專利名稱：空間站失重環境下人體重心位置測量裝置及其測量方法
技術領域：
本發明涉及人體生理參數檢測系統，尤其涉及空間站失重環境下的人體重心位置的測量裝置及其測量方法。
背景技術：
天宮一號的發射標志著我國已經擁有建立初步空間站的能力，國家規劃在2020 年左右建成載人空間站。當越來越多的宇航員與太空親密接觸，承載著人類神圣使命的時候，他們的太空失重會引起一系列的生理變化，甚至出現病理反應或疾病，對航天員的身心健康造成影響，因此宇航員健康檢查是十分必要的。在航天失重環境中長時間停留可引起機體多個系統發生適應性改變和一些病理生理性質的變化，其中又以失重對心血管、肌肉、 骨等系統的不良影響對宇航員健康和安全關系最大，故也最受重視。為了減少航天員由于失重而引起的生理變化，維持像在地球那樣的健康狀態，現已經出現了很多宇航員生理參數的檢測系統，來檢測在空間站中宇航員的參數，從而制定合適的訓練計劃。失重期間的血液循環障礙與中醫中的“血瘀癥”相似，出現血液循環障礙后，宇航員的體重、呼吸等生理參數可能沒有變化，只有重心位置發生了變化，而目前在宇航員的重心檢測方面還是一個空白，還沒有這樣一種設備來檢測宇航員的重心。
發明內容
發明目的本發明的目的是填補宇航員生理參數檢測系統所存在的空間站失重環境下重心檢測方面的空白，提供一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置及其測量方法。為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下的技術方案一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，包括機械臂，在機械臂的一端設置硬質平板，在硬質平板上設置若干可以圍成一定面積區域的壓力傳感器，硬質平板上還設有用于固定受測者軀體的固定帶，在壓力傳感器上設置有支撐板，固定帶和支撐板之間形成容納受測者軀干的空間；壓力傳感器通過信號調理模塊連接單片機模塊，單片機模塊連接上位機。其中，所述機械臂上從固定端到活動端依次為第一轉動副、第二轉動副和第三轉動副，第三轉動副末端固定有硬質平板。其中，所述機械臂上從固定端到活動端依次為轉動副、第一移動副和第二移動副， 所述第二移動副末端固定有硬質平板。其中，所述壓力傳感器的數目為四個，且四個壓力傳感器在硬質平板上呈矩形排布。其中，所述固定帶為兩個，兩個固定帶之間相互平行或交叉設置。所述空間站失重環境下人體重心位置測量裝置的測量空間站失重環境下人體重心的方法，包括如下步驟
a、受測者軀干進入到固定帶和支撐板之間，并和支撐板保持一定間隙；b、通過機械臂推動人體以恒定加速度運動，單片機模塊采集各個壓力傳感器在此過程中所輸出的電壓信號，得到各個壓力傳感器受到的壓力f\、f2、f3……fN，并傳輸給上位機，其中N表示壓力傳感器的數量；C、以硬質平板的中心為坐標原點，各個壓力傳感器在硬質平板上的坐標為(Xp Y1)、(χ2>γ2)、(X3、Y3)……(χΝ>γΝ)，受測者的重心在硬質平板上的投影坐標為(X、Y)；根據硬質平板的平衡條件，即硬質平板上受力之和為0，可以得出
權利要求
1.一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，其特征在于包括機械臂，在機械臂的一端設置硬質平板(1)，在硬質平板(1)上設置若干可以圍成一定面積區域的壓力傳感器O)，硬質平板(1)上還設有用于固定受測者軀體的固定帶(3)，在壓力傳感器(2)上設置有支撐板G)，固定帶⑶和支撐板⑷之間形成容納受測者軀干的空間；壓力傳感器 (2)通過信號調理模塊( 連接單片機模塊(6)，單片機模塊(6)連接上位機(7)。
2.根據權利要求1所述的一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，其特征在于所述機械臂上從固定端到活動端依次為第一轉動副、第二轉動副和第三轉動副，第三轉動副末端固定有硬質平板(1)。
3.根據權利要求1所述的一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，其特征在于所述機械臂上從固定端到活動端依次為轉動副、第一移動副和第二移動副，所述第二移動副末端固定有硬質平板(1)。
4.根據權利要求1至3項中任意一項所述的一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，其特征在于所述壓力傳感器O)的數目為四個，且四個壓力傳感器( 在硬質平板 (1)上呈矩形排布。
5.根據權利要求1至3項中任意一項所述的一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，其特征在于所述固定帶C3)為兩個，兩個固定帶C3)之間相互平行或交叉設置。
6.權利要求1所述的一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置的測量空間站失重環境下人體重心的方法，其特征在于，包括如下步驟a、受測者軀干進入到固定帶和支撐板之間，并和支撐板保持一定間隙；b、通過機械臂推動人體以恒定加速度運動，單片機模塊采集各個壓力傳感器在此過程中所輸出的電壓信號，得到各個壓力傳感器受到的壓力f\、f2、f3……fN，并傳輸給上位機， 其中N表示壓力傳感器的數量；c、以硬質平板的中心為坐標原點，各個壓力傳感器在硬質平板上的坐標為(XpY1K (X2> Y2)、(X3、Y3)……(XN> Yn)，受測者的重心在硬質平板上的投影坐標為(X、Y)；根據硬質平板的平衡條件，即硬質平板上受力之和為0，可以得出Σ F = 0，即 F+f\+f2+f3+......+fN = 0 (1)根據力矩平衡原理，可以得出，硬質平板上X軸方向的力矩之和為0、Y軸方向的力矩之和為0，即
全文摘要
本發明公開了一種空間站失重環境下人體重心位置測量裝置，包括機械臂，在機械臂的一端設置硬質平板，在硬質平板上設置若干可以圍成一定面積區域的壓力傳感器，硬質平板上還設有用于固定受測者軀體的固定帶，在壓力傳感器上設置有支撐板，固定帶和支撐板之間形成容納受測者軀干的空間；壓力傳感器通過信號調理模塊連接單片機模塊，單片機模塊連接上位機。本發明還公開了使用上述裝置在空間站失重環境下測量人體重心的方法。本發明結構簡單、成本低廉，使用方便，填補了宇航員的在失重環境下重心檢測方面的空白，對于航天事業的發展具有重要意義。
文檔編號A61B5/00GK102551669SQ201110431069
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者吳涓, 宋光明, 宋愛國, 崔建偉, 李會軍, 谷士鵬, 馬妍 申請人:東南大學