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本课题针对失重环境下航天员的工作生活需求进行了调研分析,研发了适合于女航天员穿着的航天器内用作业服,借鉴航天医学等领域的研究结论,设计、建造并检验了应用于服装人体工效学评价的失重地面模拟实验场地和设备,对研发服装进行了主客观评价,并总结了此类功能性服装的研发流程。 需求调研部分,通过文献资料解读、图片资料分析、实地参观调研和现场问卷调研等方式了解航天器内用作业服的使用现状和需求,确定了航天器内用作业服的设计要点: 1)采用连体款式,并以屈膝悬浮态为基本着装姿态; 2)进行规格调整,上肢尺寸加大、下肢适当合体来满足失重后的体型变化; 3)细部采用功能性结构设计来平衡合体性和灵活性; 4)设计如厕结构、可拆卸工具袋等提供附加功能。 服装设计过程采用层次决定法、分区设计法等进行了3款预设款式的探索设计和实验检验。通过实验数据和主观反馈的筛选,最终为女性航天员研发了两套作业服。基础款适合出席出征仪式等正式场合,以美观性为主,通过功能性结构设计来平衡灵活性、舒适性和方便性;舒适款适合空间站日常工作和生活,采取不同面料配伍的形式达到方便性、灵活性、舒适性和美观性的平衡。 实验方法上,本研究进行了 ROM(肢体活动性限制角度)实验的改进,并对实验场地和器材进行了设计、建造和可行性检验。结果证明,头低位卧姿测量可以在人体纵轴方向极大弱化重力的影响,人体在做上肢动作、弯腰等动作时与立姿测量数据有显著性差异,卧姿实验是可行和必要的。万向轮滑动小车在光滑玻璃上的滑动,会使人体产生方向感混乱缺失的现象,以及头晕、头重脚轻等失重生理和心理感觉,说明本文所设计和构建的模拟实验室适用于航天器内用作业服的实验测评。此外,本研究还探索了利用基于视频序列的动作捕捉系统进行一般性ROM实验的可行性,其优点是能够提高实验精度、实验效率并节省人工成本。但对于本文拟采用的卧姿测量,由于该系统不能进行正确的逻辑方位识别,因此在正式试验中未采用。 经过对实验器材和方法的验证,确定了着装实验主客观评价指标,利用6位受试者进行着装实验的测试结果对3款预设款式进行筛选。穿脱方便性方面,款式2的6.9s和4.9s的如厕准备和收尾时间显著少于其他两个款式,说明如厕结构可以极大提高穿脱方便性,解决连体服如厕困难的弊端。肢体灵活性评价方面,受试者穿着3款服装的灵活性无显著性差异,但结合3款服装尺寸规格数据发现,款式2和款式3虽然上裆长比款式1小5cm,但却具有与较宽松风格的款式1相同的灵活性和舒适性。说明合理的功能结构设计能够在保证灵活性的同时提供更好的合体性。针对主观问卷评分结果,本研究利用Pugh权重矩阵,按照穿着者和管理者两个群体对工作服不同性能的偏好程度进行打分排名,对3款服装的整体和细部设计进行筛选。结合客观实验数据对筛选出的款式2和款式3进行了优化设计,最终获得了基础款和舒适款两套作业服。 本课题的研究意义在于: 1)为女航天员研发了适用于失重条件下工作生活的航天器内用作业服,在服装款式、结构和功能上提供了新的设计思路; 2)结合航天医学等多领域研究方法,对实验方法和设施进行了全新构建,较为成功地完成了在地面进行模拟失重环境的服装评价实验; 3)提炼航天器内用作业服的设计流程和评价体系,并根据普适性的功能服装设计模式建立起航天器内用作业服的研发模式。