CN112589771A - 一种航天员舱外活动手部助力外骨骼 - Google Patents

Abstract

一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，包括手套模块、套索模块和动力模块；手套模块分为手套掌心侧和手套掌背侧，通过套索模块连接到动力模块的输出端。本发明增加舱外航天服手套的主动助力特性，同时提升手套的灵活性和可靠性，可以很好地解决舱外航天服手套导致的抓握力下降和手部疲劳损伤的问题，同时提高舱外活动任务的执行效率。

Description

一种航天员舱外活动手部助力外骨骼

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种航天员舱外活动手部助力外骨骼。

背景技术

随着航天科学的发展以及航天工程技术的提高，人类有更多的机会进入宇宙外太空进行探索，空间站在轨建造任务以及未来的火星登陆计划将给航天员的出舱活动带来巨大挑战，频繁的出舱活动和太空操作任务对舱外航天服手套的灵活性、可靠性甚至助力特性提出了非常高的要求。

舱外航天服手套是航天员实现舱外作业的关键部件。舱外航天服手套一般有三层，分别为气密层、限制层和最外保护层。气密层用以维持手套内气压；限制层用以限制气密层的膨胀；最外保护层由多层材料复合而成用以保护内层，具有隔热、保暖、防辐射、防微流陨石的功能。为了保证航天员的正常生命特征，整个舱外航天服需要加压，当舱外航天服手套内部加压后，这三层结构会紧密贴合在一起。

当舱外航天服手套加压后，手套体积和编织物刚度在关节弯曲时会导致航天服手套变硬，产生的关节阻力矩使得航天服手套与航天员的手部运动产生差异，这种运动学上的差异不仅会增加航天员的代谢支出，消耗额外的能量，降低工作效率，而且可能会造成各种肌肉骨骼损伤。受到航天服内外压差和编织物挤压的影响，航天员在进行舱外作业时，手部力量会下降40％-50％左右，同时也导致手套灵活性和可靠性下降，严重影响舱外活动任务的进行。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，增加舱外航天服手套的主动助力特性，同时提升手套的灵活性和可靠性，可以很好地解决舱外航天服手套导致的抓握力下降和手部疲劳损伤的问题，同时提高舱外活动任务的执行效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，包括手套模块1、套索模块2和动力模块3；手套模块1分为手套掌心侧和手套掌背侧，手套模块1通过套索模块2连接到动力模块3的输出端。

所述手套模块1包括远端固定环，中端固定环和近端固定环，分别位于除小拇指外的其余四手指，在手指的三个固定环上方掌心侧设置了薄膜压力传感器，分别为远端薄膜压力传感器，中端薄膜压力传感器和近端薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器用于测量人手抓握物体时，手指与物体的接触力，位于手套的掌心偏上位置固定了一个手掌固定环110，通过高强度纺织线缝制在手套相应位置并且围绕在手掌一周，手套的掌心位置固定了一个引导装置109，引导装置109用于改变钢丝绳的驱动方向，在手套掌心侧和手套掌背侧的手腕处，分别固定了掌心侧集线器107和掌背侧集线器115，掌心侧的四个手指，包括拇指、食指、中指和无名指通过掌心侧钢丝绳108驱动，掌背侧的四个手指连接了掌背侧钢丝绳114，用于感知手指的弯曲意图。

所述的固定环包括手指不锈钢环118、手指导线槽117和聚四氟乙烯管116，所述手指不锈钢环118通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其直径小大根据实际穿戴者手指的直径进行调节，所述不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接到手指导线槽117上，手指导线槽117通过3D打印得到，手指导线槽117中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管116固定在通孔中，小指不安装固定环，不进行驱动，而是保持自由状态。

所述的手掌固定环110包括手掌不锈钢环121、手掌导线槽120和聚四氟乙烯管119，其中手掌不锈钢环121通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其小大根据实际穿戴者手掌的宽度进行调节，不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接成环状，同时手掌不锈钢环121上通过M2螺栓和螺母固定4个手掌导线槽120，依次对应食指、中指、无名指和小指方向，手掌导线槽120通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管119固定在通孔中。

