专利摘要

本发明公开了一种航天服髋关节，包括连接体，连接体两边分别与一个旋架列相连，每个旋架列包括依次转动连接的多个旋架，每个旋架列中最上端的旋架与连接体转动连接，每个旋架内部安装有用于固定布料的布料件；旋架包括上连接件和下连接件，上连接件与下连接件一端通过支撑杆相连，另一端通过连接铰相连；支撑杆两端分别设有上连接铰和下连接铰，上连接铰与上连接件相连，下连接铰与下连接件相连。本发明提供的一种航天服髋关节，采用可调整4段硬式全旋转结构，具有一个冗余旋转自由度，从而保证髋关节活动灵活性，运动阻力小，结构简单，制造方便。

权利要求

1.一种航天服髋关节，其特征在于：包括连接体(1)，连接体(1)两边分别与一个旋架列相连，每个旋架列包括依次转动连接的多个旋架(2)，每个旋架列中最上端的旋架(2)与连接体(1)转动连接，每个旋架(2)内部安装有用于固定布料的布料件(3)；

所述旋架(2)包括上连接件(202)和下连接件(201)，上连接件(202)与下连接件(201)一端通过支撑杆(203)相连，另一端通过连接铰(204)相连；连接铰(204)中间穿设有连接销；

所述支撑杆(203)两端分别设有上连接铰(207)和下连接铰(208)，上连接铰(207)与上连接件(202)相连，下连接铰(208)与下连接件(201)相连；

所述上连接铰(207)和下连接铰(208)中间设有通孔，通孔内设有卡槽(209)，卡槽(209)内安装有卡环，连接销(210)穿设于卡环；连接销穿过上连接铰(207)的卡环和上连接件(202)从而将上连接铰(207)和上连接件(202)相连，连接销穿过下连接铰(208)的卡环和下连接件(201)从而将下连接铰(208)和下连接件(201)相连；上连接铰(207)和下连接铰(208)可以绕着相对应的连接销(210)；

所述布料件(3)包括结构相同的上连接盘(301)和下连接盘(302)，上连接盘(301)包括布料上压盘(303)和布料下压盘(304)，布料上压盘(303)和布料下压盘(304)相连且中间压设有布料；布料上压盘(303)和布料下压盘(304)由铝合金制成，布料上压盘(303)和布料下压盘(304)之间通过铆钉固定连接；上连接盘(301)和下连接盘(302)上都均布有多个连接孔，下连接件(201)的凹槽和上连接件(202)的凹槽内也均布有多个固定孔；

下连接件(201)的凹槽(206)内的固定孔与下连接盘(302)上的连接孔一一对应；上连接件(202)的凹槽内的固定孔(205)与上连接盘(301)的连接孔一一对应；

螺栓穿设于下连接盘(302)的连接孔和凹槽(206)内的固定孔将下连接盘(302)固定在凹槽(206)内；

所述下连接件(201)与上连接件(202)相对的面上均设有环形的凹槽，下连接盘(302)安装在下连接件(201)的凹槽中，上连接盘(301)安装在上连接件(202)的凹槽中；

所述连接体(1)为半球形壳体，壳体内部设有加强筋(102)，加强筋(102)在连接体(1)内井状布置；

所述连接体(1)沿壳体直径方向上设有连接孔(101)，连接孔(101)上设有圆柱形连接套(103)，圆柱形连接套(103)与旋架(2)转动连接；

所述圆柱形连接套(103)与旋架(2)通过旋转轴承连接，旋转轴承的外圈与圆柱形连接套(103)相连，圆柱形连接套(103)的底部设有轴承定位台阶(104)；

所述旋架列中的旋架(2)通过旋转轴承依次连接，上一个旋架的下连接件(201)与旋转轴承的外圈相连，旋转轴承的内圈与下一个旋架的上连接件(202)相连；上连接件(202)为法兰式的结构，上连接件(202)与旋转轴承的内圈相连，旋转轴承的外圈与连接体(1)相连，并形成过盈配合，保证连接的可靠性；下连接件(201)为3毫米厚的薄壁壳体结构，下连接件(201)与依次连接的旋架相连。

说明书

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种航天服髋关节。

背景技术

航天服是航天员进行星表与太空作业的重要生命支撑保障系统。与太空作业不同，星表作业要求航天服上下肢关节系统都具备较好的运动性和灵活性，以便完成星表行走、探测、维修、搬运等任务。在内压作用下，航天服多层织物刚性将明显增强，材质物理属性和力学特性都将发生变化，导致航天服关节系统产生较大的运动阻力，增大星表作业难度。为了提高航天服关节活动性，通常采用关节织物褶皱、活动框架和旋转轴承结构等，如美国“水星”航天服、“双子星”航天服、“MARK III”、“Z-1”、“Z-2”，俄罗斯“海鹰”航天服，中国“飞天”航天服等。围绕航天服髋关节系统，目前许多研究工作主要集中在关节设计、阻力/阻力矩分析、动态性能计算、实验测试、织物材料属性、人机交互性能等方面。随着太空探测任务的不断深入，对其它天体的星表探测存在较大的任务需求，例如月球、火星、土星等星表探测，这对航天服下肢关节系统研究提出了更高的要求。美国、俄罗斯、中国等国家都已开展了航天服上肢关节系统的设计研发工作，并完成了相关的理论研究和实验验证。相对而言，航天服下肢关节系统研制相对滞后。尤其，作为影响航天服下肢行走性能的主要部件，髋关节研究仍不是很理想，仍存在一些问题，例如活动性不足、运动阻力大等。

