科学探索|研究人员开发机器人关节技术可使未来的太空服更加舒适研究人员开发机器人关节技术

由Ana Diaz Artiles领导的德克萨斯A&M大学工程师们正在开发柔性机器人技术，可以使未来用于行星探索的“SmartSuit”太空服对宇航员来说更安全、更舒适、更省力。

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今天，有两种太空服可供宇航员选择。一种是一组美化的飞行服，旨在保护机组人员在升空和重返大气层时免受意外减压。另一种是用于舱外活动（EVA）的俄罗斯和美国全压服，自20世纪80年代初以来一直没有改变。
尽管SpaceX和波音公司已经开发了一些新的应急服，但EVA太空服技术仍然只是比阿姆斯特朗和奥尔德林在1969年首次踏上月球时穿的太空服领先一小步。
值得称道的是，现代太空服是了不起的设备。虽然它看起来像笨重的服装，但太空服不亚于一个形状像人的航天器。像航天器一样，它使穿戴者活着，并提供对真空、热、冷和辐射的保护，有些甚至还有推进系统。在所有这些的基础上，这套衣服还具有机动性。

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恼人的是，太空服要真正做到舒适或高效，还有很长的路要走。一个原因是，太空服必须包含有足够压力的空气，以维持穿着者的生命。不幸的是，这将使太空服变成一个海星形的气球，像汽车轮胎一样难以弯曲。为了克服这个问题，太空服的关节处是由一系列恒定体积的风箱组成的。当这些环形结构被弯曲时，空气从一侧转移到另一侧，使关节弯曲。
【科学探索|研究人员开发机器人关节技术可使未来的太空服更加舒适】到目前为止还不错，但这些关节很不舒服，它们需要努力弯曲，而且当宇航员停止用力时，它们想弹回原来的位置。德克萨斯A&M大学团队的想法是用柔软的机器人致动器取代这些波纹管，这些致动器做大部分的工作，使关节保持在所需的位置，并使航天服更舒适地适应。
目前，研究人员正在研究机器人膝关节的原型，并对照标准服和裸体的移动性进行建模。他们发现，这种执行器可以在火星任务中节省大量的卡路里消耗，并使宇航员在工作中减少出汗。
研究人员最终的目标是将这些软体机器人执行器整合到一个带有集成传感器的自愈式全身太空服中。这种新太空服将提供额外的机械反压（MCP）。这将使该太空服能够在常规太空服的四分之一的气压下运行。这不仅会使太空服穿得更舒适，而且还会减少减压病的危险，并减少在穿戴太空服之前预先呼吸纯氧的需要。
“想象一下，穿着非常紧的Under Armour或非常紧的紧身裤，”研究生Logan Kluis说。“那种压在你身上的压力将取代或补充气体压力。因此，SmartSuit的想法是，它将同时使用机械压力和气体压力。”
这项研究发表在《航空医学与人类表现》上。

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