所述的引导装置109固定在手套的掌心位置，用于改变钢丝绳的驱动方向，引导装置109包括基座123、导线槽124和聚四氟乙烯管122，基座123四个角打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母固定在手套的掌心位置，两个导线槽124通过M2螺栓和螺母固定在基座123左边和右下角，导线槽124通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管122弯曲成90度，两头分别固定在两个导线槽124的通孔中。

所述的掌心侧集线器107和掌背侧集线器115形状相同，通过高强度纺织线穿过集线器左右两端的方形孔并将其缝制在手套手腕处，集线器上有4个阶梯孔，在靠近手指方向的孔直径为1.2mm，在背离手指方向的孔直径为3mm。

所述的远端固定环，中端固定环和近端固定环，其中远端固定环固定在手指远端指骨处，中端固定环固定在手指近端指骨处，近端固定环固定在手指掌骨前段，掌心侧钢丝绳108依次穿过三个固定环上方手指导线槽117中的聚四氟乙烯管116，并穿过引导装置109中的聚四氟乙烯管122以及掌心侧集线器107的最左边的通孔，固定掌心侧钢丝绳108的末端，在掌心侧钢丝绳108拉动时，实现对手指的指间关节和掌指关节的弯曲助力。

所述4根掌背侧钢丝绳114，分别连接到拇指、食指、中指以及无名指的远端固定环上固定，另一端穿过掌背侧集线器115的4个通孔，接入套索模块2中，用于感知手指的弯曲意图。

所述套索模块2包括钢丝绳201，聚四氟乙烯管202和弹簧管203，在正常传动时，钢丝绳201在聚四氟乙烯管202内滑动，所述聚四氟乙烯管202外设置弹簧管203。

所述钢丝绳201为不锈钢，所述钢丝绳201与掌心侧钢丝绳108和掌背侧钢丝绳114结构相同。

所述套索模块2一端连接到掌心侧集线器107或掌背侧集线器115的3mm孔中，然后套索模块2中的钢丝绳201从1.2mm孔中伸出连接到手套模块1中的掌心侧钢丝绳108和掌背侧钢丝绳114中，套索模块2另一端接入动力模块3。

所述动力模块3包括壳体310，壳体310通过M2螺栓与底板305连接，壳体310和底板305都是通过3D打印得到，底板305左右方向有两个吊耳，吊耳用于穿过绑带，底板305上安装有四个动力子模块，分别为动力子模块306、动力子模块307、动力子模块308和动力子模块309，动力子模块306与动力子模块307对称分布并安装在底板305上，动力子模块308与动力子模块309对称分布并安装在底板305上，所述动力子模块308与动力子模块309往前偏置一段距离，以减小底板305的宽度，壳体310顶部安装有按钮开关304、电动推杆驱动板303、降压模块302、控制板301和薄膜压力传感器电压转换模块311。

所述的动力子模块306包括电动推杆312，电动推杆312左边安装有左侧板335，右边安装有右侧板334，左侧板335和右侧板334都是通过3D打印得到，左侧板335和右侧板334之间通过螺柱313连接，角度传感器314和角度传感器323安装在左侧板335的圆孔槽中，并用螺栓紧固，角度传感器314的输出轴连接被动轮315，被动轮315连接阶梯轴318，阶梯轴318穿过轴承319并安装到右侧板334的孔槽中，角度传感器323的输出轴连接传感轮324，传感轮324连接阶梯轴328，阶梯轴328穿过轴承329并安装到右侧板334的孔槽中，轴承321安装到左侧板335的孔槽中，并穿过阶梯轴322，阶梯轴322穿过主动轮325，主动轮325连接阶梯轴331，阶梯轴331穿过轴承332并安装到右侧板334的相应孔槽中，电动推杆312的推杆部分连接单向头333，并插入圆柱销330紧固，被动轮315与主动轮325通过皮带轮317连接，同时单向头333与皮带轮317固定并可以带动皮带轮317转动，被动轮315与传感轮324通过皮带轮316连接，皮带轮316下方连接一段弹簧320，掌心侧套索接入端327和掌背侧套索接入端326通过左右的圆柱插头插入左侧板335和右侧板334的孔中实现定位。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，包括手套模块1、套索模块2和动力模块3；手套模块1分为手套掌心侧和手套掌背侧，通过套索模块2连接到动力模块3的输出端。一方面，该手部助力外骨骼体积较小，质量较轻，穿戴简单快速；另一方面，该手部助力外骨骼增加了舱外航天服手套的主动助力特性，通过掌背侧钢丝绳感知手指的弯曲意图，通过食指的薄膜压力传感器实现抓握的力控制，同时提升手套的灵活性和可靠性，可以很好地解决舱外航天服手套导致的抓握力下降和手部疲劳损伤的问题，同时提高舱外活动任务的执行效率。

