管鲲甯， 李潭秋， 李道奎， 李元丰

(1.国防科技大学空天科学学院， 长沙 410073； 2.中国航天员科研训练中心， 北京 100094)

1 引言

航天员着舱外航天服后的活动性是保证航天员顺利完成出舱任务的前提，取决于航天服上躯干结构与人体上肢生理参数的符合程度。 上躯干结构对人体上肢运动的影响通过肩法兰对上肢运动的限制实现。 航天员着舱外航天服时，其双臂通过上躯干的肩法兰开口穿入舱外服上肢组件，因此肩法兰的布局对人体着服后上肢的活动范围影响至关重要。

NASA 的Z-2 航天服在Z-1 航天服的基础上进行改进，缩减了左右肩法兰中心距，并对肩法兰的空间角度进行了优化[1]。 但该优化需要大量的工程研制经验作为支撑，时间周期较长；Williams[2]通过人体扫描方法获得人体上肢在活动过程中与肩法兰的作用关系，研究表明肩法兰对人体上肢活动的限制体现在对人体肩部以及上臂的挤压，会对人体造成伤害，影响上肢活动能力。Heather[3]设计肩法兰模拟装置研究肩法兰布局随人体上臂活动的变化情况，结果表明肩法兰布局与人体上肢活动间存在明显的相互关系，并获得了肩法兰位置及空间角度与上肢活动情况的回归模型。 但上述研究对上肢活动的表达尚不充分，得到的结论无法阐释肩法兰对上肢活动性影响的原因。 李元丰等[4－6]根据上躯干结构组成研制了上躯干结构原理样机，开展了肩法兰与上肢活动相关性实验，得到了肩法兰设计因素与单、双手操作空间相对体积的关系，但因相关性实验缺乏对人体肩关节、肘关节的系统分析，且普适性不足，难以覆盖肩法兰的所有布局方案。……