一種密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及艙外航天服的壽命檢測技術，具體涉及一種密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置。
【背景技術】
[0002]作為航天員在艙外活動中的最重要生命保護裝備，艙外航天服在其使用過程中，其失效的基本表現(xiàn)形式是“手臂的活動使上肢彎曲，多次彎曲致使材料疲勞，材料疲勞達到一定程度時最終造成漏氣”。所以對于航天服的研制，預先知道航天服上肢的彎曲相關部件的壽命是尤為重要的。
[0003]宇航員穿戴航天服執(zhí)行任務的時候，航天服內部需保持一定的壓力。因此在進行艙外航天服上肢壽命試驗時，上肢組件內外同樣相對于外界需保有一定的壓力差。這就需要在艙外航天服上肢肩部、腕部接口處設計密封裝置，從而保證在整個實驗過程中，艙外航天服上肢組件內部保持一定的壓力值。對應地，使航天服上肢可以彎曲的兩個重要部位肩關節(jié)與肘關節(jié)，都是用多層織物采用疊褶或平褶波紋的結構形式，同時在肘關節(jié)附近設置了軸承提供一定角度旋轉的自由度。在保證自由度的同時還要通過織物實現(xiàn)密封。
[0004]因為航天服上肢的活動壽命都在數(shù)十萬次以上，因此用人工試驗的方法獲取航天服壽命數(shù)據(jù)顯然是不可取的。設計一種天服上肢運動壽命進行實驗的氣動式驅動的試驗裝置，能夠更快速、準確地獲得實驗結果。氣動式驅動的失效的表現(xiàn)就是航天服上肢的內部出現(xiàn)了一定程度的漏氣率，因此如何保證氣動機械裝置的密封性成為了保證期工作可靠性的關鍵。
[0005]文獻“航天服柔性單關節(jié)測試系統(tǒng)的研宄，機械制造，2008 (3) ”設計了航天服柔性單關節(jié)測試系統(tǒng)，系統(tǒng)采用外置式直接測量方法，具有兩個移動和一個轉動自由度。兩個移動自由度由導軌-滑塊機構來實現(xiàn)，轉動自由度處安裝有光電碼盤測量關節(jié)的轉動角度，末端安裝有力矩傳感器測量關節(jié)阻尼力矩。該裝置采用導軌-滑塊機構驅動航天服上肢單關節(jié)驅動，用于柔性關節(jié)阻尼力矩的檢測。這種裝置也能驅動航天服的一個關節(jié)運動，但是速度緩慢，結構復雜，其本身的壽命低于航天服的運動壽命，顯然不能用于航天服運動壽命的檢測試驗。
[0006]實用新型專利CN102303315B公開了一種氣動驅動二自由度柔性機械臂裝置和控制方法，裝置包括柔性機械臂本體、氣動驅動部分和控制部分。柔性機械臂本體一端為自由端，另一端為固定端，固定端通過擺動法蘭盤機械連接裝置安裝在擺動氣缸的擺動法蘭盤上。擺動氣缸的轉動角度由光電編碼器檢測，無桿移動氣缸的位移由線性光柵尺檢測。在柔性機械臂固定端粘貼有多片壓電陶瓷片分別作為壓電片傳感器和壓電驅動器，自由端安裝一只加速度傳感器。壓電傳感器或加速度傳感器可檢測柔性機械臂的振動。該裝置涉及直線運動與平面移動，不能直接應用于艙外航天服上肢運動壽命測試。
[0007]可以看出，目前的測試裝置通用性不強，安全性較差，易對宇航服上肢產生損壞。且其測試難度較大、準確性較低，對不同種類不同尺寸的艙外航天服上肢需人工進行調整測試，費工費時。
【實用新型內容】
[0008]有鑒于此，本實用新型提供一種密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置，旨在提高艙外航天服的測試效率高，減少測試費艙外航天服的損傷。
[0009]本實用新型采用的技術方案具體為:
[0010]一種密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置，包括由底架和立架構成的L型框架結構的機架以及固定于所述機架上的上肢固定架和驅動單元；其中:
[0011]所述驅動單元包括肩部驅動機構和肘部驅動機構，所述固定機構設于機架底板的中心，所述肩部驅動機構和所述肘部驅動機構分別置于所述固定機構的兩側；所述艙外航天服上肢安裝于所述固定機構；
[0012]艙外航天服上肢組件的肩部接口和腕部接口分別與腕部密封單元和肩部密封單元緊密連接，使腕部密封單元和肩部密封單元之間的艙外航天服上肢組件的內腔形成密閉空間；
[0013]還包括氣路單元，所述氣路單元一方面與所述肩部驅動機構和所述肘部驅動機構相連接，另一方面連接至所述肩部密封單元。
[0014]在上述密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置中，還包括測控單元，所述測控單元與所述氣路單元相連接。
[0015]在上述密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置中，所述氣路單元包括驅動子單元、加壓檢測子單元，所述驅動子單元與所述肩部驅動機構和所述肘部驅動機構的擺動氣缸相連接，所述加壓檢測子單元與所述艙外航天服上肢組件的肩部密封單元相連接。
[0016]在上述密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置中，所述驅動子單元具體為:
[0017]空氣壓縮機提供的壓縮氣體分別經三位五通電磁換向閥一和三位五通電磁換向閥二與肩部驅動機構和肘部驅動機構的擺動氣缸相連接，為試驗裝置提供驅動力；其中:
[0018]當三位五通電磁換向閥一的和三位五通電磁換向閥二的電磁鐵通電時，肩部驅動機構的擺動氣缸逆時針旋轉，肘部驅動機構的擺動氣缸順時針旋轉，驅動艙外航天服上肢組件的肩關節(jié)和肘關節(jié)彎曲；
[0019]當三位五通電磁換向閥一和三位五通電磁換向閥二的電磁鐵通電時，肩部驅動機構的擺動氣缸順時針旋轉，肘部驅動機構的擺動氣缸逆時針旋轉，驅動艙外航天服上肢組件肩關節(jié)和肘關節(jié)伸直。
[0020]在上述密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試驗裝置中，所述加壓檢測子單元具體為:
[0021]空氣壓縮機通向艙外航天服上肢組件的壓縮氣體分成兩路分別通過調定壓力不同的調壓閥一和調壓閥二后，經由兩位三通電磁換向閥匯成一路氣路，從兩位三通電磁換向閥出來的氣路并聯(lián)有精密壓力傳感器，之后再分成兩路，其中一路為串聯(lián)的流量傳感器和兩位二通電磁換向閥二，另一路為兩位二通電磁換向閥一，之后兩路氣路并作一路；并作一路的氣路通過通氣軟管連接到肩部密封單元；并作一路的氣路上還并聯(lián)有兩位二通電磁換向閥三；其中:
[0022]當兩位三通電磁換向閥的電磁鐵處于通電狀態(tài)、兩位二通電磁換向閥一的電磁鐵處于通電狀態(tài)、兩位二通電磁換向閥二的電磁鐵處于斷電狀態(tài)時，經過調壓閥一后生成艙外航天服試驗標準的最低壓力的壓縮氣體，氣體經過兩位二通電磁換向閥一通入艙外航天服上肢組件的內腔；
[0023]當兩位三通電磁換向閥的電磁鐵處于斷電狀態(tài)、兩位二通電磁換向閥一的電磁鐵處于通電狀態(tài)、兩位二通電磁換向閥二的電磁鐵3DT處于斷電狀態(tài)時，經過調壓閥二后生成艙外航天服試驗標準的最高壓力的壓縮氣體，氣體經過兩位二通電磁換向閥一通入艙外航天服上肢組件的內腔，壓力傳感器實時監(jiān)測氣路中的壓力值；
[0024]當兩位二通電磁換向閥二的電磁鐵處于通電狀態(tài)、兩位二通電磁換向閥一的電磁鐵處于斷電狀態(tài)時，流量傳感器檢測由空氣壓縮機進入艙外航天服上肢組件內腔的氣體流量，實現(xiàn)對艙外航天服上肢組件的漏氣率進行檢測。
[0025]在上述密封加壓式艙外航天服上肢關節(jié)運動壽命試