动力模块是整个航天员舱外活动手部助力外骨骼中最重要的一部分，该模块可以通过掌背侧钢丝绳感知手指的弯曲意图并且通过掌心侧钢丝绳输出动力对手指进行弯曲运动，在手指弯曲时，掌背侧钢丝绳114会被拉长，通过相关角度传感器和滑轮组，可以得到手指进行弯曲运动的趋势，进而控制电动推杆312往回即往左移动，通过滑轮组带动掌心侧钢丝绳108也往回拉动，在掌心侧钢丝绳108拉动时，可以实现对手指的弯曲助力。

套索模块包括钢丝绳201，聚四氟乙烯管202和弹簧管203，在正常传动时，钢丝绳201在聚四氟乙烯管202内滑动，由于聚四氟乙烯管表面光滑，可以最大限度的减小摩擦力，为了防止聚四氟乙烯管202在轴向受力变形，在聚四氟乙烯管202外加上弹簧管，保证了套索整体的刚度，同时也保证了传动的精度，套索可以任意弯曲，所以可以实现各种复杂路径和弯曲角度的传动，传动距离长，适应性好。

手套模块通过固定环、引导装置和集线器实现对钢丝绳路径的规划，食指薄膜压力传感器用于测量人手抓握物体时食指与物体的接触力大小。手套模块的掌心侧钢丝绳实现对手指关节的弯曲助力，手套模块的掌背侧钢丝绳用于感知手指的弯曲意图。

本发明整个手部助力外骨骼采用电动推杆主动助力，体积较小，质量较轻，穿戴简单快速，通过掌背侧钢丝绳感知手指的弯曲意图，通过食指的薄膜压力传感器实现抓握的力控制，同时提升手套的灵活性和可靠性，可以很好地解决舱外航天服手套导致的抓握力下降和手部疲劳损伤的问题，同时提高舱外活动任务的执行效率。

