[发明专利]基于空间机器人的航天员质量测量方法

摘要

一种基于空间机器人的航天员质量测量的装置及方法，其在空间机器人手臂的前端安装有腕力传感器，腕力传感器前端安装有机械手。通过空间机器人手臂控制机械手在一条直线上做加速度为正弦曲线的运动。测量宇航员质量时，测控系统控制机械手抓住宇航员。在设定机械手做加速度为正弦曲线运动的同时，测控系统得到并输出腕力传感器上的力信息电压信号，利用机械手加速度信号和腕力传感器力信息电压信号，计算出宇航员的质量。本发明利用空间站中的空间机器人手臂，能够实现在微重力环境下宇航员质量的测量，无需繁杂的航天员质量测试仪，能够有效减少航天员发射时的发射载荷。同时，本发明所采用的加速度曲线为正弦曲线，具有运动变化柔和的特点，最大限度的降低测量过程对于航天员身体的影响。

主权项

一种基于空间机器人的航天员质量测量方法，其特征为，所述测量方法是利用空间站机械手测得在微重力环境下宇航员的质量，所述空间站机械手包括：空间机器人手臂(1)、腕力传感器(2)、机械手(3)、测控系统(4)以及底座(5)，腕力传感器(2)安装在空间机器人手臂(1)的前端，机械手(3)安装在腕力传感器(2)的前端，具体测量步骤如下：步骤1.测控系统(4)控制空间机器人手臂(1)，使其前端的机械手(3)准确抓住宇航员(11)；步骤2.在测控系统(4)上设定机械手(3)的加速度曲线且加速度曲线为正弦变化，加速度曲线的中点在空间机器人手臂(1)伸展的最长位置和收缩的最短位置的中点，通过测控系统(4)控制机械手作直线往复运动；步骤3.由腕力传感器(2)得到的力信息电压信号，在测控系统(4)中进行信号放大、A/D转换以及利用腕力传感器(2)力/力矩与电压的关系，得到并输出对应于腕力传感器(2)上力信息电压信号的力变化曲线；步骤4.根据牛顿第一运动定律.选取机械手(3)的加速度曲线的峰值，并取出对应的腕力传感器(2)的力的峰值，计算出总质量m，进而计算出宇航员(11)的质量m2＝m‑m1，其中，m1为机械手(3)的质量，m2为宇航员(11)的质量。