动组设置于所述膝关节外壳内。所述第一膝关节传动组包括膝关节主动齿轮、膝关节从动齿轮和膝关节传动减速器，其中膝关节主动齿轮与所述膝关节驱动组件的输出轴固连，膝关节从动齿轮安装在所述膝关节传动减速器的输入轴上并且与所述膝关节主动齿轮啮合；所述第二膝关节传动组包括膝关节主动锥齿轮和膝关节从动锥齿轮，所述膝关节主动锥齿轮固装于所述膝关节传动减速器的输出轴上，所述膝关节从动锥齿轮固装于所述膝关节铰接轴上并且与所述膝关节主动锥齿轮啮合；所述膝关节铰接轴上设有膝关节扭矩传感器，另外所述小腿上端内设有膝关节光电开关，在所述膝关节外壳上设有与所述膝关节光电开关配合的膝关节感应销轴。所述小腿包括依次套装在一起的多个壳体，其中第一小腿外壳上端与所述膝关节组件铰接，所述第一小腿外壳下端与第二小腿外壳相连，且在所述第一小腿外壳和第二小腿外壳之间设有小腿外壳滑动导件。所述踝关节组件包括踝关节外壳、踝关节驱动组件、踝关节传动组件和踝关节铰接轴，所述踝关节外壳上端与所述小腿下端固连，所述踝关节外壳下端通过所述踝关节铰接轴与所述脚部铰接，踝关节传动组件包括第一踝关节传动组和第二踝关节传动组，所述踝关节驱动组件和第一踝关节传动组设置于小腿内，第二踝关节传动组设置于所述踝关节外壳中。所述第一踝关节传动组包括踝关节主动齿轮、踝关节从动齿轮和踝关节传动减速器，踝关节主动齿轮固装于所述踝关节驱动组件的输出轴上，踝关节从动齿轮安装在所述踝关节传动减速器的输入轴上并且与所述踝关节主动齿轮啮合；所述第二踝关节传动组包括踝关节主动锥齿轮和踝关节从动锥齿轮，踝关节主动锥齿轮固装于所述踝关节传动减速器的输出轴上，踝关节从动锥齿轮固装于所述踝关节铰接轴上并且与所述踝关节主动锥齿轮啮合；所述踝关节铰接轴上设有踝关节扭矩传感器，另外所述脚部内设有踝关节光电开关，在所述踝关节外壳上设有与所述踝关节光电开关配合的踝关节感应销轴。所述脚部包括连接座、滑管、脚部外壳和脚部底板，所述连接座上端与踝关节组件铰接，下端通过所述滑管与脚部外壳相连，所述脚部外壳下侧与脚部底板固连。大腿内设有大腿气管组件，所述大腿气管组件包括大腿抽气管和大腿吹气管，小腿内设有小腿气管组件，所述小腿气管组件包括小腿抽气管、小腿吹气管和小腿备用气管，所述大腿和小腿内均设有温度传感器，且温度传感器报警时所述小腿备用气管启动。本技术的优点与积极效果为：1、本技术中的膝关节组件和踝关节组件分别用于驱动小腿和脚部摆动，运动轨迹控制精度高，另外本技术通过带有蜗轮蜗杆的连接组件与其他机构相连，所述连接组件可通过所述蜗轮蜗杆调整并保持机械臂角度。2、本技术中各段均采用多节外壳套装可伸缩结构，可在行程范围内任意位置锁紧，可根据需要测试不同尺寸的航天服，以使机械臂具有更好的适应性。3、本技术利用散热软管在机械臂外壳内部形成主动空气回流，从而防止由于驱动电机等在工作时产生的热量烫坏航天服内层舒适衬，具有较好的散热效果。附图说明图1为本技术的示意图，图2为图1中本技术的剖视图，图3为图1中的连接组件示意图，图4为图3中的连接组件剖视图，图5为图1中的膝关节组件示意图，图6为图5中的膝关节组件另一角度示意图，图7为图5中的膝关节外壳与小腿连接示意图，图8为图1中的踝关节组件示意图，图9为图1中的脚部剖视图，图10为图1中的散热软管组件分布示意图.其中，1为大腿，101为第一大腿外壳，102为第二大腿外壳，103为第三大腿外壳，104为大腿外壳滑动导件；2为连接组件，201为第一连接法兰，202为第一连接螺钉，203为第二连接螺钉，204为第二连接法兰，205为蜗杆卡箍，206为卡箍固定螺钉，207为蜗轮，208为第二连接座，209为销轴挡块，210为挡块固定螺钉，211为连接销轴，212为蜗杆，213为第一连接座；3为膝关节组件，301为膝关节外壳，3011为轴承压盖，302为膝关节驱动组件，3021为膝关节编码器，3022为膝关节电机，3023为膝关节减速器，3024为膝关节安装法兰，303为膝关节传动组件，3031为膝关节主动齿轮，3032为膝关节从动齿轮，3033为膝关节传动减速器，3034为膝关节主动锥齿轮，3035为膝关节从动锥齿轮，304为膝关节铰接轴，3041为膝关节扭矩传感器，305为膝关节光电开关，3051为膝关节感应销轴，3052为开关安装架；4为小腿，401为第一小腿外壳，4011为连接支板，402为第二小腿外壳，403为小腿外壳滑动导件；5为踝关节组件，501为踝关节外壳，502为踝关节驱动组件，5021为踝关节编码器，5022为踝关节电机，5023为踝关节减速器，5024为踝关节安装法兰，503为踝关节传动组件，5031为踝关节主