附图说明

图1是航天员舱外活动手部助力外骨骼整体示意图。

图2是手套模块结构示意图。

图3是手指固定环结构示意图。

图4是手掌固定环结构示意图。

图5是引导装置结构示意图。

图6是集线器结构示意图。

图7是套索模块结构示意图。

图8是动力模块结构示意图。

图9是动力子模块结构示意图。

图10是动力子模块传动示意图。

附图标记如下：101食指远端薄膜压力传感器，102食指中端薄膜压力传感器，103食指近端薄膜压力传感器，104拇指远端固定环，105拇指中端固定环，106拇指近端固定环，107掌心侧集线器，108掌心侧钢丝绳，109引导装置，110手掌固定环，111无名指近端固定环，112无名指中端固定环，113无名指远端固定环，114掌背侧钢丝绳，115掌背侧集线器，116聚四氟乙烯管，117手指导线槽，118手指不锈钢环，119聚四氟乙烯管，120手掌导线槽，121手掌不锈钢环，122聚四氟乙烯管，123基座，124导线槽。201钢丝绳，202聚四氟乙烯管，203弹簧管。301控制板，302降压模块，303电动推杆驱动板，304按钮开关，305底板，306动力子模块，307动力子模块，308动力子模块，309动力子模块，310壳体，311薄膜压力传感器电压转换模块，312电动推杆，313螺柱，314角度传感器，315被动轮，316皮带轮，317皮带轮，318阶梯轴，319轴承，320弹簧，321轴承，322阶梯轴，323角度传感器，324传感轮，325主动轮，326掌背侧套索接入端，327掌心侧套索接入端，328阶梯轴，329轴承，330圆柱销，331阶梯轴，332轴承，333单向头，334右侧板，335左侧板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，该发明专利针对一种航天员舱外活动手部助力外骨骼设计，包括手套模块1、套索模块2和动力模块3；手套模块1分为手套掌心侧和手套掌背侧，通过套索模块2连接到动力模块3的输出端。

参见图2，所述手套模块1包括拇指远端固定环104，拇指中端固定环105和拇指近端固定环106，其余的食指、中指和无名指部分，也分别连接了三个固定环，如无名指处连接了无名指远端固定环113，无名指中端固定环112和无名指近端固定环111。所有固定环上打有直径2mm的孔，可以通过高强度纺织线缝制在手套相应位置。在食指的三个固定环上方掌心侧固定了直径为7mm的薄膜压力传感器，分别为食指远端薄膜压力传感器101，食指中端薄膜压力传感器102和食指近端薄膜压力传感器103，用于测量人手抓握物体时，食指与物体的接触力，为了保证传感器的测量准确度，在薄膜压力传感器的下方贴有一层厚度为1mm的硅胶垫和厚度为0.5mm的不锈钢薄板，确保传感器与物体接触时不会变形并且均匀受力。手套的掌心偏上位置固定了一个手掌固定环110，通过高强度纺织线缝制在手套相应位置并且围绕在手掌一周，手套的掌心位置固定了一个引导装置109，用于改变钢丝绳的驱动方向，在手套掌心侧和手套掌背侧的手腕处，分别固定了掌心侧集线器107和掌背侧集线器115，掌心侧的四个手指，包括拇指、食指、中指和无名指通过掌心侧钢丝绳108驱动，掌背侧的四个手指连接了掌背侧钢丝绳114，用于感知手指的弯曲意图。

所述的无名指远端固定环113，无名指中端固定环112和无名指近端固定环111，其中无名指远端固定环113固定在无名指远端指骨处，无名指中端固定环112固定在无名指中端指骨处，无名指近端固定环111固定在无名指近端指骨处，掌心侧钢丝绳108依次穿过三个固定环上方手指导线槽117中的聚四氟乙烯管116，并穿过手掌固定环110上方无名指方向处的手掌导线槽120中的聚四氟乙烯管119以及掌心侧集线器107的最右边的通孔，固定掌心侧钢丝绳108的末端，在掌心侧钢丝绳108拉动时，可以实现对无名指的远端指间关节、近端指间关节和掌指关节的弯曲助力。驱动食指和中指的原理和结构与无名指类似，小指由于在实际抓握时助力的大小非常有限，所以小指不安装固定环，不进行驱动，而是保持自由状态。

参见图3，所述的拇指远端固定环104由手指不锈钢环118、手指导线槽117和聚四氟乙烯管116组成，其中手指不锈钢环118通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其直径小大根据实际穿戴者手指的直径进行调节，不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接到手指导线槽117上，手指导线槽117通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管116固定在通孔中，由于聚四氟乙烯管116内表面光滑，摩擦系数小，在钢丝绳穿过时摩擦损耗更小，可以提高传动效率，手指上的其他固定环结构类似，只是手指不锈钢环118的直径略有差异。