从技术角度来讲，航天服髋关节通常可分为软关节和硬关节两大类。软关节主要是通过航天服布料的柔性来传递相对运动，其涉及到布料的变形阻尼、织物结构等影响因素。硬关节是硬质材料构成的旋转运动机构来实现传递运动，其涉及到连接轴承、关节结构等影响因素。目前，软关节结构多用于航天服上肢关节系统，多为肩关节、肘关节、膝关节等部位，其主要以提供灵活性为主，对关节承重要求不高。例如，美国R.S.COLLEY设计了由软式肘关节、髋关节、膝关节构成的航天服；美国C.P.KRUPP先后提出了软式肘关节和膝关节设计方案和全软式航天服概念设计方案。硬关节多应用在髋关节、腰关节处，以及肩关节，主要作用是承担重量，并提供必要的肢体活动灵活性，它通常采用3段式设计结构。例如，美国Hubert C.Vykukal曾先后提出了不同结构形式的硬式3段髋关节和腰关节，并完成了相关的实验检验。通常，3段式关节具备充分完整的运动约束，可实现明确的运动，而且具有“等容性”、服内压力波动小等特点。因此，硬式关节的灵活性要好于软式关节。但是，3段硬式关节结构也存在诸多不足，例如，运动范围有限使得肢体运动范围相对较小、关节安装角度调整不便、连接轴承的旋转运动可能对航天员肢体造成损伤或擦伤等。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种结构简单，制造方便，具有一个冗余旋转自由度且能起到保护作用的航天服髋关节。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种航天服髋关节，包括连接体，连接体两边分别与一个旋架列相连，每个旋架列包括依次转动连接的多个旋架，每个旋架列中最上端的旋架与连接体转动连接，每个旋架内部安装有用于固定布料的布料件。

优选地，所述旋架包括上连接件和下连接件，上连接件与下连接件一端通过支撑杆相连，另一端通过连接铰相连。

优选地，所述支撑杆两端分别设有上连接铰和下连接铰，上连接铰与上连接件相连，下连接铰与下连接件相连。

优选地，所述上连接铰和下连接铰中间设有通孔，通孔内设有卡槽，卡槽内安装有卡环，连接销穿设于卡环。

优选地，所述布料件包括结构相同的上连接盘和下连接盘，上连接盘包括布料上压盘和布料下压盘，布料上压盘和布料下压盘相连且中间压设有布料。

优选地，所述下连接件与上连接件相对的面上均设有环形的凹槽，下连接盘安装在下连接件的凹槽中，上连接盘安装在上连接件的凹槽中。

优选地，所述连接体为半球形壳体，壳体内部设有加强筋，加强筋在连接体内井状布置。

优选地，所述连接体沿壳体直径方向上设有连接孔，连接孔上设有圆柱形连接套，圆柱形连接套与旋架转动连接。

优选地，所述圆柱形连接套与旋架通过旋转轴承连接，旋转轴承的外圈与圆柱形连接套相连，圆柱形连接套的底部设有轴承定位台阶。

优选地，所述旋架列中的旋架通过旋转轴承依次连接，上一个旋架的下连接件与旋转轴承的外圈相连，旋转轴承的内圈与下一个旋架的上连接件相连。

本发明的有益效果是：本发明所提供的航天服髋关节，采用可调整4段硬式全旋转结构，具有一个冗余旋转自由度，从而保证髋关节活动灵活性，运动阻力小，结构简单，制造方便。

附图说明

图1是本发明航天服髋关节结构图；

图2是本发明航天服髋关节连接体仰视结构原理图；

图3是本发明航天服连接体侧视图；

图4是本发明航天服侧视结构原理图；

图5是本发明航天服旋架结构图；

图6是本发明航天服髋关节旋架原理图；

图7是本发明航天服髋关节布料件结构图；

图8是本发明航天服髋关节布料件上连接盘剖视图；

图9是本发明航天服髋关节支撑杆结构图；

图10是本发明航天服髋关节下连接铰剖视图；

附图标记说明：1、连接体；2、旋架；3、布料件；101、连接孔；102、加强筋；103、连接套；104、轴承定位台阶；201、下连接件；202、上连接件；203、支撑杆；204、连接铰；205、固定孔；206、凹槽；207、上连接铰；208、下连接铰；209、卡槽；210、连接销；301、上连接盘；302、下连接盘；303、布料上压盘；304、布料下压盘；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，一种航天服髋关节，包括连接体1，连接体1两边分别与一个旋架列相连，每个旋架列包括依次转动连接的多个旋架2，每个旋架列中最上端的旋架2与连接体1转动连接，每个旋架2内部安装有用于固定布料的布料件3。在本实施例中，每个旋架列中旋架2的个数为4个，使航天服髋关节具有一个冗余旋转自由度，使航天服髋关节活动更加具有灵活性。

