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。