参见图4，所述的手掌固定环110由手掌不锈钢环121、手掌导线槽120和聚四氟乙烯管119组成，其中手掌不锈钢环121通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其小大根据实际穿戴者手掌的宽度进行调节，不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接成环状，同时手掌不锈钢环121上通过M2螺栓和螺母固定4个手掌导线槽120，依次对应食指、中指、无名指和小指方向，手掌导线槽120通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管119固定在通孔中，由于聚四氟乙烯管119内表面光滑，摩擦系数小，在钢丝绳穿过时摩擦损耗更小，可以提高传动效率。

参见图5，所述的引导装置109，固定在手套的掌心位置，用于改变钢丝绳的驱动方向，引导装置109由基座123、导线槽124和聚四氟乙烯管122组成，基座123用0.5mm的不锈钢薄板加工而成，四个角打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母固定在手套的掌心位置，两个导线槽124通过M2螺栓和螺母固定在基座123左边和右下角，导线槽124通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管122弯曲成90度，两头分别固定在两个导线槽124的通孔中。

参见图6，所述的掌心侧集线器107和掌背侧集线器115形状相同，通过3D打印得到，通过高强度纺织线穿过集线器左右两端的方形孔并将其缝制在手套手腕处，集线器上有4个阶梯孔，在靠近手指方向的孔直径为1.2mm，在背离手指方向的孔直径为3mm。

参见图7，所述套索模块2包括钢丝绳201，聚四氟乙烯管202和弹簧管203，在正常传动时，钢丝绳201在聚四氟乙烯管202内滑动，由于聚四氟乙烯管表面光滑，可以最大限度的减小摩擦力，为了防止聚四氟乙烯管202在轴向受力变形，在聚四氟乙烯管202外加上弹簧管，保证了套索整体的刚度，同时也保证了传动的精度，其中钢丝绳201为不锈钢，进行包塑，直径0.6mm，最大承重38kg，这也就是之前所述的掌心侧钢丝绳108和掌背侧钢丝绳114，只是代表的位置不同，钢丝绳201表示在手套模块1和动力模块3之间的钢丝绳部分，其中聚四氟乙烯管202表面光滑，内直径0.8mm，外直径1.6mm，其中弹簧管203为不锈钢，表面较粗糙，内直径2mm，外直径3mm。套索模块2一端连接到掌心侧集线器107或掌背侧集线器115的3mm孔中，然后套索模块2中的钢丝绳201从1.2mm孔中伸出连接到手套模块1中的掌心侧钢丝绳108和掌背侧钢丝绳114中，套索模块2另一端接入动力模块3，由于套索可以任意弯曲，所以可以实现各种复杂路径和弯曲角度的传动，适应性好。

参见图8，所述动力模块3包括壳体310，壳体310通过M2螺栓与底板305连接，壳体310和底板305都是通过3D打印得到，底板305左右方向有两个吊耳，可以用于穿过绑带，然后将整个动力模块3固定在手臂上，底板305上安装有四个动力子模块，分别为动力子模块306、动力子模块307、动力子模块308和动力子模块309，动力子模块306与动力子模块307对称分布并安装在底板305上，动力子模块308与动力子模块309对称分布并安装在底板305上，为了充分利用底板305的面积，动力子模块308与动力子模块309往前偏置一段距离，以减小底板305的宽度，壳体310顶部安装有按钮开关304、电动推杆驱动板303、降压模块302、控制板301和薄膜压力传感器电压转换模块311。

参见图9，所述的动力子模块306，核心部件是电动推杆312，电动推杆312左边安装有左侧板335，右边安装有右侧板334，左侧板335和右侧板334都是通过3D打印得到，左侧板335和右侧板334之间通过螺柱313连接，角度传感器314和角度传感器323安装在左侧板335的圆孔槽中，并用螺栓紧固，角度传感器314的输出轴连接被动轮315，被动轮315连接阶梯轴318，阶梯轴318穿过轴承319并安装到右侧板334的孔槽中，角度传感器323的输出轴连接传感轮324，传感轮324连接阶梯轴328，阶梯轴328穿过轴承329并安装到右侧板334的孔槽中，轴承321安装到左侧板335的孔槽中，并穿过阶梯轴322，阶梯轴322穿过主动轮325，主动轮325连接阶梯轴331，阶梯轴331穿过轴承332并安装到右侧板334的相应孔槽中，电动推杆312的推杆部分连接单向头333，并插入圆柱销330紧固，被动轮315与主动轮325通过皮带轮317连接，被动轮315与传感轮324通过皮带轮316连接，皮带轮316下方接入一段弹簧320，掌心侧套索接入端327和掌背侧套索接入端326通过左右的圆柱插头插入左侧板335和右侧板334的孔中实现定位。

