[发明专利]一种在轨人体质量测量仪地面校准装置及方法

说明书

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种在轨人体质量测量仪地面校准装置及方法。其技术方案为：一种在轨人体质量测量仪地面校准装置，包括高塔悬吊机构，高塔悬吊机构上连接有悬吊绳，悬吊绳的另一端连接有用于固定被测人体的固定机构；还包括工作台，工作台上设置有拖板工装，拖板工装上安装有用于测量人体质量的在轨人体质量测量仪，在轨人体质量测量仪与固定机构之间连接有施力绳；还包括信息采集系统，固定机构上安装有位姿传感器和监测加速度传感器，悬吊绳上安装有悬吊测力传感器，位姿传感器、监测加速度传感器和悬吊测力传感器分别与信息采集系统电连接。本发明提供了一种结构简单、稳定的在轨人体质量测量仪地面校准装置及方法。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种在轨人体质量测量仪地面校准装置及方法。

背景技术

针对空间站微重力环境下使用牛顿第二定律小行程质量测量技术，进行人体质量测量的设备的研制，方便在微重力环境下对人体质量进行测量。模拟微重力环境下人体质量测量系统包括在轨人体质量测量仪、人体位姿固定装置和地面微重力环境模拟装置。在轨人体质量测量仪是用于微重力环境下的人体质量测量设备，为了完成该设备的计量校准，需在地面环境下模拟失重状态以及设计便携式、舒适性强的人体位姿固定装置。现有的人体位姿固定装置大多采用座椅式、折叠定姿连杆式等，但上述固定方式存在机械加工误差大、连接件不够紧密、对被测人体操作要求高等缺点。现有的地面微重力环境模拟方式通常采用落塔/管内真空、探空火箭、飞行器抛物线或气/磁悬浮方式，而利用上述技术模拟产生的失重环境，持续时间短，成本高，稳定性无法满足校准要求，且费用昂贵。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种结构简单、稳定的在轨人体质量测量仪地面校准装置及方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种在轨人体质量测量仪地面校准装置，包括高塔悬吊机构，高塔悬吊机构上连接有悬吊绳，悬吊绳的另一端连接有用于固定被测人体的固定机构；还包括工作台，工作台上设置有拖板工装，拖板工装上安装有用于测量人体质量的在轨人体质量测量仪，在轨人体质量测量仪与固定机构之间连接有施力绳；还包括信息采集系统，固定机构上安装有位姿传感器和监测加速度传感器，悬吊绳上安装有悬吊测力传感器，位姿传感器、监测加速度传感器和悬吊测力传感器分别与信息采集系统电连接。

拉动拖板工装时，在轨人体质量测量仪随拖板工装移动，施力绳拉动载有待测人体的固定装置移动。从而在轨人体测量仪能采集待测人体移动时的加速度和受力，从而根据牛顿第二定律计算出人体质量。位姿传感器、监测加速度传感器和悬吊测力传感器用于实时监测系统状态，用以判断校准过程是否满足有效的边界条件，以判定该校准过程所对应的测量仪示值是否可以被采用，从而完成地面环境中对在轨人体质量测量仪的校准工作。

作为本发明的优选方案，所述固定机构包括折叠座椅板，折叠座椅板上连接有束缚带和肩带，位姿传感器、加速度传感器和在轨人体质量测量仪的监测加速度传感器均安装于束缚带上。束缚带和肩带能将人体进行固定，保证人体与固定装置不产生相对位移，保证人体质心位于控制范围内，从而保障测量准确性。位姿传感器、监测加速度传感器和在轨人体质量测量仪的加速度传感器均安装于束缚带上，保证位姿传感器、监测加速度传感器和在轨人体质量测量仪的加速度传感器靠近人体质心位置。

作为本发明的优选方案，所述折叠座椅板包括底板，底板的一端铰接有背板，底板的另一端铰接有脚踏板，束缚带和肩带均连接于背板上。背板和脚踏板均与底板铰接，方便折叠。

作为本发明的优选方案，所述脚踏板上设置有减重缺口，减重缺口之间连接有脚踏安全绳。

作为本发明的优选方案，所述监测加速度传感器和加速度传感器的Z轴均指向重力加速度方向。

作为本发明的优选方案，所述工作台上设置有导轨，拖板工装的底部套设于导轨上。