动齿轮，5032为踝关节从动齿轮，5033为踝关节传动减速器，5034为踝关节主动锥齿轮，5035为踝关节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：包括大腿(1)、膝关节组件(3)、小腿(4)、踝关节组件(5)和脚部(6)，大腿(1)通过膝关节组件(3)与小腿(4)相连，小腿(4)通过踝关节组件(5)和脚部(6)相连，所述膝关节组件(3)设有膝关节驱动组件(302)和膝关节传动组件(303)，小腿(4)通过所述膝关节驱动组件(302)驱动摆动，所述膝关节驱动组件(302)通过所述膝关节传动组件(303)传递转矩，所述踝关节组件(5)设有踝关节驱动组件(502)和踝关节传动组件(503)，脚部(6)通过所述踝关节驱动组件(502)驱动摆动，所述踝关节驱动组件(502)通过所述踝关节传动组件(503)传递转矩。

【技术特征摘要】
1.一种航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：包括大腿(1)、膝关节组件(3)、小腿(4)、踝关节组件(5)和脚部(6)，大腿(1)通过膝关节组件(3)与小腿(4)相连，小腿(4)通过踝关节组件(5)和脚部(6)相连，所述膝关节组件(3)设有膝关节驱动组件(302)和膝关节传动组件(303)，小腿(4)通过所述膝关节驱动组件(302)驱动摆动，所述膝关节驱动组件(302)通过所述膝关节传动组件(303)传递转矩，所述踝关节组件(5)设有踝关节驱动组件(502)和踝关节传动组件(503)，脚部(6)通过所述踝关节驱动组件(502)驱动摆动，所述踝关节驱动组件(502)通过所述踝关节传动组件(503)传递转矩。2.根据权利要求1所述的航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：所述大腿(1)自由端设有一个连接组件(2)，所述连接组件(2)包括第一连接座(213)、第二连接座(208)、蜗杆(212)、蜗轮(207)和连接销轴(211)，所述第一连接座(213)和第二连接座(208)通过连接销轴(211)铰接，在所述第一连接座(213)内设有蜗杆(212)，在所述第二连接座(208)内设有蜗轮(207)，且所述蜗轮(207)套装于所述连接销轴(211)上，所述蜗杆(212)与蜗轮(207)啮合。3.根据权利要求1或2所述的航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：所述大腿(1)包括依次套装在一起的多个壳体，其中第一大腿外壳(101)上端与一个连接组件(2)相连，所述第一大腿外壳(101)下端与第二大腿外壳(102)相连，且在所述第一大腿外壳(101)和第二大腿外壳(102)之间设有大腿外壳滑动导件(104)。4.根据权利要求1所述的航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：所述膝关节组件(3)包括膝关节外壳(301)、膝关节驱动组件(302)、膝关节传动组件(303)和膝关节铰接轴(304)，所述膝关节外壳(301)上端与所述大腿(1)下端固连，所述膝关节外壳(301)下端通过所述膝关节铰接轴(304)与所述小腿(4)上端铰接，膝关节传动组件(303)包括第一膝关节传动组和第二膝关节传动组，所述膝关节驱动组件(302)和第一膝关节传动组设置于大腿(1)内，第二膝关节传动组设置于所述膝关节外壳(301)内。5.根据权利要求4所述的航天服下肢性能测试机械臂，其特征在于：所述第一膝关节传动组包括膝关节主动齿轮(3031)、膝关节从动齿轮(3032)和膝关节传动减速器(3033)，其中膝关节主动齿轮(3031)与所述膝关节驱动组件(302)的输出轴固连，膝关节从动齿轮(3032)安装在所述膝关节传动减速器(3033)的输入轴上并且与所述膝关节主动齿轮(3031)啮合；所述第二膝关节传动组包括膝关节主动锥齿轮(3034)和膝关节从动锥齿轮(3035)，所述膝关节主动锥齿轮(3034)固装于所述膝关节传动减速器(3033)的输出轴上，所述膝关节从动锥齿轮(3035)固装于所述膝关节铰接轴(304)上并且与所述膝关节主动锥齿轮(303...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金国，王铁军，肖磊，孙强，陈科利，佟操，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁,21