参见图10，所述掌心侧套索接入端327连接掌心侧的套索，进而连接到掌心侧钢丝绳108，掌背侧套索接入端326连接掌背侧的套索，进而连接到掌背侧钢丝绳114，在人手穿上手套模块1后，如果手指进行弯曲运动，掌背侧钢丝绳114会被拉长，掌背侧钢丝绳114通过套索模块2，会带动传感轮324进行逆时针转动，同时角度传感器323会进行逆时针转动，角度传感器323读数发生变化，此时弹簧320被拉长，但此时被动轮315不转动，角度传感器314读数不发生变化，通过控制板301计算角度传感器323读数和角度传感器314读数的差值，可以得到弹簧320的变化量，从而得到手指进行弯曲运动的趋势，进而控制电动推杆312往回即往左移动，电动推杆312通过单向头333带动皮带轮317逆时针转动，皮带轮317带动被动轮315和主动轮325进行逆时针转动，这时角度传感器323读数和角度传感器314读数的差值逐渐减小到零后电动推杆312运动停止，在此过程中，连接在主动轮325上的钢丝绳往回拉动，通过套索模块2，掌心侧钢丝绳108也往回拉动，在掌心侧钢丝绳108拉动时，可以实现对手指的弯曲助力。

Claims (10)

1.一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，包括手套模块(1)、套索模块(2)和动力模块(3)；手套模块(1)分为手套掌心侧和手套掌背侧，手套模块(1)通过套索模块(2)连接到动力模块(3)的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述手套模块(1)包括远端固定环，中端固定环和近端固定环，分别位于除小拇指外的其余四手指，在手指的三个固定环上方掌心侧设置薄膜压力传感器，分别为远端薄膜压力传感器，中端薄膜压力传感器和近端薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器用于测量人手抓握物体时，手指与物体的接触力，位于手套的掌心偏上位置固定了一个手掌固定环(110)，通过高强度纺织线缝制在手套相应位置并且围绕在手掌一周，手套的掌心位置固定了一个引导装置(109)，引导装置(109)用于改变钢丝绳的驱动方向，在手套掌心侧和手套掌背侧的手腕处，分别固定了掌心侧集线器(107)和掌背侧集线器(115)，掌心侧的四个手指，包括拇指、食指、中指和无名指通过掌心侧钢丝绳(108)驱动，掌背侧的四个手指连接了掌背侧钢丝绳(114)，用于感知手指的弯曲意图。

3.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的固定环包括手指不锈钢环(118)、手指导线槽(117)和聚四氟乙烯管(116)，所述手指不锈钢环(118)通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其直径小大根据实际穿戴者手指的直径进行调节，所述不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接到手指导线槽(117)上，手指导线槽(117)通过3D打印得到，手指导线槽(117)中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管(116)固定在通孔中，所述小指不安装固定环，不进行驱动，而是保持自由状态。

4.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的手掌固定环(110)包括手掌不锈钢环(121)、手掌导线槽(120)和聚四氟乙烯管(119)，其中手掌不锈钢环(121)通过0.3mm厚的不锈钢薄板弯曲成环状，其小大根据实际穿戴者手掌的宽度进行调节，不锈钢薄板弯曲后的接口处打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母连接成环状，同时手掌不锈钢环(121)上通过M2螺栓和螺母固定4个手掌导线槽(120)，依次对应食指、中指、无名指和小指方向，手掌导线槽(120)通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管(119)固定在通孔中。

