一种水下操作力数据采集系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109375551A(43)申请公布日2019.02.22(21)申请号201811423551.3(22)申请日2018.11.27(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人徐宝国张大林李文龙宋爱国付立悦韦明姚宇华王春慧李凡(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人冯艳芬(51)Int.Cl.G05B19/042(2006.01)G01L5/00(2006.01)B64G7/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种水下操作力数据采集系统(57)摘要本发明公开了一种水下操作力数据采集系统，包括：多维力测量传感器，用于获取水下操作时的多维操作力数据；数据采集电路，用于按照控制指令完成多维力传感器测量信号的实时采集和放大；以太网收发器，用于将采集的信号实时上传至计算机终端，以及接收和解析来自计算机终端的控制指令；计算机终端，用于通过以太网收发模块控制数据采集电路工作，以及接收多维操作力数据，并进行显示和保存；防水电缆，包含以太网电缆和电源供电电缆；电源模块，用于为数据采集电路、多维力测量传感器和以太网收发器提供电能。本发明能够实现对航天员在水下模拟失重训练时多种操作力数据的采集和存储。CN109375551ACN109375551A权利要求书1/1页1.一种水下操作力数据采集系统，其特征在于包括：多维力测量传感器，用于获取水下操作时的多维操作力数据；数据采集电路，用于接收计算机终端通过以太网收发模块发送的控制指令，并按照控制指令完成多维力传感器测量信号的实时采集和放大；以太网收发器，包括水下的以太网收发模块和地面上的以太网收发模块，用于将数据采集电路采集的信号转换为数据报，并实时上传至计算机终端，以及接收和解析来自计算机终端的控制指令，并传输至数据采集电路模块以实现计算机终端对数据采集电路的控制；计算机终端，加载有数据采集控制程序，用于通过以太网收发模块控制数据采集电路工作，以及接收以太网收发模块上传的多维操作力数据，并在处理后进行显示和保存到数据库中；防水电缆，包含以太网电缆和电源供电电缆，以太网电缆用于完成地面和水下的以太网收发模块之间的信号传输，电源供电电缆提供分别将电源连接至数据采集电路、多维力测量传感器和以太网收发器；电源模块，用于为数据采集电路、多维力测量传感器和以太网收发器提供电能。2.根据权利要求1所述的水下操作力数据采集系统，其特征在于：所述数据采集电路包括多路模拟开关、程控放大器、双极性ADC、FPGA芯片、电压精密基准，其中，多路模拟开关的输入与多维力传感器的输出相连接,分段采集多维力传感器输出的多维力信号，多路模拟开关的输出与程控放大器的输入连接，程控放大器的输出与双极性ADC连接，电压精密基准为双极性ADC提供标准电压，双极性ADC连接FPGA芯片，FPGA芯片控制以太网收发器将数字信号按照一定的数据格式经以太网电缆实时上报至计算机终端。3.根据权利要求1所述的水下操作力数据采集系统，其特征在于：所述多维力测量传感器和数据采集电路安装于多维力测试设备防水筒中。4.根据权利要求1所述的水下操作力数据采集系统，其特征在于：所述多维力测试设备防水筒有多个，包括扶手多维力测试设备防水筒、脚限制器多维力测试设备防水筒、单臂推拉测力测试设备防水筒以及单双臂旋转力矩测试设备防水筒。5.根据权利要求1所述的水下操作力数据采集系统，其特征在于：所述以太网电缆中采用四线制全双工通信方式传输数据。6.根据权利要求1所述的水下操作力数据采集系统，其特征在于：所述电源供电电缆和以太网电缆外包裹有金属网。2CN109375551A说明书1/3页一种水下操作力数据采集系统技术领域[0001]本发明涉及航天训练设备，尤其涉及一种航天员在水下进行手扶力、足部蹬力、单臂推拉力及单双臂旋转力训练时，采集航天员完成规定动作时对测试设备施加的力和力矩的大小及方向的数据采集系统。背景技术[0002]随着科技的不断进步，人类的太空活动逐渐频繁，人类的足迹慢慢的迈入太空中。航天员在太空中完全处于失重状态，航天员在太空中会开展相应的工作，如出舱进行实验、操作设备等，为确保航天员能够在太空中安全顺利的进行工作，需要对航天员开展一系列的模拟太空环境的训练。目前对于航天员来说，水下训练是用来模拟太空失重环境最贴切的方法。因此在地面上航天员会在水池中进行失重环境训练模拟太空中失重，在训练的过程中需要完成各项规定动作与任务。[0003]为配合航天员完成上述水下环境模拟失重环境训练，研究航天员在水下失重环境下操作设备的施力情况，需要一种可以在水下采集航天员操作力的数据采集系统。发明内容[