一种无源被动式人体低重力模拟系统的力学性能仿真分析

针对未来登陆月球或火星的航天员在地面进行低重力模拟训练的需要,设计了一种采用被动重力平衡技术的人体低重力模拟外骨骼系统,利用弹簧平行四边形机构实现对人体重力的补偿。首先,基于势能守恒原理设计了躯干重力平衡外骨骼和下肢重力平衡外骨骼;然后,通过人体生物力学仿真软件对外骨骼系统进行了仿真分析,分别在月球环境和地面穿戴外骨骼环境下进行了搬运重物和步行运动,并对比了运动时的地面反作用力、肌肉力等数据。仿真结果表明：该人体低重力模拟系统可以使受训者的关节和肌肉感受到失去部分重力载荷,能够较为准确地模拟低重力环境下的运动效果,具有可行性。     

基于ZigBee组网的星表探测装置设计及其定位方法

文章针对未来小行星表面探测的需要，研究了一种基于ZigBee组网技术的无线星表探测装置及其定位方法。探测装置采用迷你立方体构型设计，每个装置配备多个ZigBee模块，模块的天线围绕立方体呈对称分布式安装，以确保当探测装置落到小行星表面后，至少有一个ZigBee模块的通信状况良好且可进行组网。撒布在小行星表面的多个探测装置可以组成一个无线网络，以实现探测数据的传输和系统的定位。针对多探测装置无线网络拓扑结构的数学建模问题，提出了一种通过提取分析接收信号强度指示值（RSSI）来确定探测装置间相对距离的测量方法；基于对传统三边测量法的改进，实现了网络中探测装置的自主定位。在实验室环境下，搭建平台对系统的组网和定位功能进行了实验研究，验证了方案的正确性。     

面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统

研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Body weight support,BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬挂绳索中的张力,以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证该主动BWS的技术可行性,设计了一个简化的实验装置,利用偏心轮带动滑块作上下运动来模拟人体在垂直方向的步态,悬挂滑块的绳索中的张力根据滑块的加速度反馈进行调节,滑块与偏心轮之间的接触力代表动态行走载荷。实验结果表明,质量虚拟去除主动BWS系统能够有效降低病人在步行康复跑步机上行走的重力载荷和惯性载荷,从而使病人在跑步机上进行训练时获得好像失去了部分身体质量的动力学感受。