[发明专利]基于柱状充气囊的可重复柔性航天服关节加劲装置及其使用方法

摘要

本发明公开了一种基于柱状充气囊的可重复柔性航天服关节加劲装置及其使用方法，所述航天服关节加劲装置是基于柱状充气囊制作而成的，其初始形状为直筒形状，所述柱状充气囊由基底、柱状气囊和薄膜组成，基底与薄膜之间设置有若干个柱状气囊。本发明的航天服关节加劲装置可以根据航天员肢体力量的改变及弯曲倾向，通过不断改变航天服关节加劲装置内部的多个柱状气囊的正向弯曲或反向弯曲状态，实现航天服关节加劲装置的适应性与可重复性，解决了空间环境中航天服内航天员肢体关节处不易弯折的问题。本发明的航天服关节加劲装置内部的多个柱状气囊的弹性良好，能够调节松紧程度，避免了因为航天服缺少弹性引起关节僵硬与肢体肿胀等问题。

主权项

1.一种基于柱状充气囊的可重复柔性航天服关节加劲装置的使用方法，所述航天服关节加劲装置是基于柱状充气囊制作而成的，其初始形状为直筒形状，所述柱状充气囊由基底、柱状气囊和薄膜组成，基底与薄膜之间设置有若干个柱状气囊；直筒的直径或者周长等于航天员手臂或腿臂关节处的直径或周长；所述柱状气囊的横截面为圆形或多边形；所述薄膜的材料为聚酰亚胺薄膜、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜和聚酯薄膜中的一种或多种；所述基底的材料为形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆复合材料和橡胶中的一种或多种；所述橡胶为乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶和丁基橡胶中的一种或多种；所述形状记忆合金为Au‑Cd、Ag‑Cd、Cu‑Zn、Cu‑Zn‑Al、Cu‑Zn‑Sn、Cu‑Zn‑Si、Cu‑Sn、Cu‑Zn‑Ga、In‑Ti、Au‑Cu‑Zn、NiAl、Fe‑Pt、Ti‑Ni、Ti‑Ni‑Pd、Ti‑Nb、U‑Nb和Fe‑Mn‑Si形状记忆合金的一种或多种；所述形状记忆聚合物为聚氨酯树脂、环氧类的热塑性形状记忆聚合物、环氧类的热固性形状记忆聚合物、苯乙烯类形状记忆聚合物、氰酸酯类形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物、聚己内酯形状记忆聚合物的一种或多种；所述形状记忆复合材料的增强相材料为石墨纤维、碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、硼纤维、碳化硅纤维、碳粉、炭黑、碳纳米管或镍粉中的一种或多种，且其含量为1~60wt%；其特征在于：所述方法步骤如下：步骤1、根据航天员个体情况，确定航天服关节加劲装置中基底与薄膜的材料和种类；步骤2、基于航天员个体情况，制备航天服关节加劲装置；步骤3、航天员佩戴之前，将航天服关节加劲装置的柱状气囊充气；步骤4、将充气后的航天服关节加劲装置安装在航天员手臂或腿臂关节处，根据航天员肢体力量的改变及弯曲倾向，航天服关节加劲装置内部的柱状气囊发生弯曲，产生加劲作用；步骤5、根据航天员肢体力量的改变及弯曲倾向，航天服关节加劲装置内部的柱状气囊发生弯曲，此时的弯曲方向与步骤4的弯曲方向相反，产生加劲恢复作用；步骤6、重复步骤4和5，不断改变航天服关节加劲装置内部柱状气囊的弯曲状态。