作业帮失重环境中悬空状态下如何改变自己的身体姿态?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/28 06:47:19
失重环境中悬空状态下如何改变自己的身体姿态?
失重环境中悬空状态下如何改变自己的身体姿态?
失重环境中悬空状态下如何改变自己的身体姿态?
载人航天时,由于失重,人的自身姿态控制将会发生困难,人呈“漂浮”状态,必须通过手、脚的一些辅助动作才能使身体转向.分析和解决这类问题必须针对具体情况建立合理的人体动力学模型,并对模型作动力学分析,才能得到控制姿态和运动方向的方法.
从本世纪60年代起,苏、美等国便开始研究失重过程中人体动力学问题[1～3].国内,这一领域的研究工作尚在起步.在人体动力学分析中,动力学方程的建立和求解是很复杂的.如何针对具体问题建立相应的既合理又便于求解和进行模拟的人体动力学方程的问题引起了人们的高度重视,是国内外力学界的重要研究领域之一.
分析失重状态下控制人体姿态的动力学问题时,用得较多的是Hanavan的15单元人体模型[4],该模型的自由度一般有48个.一般而言,n个由球铰相连的自由开链刚体系统(如人体系统)有3n+3个自由度.
如图所示,可在人体各单元质心处建立与惯性坐标系n→0=(n→01,n→02,n→03)各轴相平行的局部坐标系n→j=(n→j1,n→j2,n→j3)(j=1,2,3,…,15).图中,B1、B2和B11分别是上、下躯干和头,B3、B5和B4、B6分别代表上臂和前臂,B7、B9和B8、B10分别代表大腿和小腿,B12、B13和B14、B15分别代表手和脚.14个球铰是,A1(腰关节),A2、A3(肩关节),A4、A5(肘关节〕,A6、A7(髋关节),A8、A9(膝关节),A10(颈关节),A11、A12(腕关节),A13、A14(踝关节).B1上的连体坐标单位矢n→11、n→12和n→13分别指向正前方(矢状轴向)、左侧向(冠状轴向)和正上方(垂直轴向).上述系统的自由度是48.其中,B1的平移坐标为x1、x2、x3,转动坐标为x4、x5、x6;Bi(i=2,3,…15)相对于邻接的小标号刚体的转动坐标为x3i+1、x3i+2、x3i+3,总计48个坐标.我们采用便于用计算机计算的Kane-Huston方法建立人体系统的动力学方程.就非常容易分析人体在太空中的运动过程.
而在飞船仓内,则有各种拉手和把手,以方便航天员们进行操作和改变身体姿态.如图所示,在天花版和地板上,都有相关的拉手,以方便宇航员们的运动.
借助周围的一切。例如飞船舱壁、各种杂物，甚至是舱室里的空气。
如果连这些都借助不到（例如在舱外的太空中），那就只好利用反冲运动了。例如喷射气体或液体、投掷出某个物体等等。另外，如果不介意速度，也可以利用太阳光的光压——反射光的表面比涂黑的表面受到的光压会大一倍。...
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借助周围的一切。例如飞船舱壁、各种杂物，甚至是舱室里的空气。
如果连这些都借助不到（例如在舱外的太空中），那就只好利用反冲运动了。例如喷射气体或液体、投掷出某个物体等等。另外，如果不介意速度，也可以利用太阳光的光压——反射光的表面比涂黑的表面受到的光压会大一倍。
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