如图5和图6所示，旋架2包括上连接件202和下连接件201，上连接件202与下连接件201一端通过支撑杆203相连，另一端通过连接铰204相连；连接铰204中间穿设有连接销。

如图9和图10所示，支撑杆203两端分别设有上连接铰207和下连接铰208，上连接铰207与上连接件202相连，下连接铰208与下连接件201相连。

上连接铰207和下连接铰208中间设有通孔，通孔内设有卡槽209，卡槽209内安装有卡环，连接销210穿设于卡环。连接销穿过上连接铰207的卡环和上连接件202从而将上连接铰207和上连接件202相连，连接销穿过下连接铰208的卡环和下连接件201从而将下连接铰208和下连接件201相连。上连接铰207和下连接铰208可以绕着相对应的连接销210，在一定范围内转动。根据上连接件202与下连接件201的张角不同，可以设计不同长度的支撑杆203。在使用过程中，如果需要更换支撑杆203，通过工具将卡环从卡槽209中取出即可更换支撑杆203。这种更换方式，简单、方便、可靠且跟换时间较少。

如图7和图8所示，布料件3包括结构相同的上连接盘301和下连接盘302，上连接盘301包括布料上压盘303和布料下压盘304，布料上压盘303和布料下压盘304相连且中间压设有布料。具体的，布料上压盘303和布料下压盘304由铝合金制成，布料上压盘303和布料下压盘304之间通过铆钉固定连接。

下连接件201与上连接件202相对的面上均设有环形的凹槽，下连接盘302安装在下连接件201的凹槽中，上连接盘301安装在上连接件202的凹槽中。上连接盘301和下连接盘302上都均布有多个连接孔，下连接件201的凹槽和上连接件202的凹槽内也均布有多个固定孔。

如图6所示，为了便于说明，将下连接件201上的凹槽标记为206，将上连接件202的凹槽内的固定孔标记为205。下连接件201的凹槽206内的固定孔与下连接盘302上的连接孔一一对应。上连接件202的凹槽内的固定孔205与上连接盘301的连接孔一一对应。

螺栓穿设于下连接盘302的连接孔和凹槽206内的固定孔将下连接盘302固定在凹槽206内。在本实施例中，下连接盘302的径向宽度尺寸比下连接件201小1.5毫米，便于将下连接盘302准确地安装在凹槽206内，同时将布料紧密压在凹槽206和布料压盘的侧壁上，从而防止航天服髋关节从凹槽底206部和侧面漏气。

上连接盘301的固定方式与下连接盘302相同，即通过螺栓穿设于上连接盘301的连接孔和固定孔205将上连接盘301固定在上连接件202的凹槽内。

如图2到图4所示，连接体1为半球形壳体，壳体内部设有加强筋102，加强筋102在连接体1内井状布置，加强筋102为Φ6毫米直径的半圆柱形结构。连接体1在航天服髋关节中起固定和支撑作用，连接体1采用硬质材料壳体壁厚为3毫米。

连接体1沿壳体直径方向上设有连接孔101，连接孔101上设有圆柱形连接套103，圆柱形连接套103与旋架2转动连接，连接孔101内径为Φ226毫米。

圆柱形连接套103与旋架2通过旋转轴承连接，旋转轴承的外圈与圆柱形连接套103相连，圆柱形连接套103的底部设有轴承定位台阶104。圆柱形连接套103由连接孔101向外延伸10毫米形成，圆柱形连接套壁厚为3毫米，圆柱形连接套103用于连接连接体1和旋架2。在每个圆柱形连接套103的底部还设有厚度为3毫米的轴承定位台阶，轴承定位台阶用于旋转轴承外圈的轴向定位。

旋架列中的旋架2通过旋转轴承依次连接，旋架之间可以自由旋转。上一个旋架的下连接件201与旋转轴承的外圈相连，旋转轴承的内圈与下一个旋架的上连接件202相连。上连接件202为法兰式的结构，上连接件202与旋转轴承的内圈相连，旋转轴承的外圈与连接体1相连，并形成过盈配合，保证连接的可靠性。下连接件201为3毫米厚的薄壁壳体结构，下连接件201与依次连接的旋架相连。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

航天服髋关节专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。