基于人—手套系统的舱外航天服手套工效研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51175021
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    丁立
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0507.机械仿生学与生物制造
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

受到舱外航天服手套（Extravehicular activity spacesuit glove，简称EVA手套）、加压和温度等因素的影响，舱外手动作业涉及的活动范围、感知觉、灵活性、力量等基本能力下降非常明显，疲劳更甚。目前舱外手动作业工效仅考虑单/双因素的影响，缺乏手套、压力和温度等多因素对舱外作业工效交互（如相加、相减和协同）影响的系统研究，而作为工效核心的"人-手套-物体"之间的力学关系尤缺系统的理论研究。本项目基于人-手套系统的新概念，拟建立包含大脑调控的人-手套系统力学工效模型，阐明在抓、握和拧等典型舱外作业动作下，人-手套的力学工效原理，进而理清多因素交互影响机理，提出EVA手套工效设计原则，并指导建立舱外最优作业策略和训练方法。这对EVA手套制作和舱外作业方案设计等有重要的理论指导意义及实际应用价值，特别为我国改进和开发新型EVA手套提供重要的理论基础和科学依据。

结项摘要

受到舱外航天服手套、加压和太空温度等因素的影响，舱外手动作业涉及的活动范围、感知觉、灵活性、力量和疲劳等基本能力下降非常明显。本项目在合作单位的协作下，完成了以下内容：.（1）对国际上出舱活动的动作进行了系统的人因操作规律分析，建立了完整的舱外作业数据库，提炼出人因调控的物理模型。.（2）完成了手—手套系统参数的测量，建立了特殊环境下航天服手套的工效和力学参数测试法，用于模型的验证和预测。.（3）建立了舱外作业工效评价体系，研制出特殊环境下评估手—手套系统作业工效和验证力学模型的专用设备，系统地研究了不同内外压差（0、22.1kPa、29.6kPa和39.2kPa）和环境温度（-50℃、-90℃、-110℃和-130℃）下，手—手套系统的作业工效和人脑调控下的作业规律。.（4）建立了单指力学、多指协调力学和加压手套的单指肌骨和多指协作的力学最优描述方法和手—手套系统作业力学模型，阐明了手—手套系统作业力学和工效学机理，得到了多因素影响手动作业能力的规律，提出了舱外作业优化设计的准则。.（5）建立了包含服装反力矩在内的航天员上肢动作动力学和运动学模型，完成了服装反力矩模型下上肢力学仿真，并给出了航天员上肢动作力学设计的建议。.（6）基于飞行员个体防护有压代偿服的压力和防护，建立了手—上肢—服装系统的工效学评价体系及最优化评价方法，开展了不同压力（常压、30kPa和40kPa）和工作负荷（拧螺母、插普渡钉、抬举和按钮等）下舱外航天服着装的工效学和舒适性研究，为模型验证和服装设计提供了参考。.（7）进行了不同反压值的手套工效试验探索研究，初步研究表明反压式航天服手套的灵活性和舒适性都强于现有充气压式航天服手套，形成了探索我国自己反压手套的基本思路。. 通过本项目资助，项目组在Applied Ergonomics（工效期刊排名第一）, International Journal of Industrial Ergonomics，WORK等期刊和国际会议发表了SCI（SSCI）论文5篇，EI论文7篇，核心期刊和国际会议论文11篇，共计23篇论篇论文；获得国家发明专利3项，申请2项；指导毕业5名硕士，在读2名博士，4名硕士。项目成果已被用到航天服和飞行员个体防护服的设计和研制中，还将会有效地解决未来新型服装的工效问题。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（17）
专利数量（0）
基于坐应力分析的弹射座椅座垫舒适性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    医用生物力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王丽;姜昌华;周前祥;魏仕华
  • 通讯作者：
    魏仕华
航天员舱外活动中典型动作的分类统计与分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    航天医学与医学工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张楠楠;田寅生;徐欢;丁立
  • 通讯作者：
    丁立
飞行员迅速减压肺损伤仿真计算及应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    北京航空航天大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李静文;肖华军;丁立;史海文
  • 通讯作者：
    史海文
Simulating extreme environments: Ergonomic evaluation of Chinese pilot performance and heat stress tolerance
模拟极端环境：中国飞行员表现和热应激耐受力的人体工学评估
  • DOI：
    10.3233/wor-141842
  • 发表时间：
    2015-01-01
  • 期刊：
    WORK-A JOURNAL OF PREVENTION ASSESSMENT & REHABILITATION
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Li, Jing;Tian, Yinsheng;Wang, Ning
  • 通讯作者：
    Wang, Ning
Effects of EVA gloves on grip strength andfatigue under low temperature and low pressure
低温低压下EVA手套对握力和疲劳的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Applied Ergonomics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    刘何庆;李艳;李德玉;王丽
  • 通讯作者：
    王丽

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其他文献

不同摄食压力下球形棕囊藻的防御策略
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
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  • 作者：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    丁立
  • 通讯作者：
    丁立
舱外航天服手套的工效问题
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    北京航空航天大学学报，2005，31(4)，416-420。
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    --
  • 作者：
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    袁
考虑材料温度相关性的二维轮轨弹塑性滑动接触温升分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    伏培林;丁立;赵吉中;张旭;阚前华;王平
  • 通讯作者：
    王平

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丁立的其他基金

舱外航天服手套的传热研究
  • 批准号：
    50406008
  • 批准年份：
    2004
  • 资助金额：
    22.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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