5.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的引导装置(109)固定在手套的掌心位置，用于改变钢丝绳的驱动方向，引导装置(109)包括基座(123)、导线槽(124)和聚四氟乙烯管(122)，基座(123)四个角打有直径2mm的孔，通过M2螺栓和螺母固定在手套的掌心位置，两个导线槽(124)通过M2螺栓和螺母固定在基座(123)左边和右下角，导线槽(124)通过3D打印得到，其中间位置有一段直径1.6mm的通孔，一段内直径为0.8mm，外直径为1.6mm的聚四氟乙烯管(122)弯曲成90度，两头分别固定在两个导线槽(124)的通孔中。

6.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的掌心侧集线器(107)和掌背侧集线器(115)形状相同，通过高强度纺织线穿过集线器左右两端的方形孔并将其缝制在手套手腕处，集线器上有4个阶梯孔，在靠近手指方向的孔直径为1.2mm，在背离手指方向的孔直径为3mm。

7.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的远端固定环，中端固定环和近端固定环，其中远端固定环固定在手指远端指骨处，中端固定环固定在手指近端指骨处，近端固定环固定在手指掌骨前段，掌心侧钢丝绳(108)依次穿过三个固定环上方手指导线槽(117)中的聚四氟乙烯管(116)，并穿过引导装置(109)中的聚四氟乙烯管(122)以及掌心侧集线器(107)的最左边的通孔，固定掌心侧钢丝绳(108)的末端，在掌心侧钢丝绳(108)拉动时，实现对手指的指间关节和掌指关节的弯曲助力。

8.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述4根掌背侧钢丝绳(114)，分别连接到拇指、食指、中指以及无名指的远端固定环上固定，另一端穿过掌背侧集线器(115)的4个通孔，接入套索模块(2)中，用于感知手指的弯曲意图；

所述套索模块(2)包括钢丝绳(201)，聚四氟乙烯管(202)和弹簧管(203)，在正常传动时，钢丝绳(20)1在聚四氟乙烯管(202)内滑动，所述聚四氟乙烯管(202)外加上弹簧管(203)；

所述钢丝绳(201)为不锈钢，所述钢丝绳(201)与掌心侧钢丝绳(108)和掌背侧钢丝绳(114)结构相同；

所述套索模块(2)一端连接到掌心侧集线器(107)或掌背侧集线器115的3mm孔中，套索模块(2)中的钢丝绳201从1.2mm孔中伸出连接到手套模块(1)中的掌心侧钢丝绳(108)和掌背侧钢丝绳(114)中，套索模块(2)另一端接入动力模块(3)。

9.根据权利要求2所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述动力模块(3)包括壳体(310)，壳体(310)通过M2螺栓与底板(305)连接，壳体(310)和底板(305)都是通过3D打印得到，底板(305)左右方向有两个吊耳，吊耳用于穿过绑带，底板(305)上安装有四个动力子模块，分别为动力子模块(306)、动力子模块(307)、动力子模块(308)和动力子模块(309)，动力子模块(306)与动力子模块(307)对称分布并安装在底板(305)上，动力子模块(308)与动力子模块(309)对称分布并安装在底板(305)上，所述动力子模块(308)与动力子模块(309)往前偏置一段距离，壳体(310)顶部安装有按钮开关(304)、电动推杆驱动板(303)、降压模块(302)、控制板(301)和薄膜压力传感器电压转换模块(311)。

10.根据权利要求9所述的一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，其特征在于，所述的动力子模块(306)包括电动推杆(312)，电动推杆(312)左边安装有左侧板(335)，右边安装有右侧板(334)，左侧板(335)和右侧板(334)都是通过3D打印得到，左侧板(335)和右侧板(334)之间通过螺柱(313)连接，角度传感器(314)和角度传感器(323)安装在左侧板(335)的圆孔槽中，并用螺栓紧固，角度传感器(314)的输出轴连接被动轮(315)，被动轮(315)连接阶梯轴(318)，阶梯轴(318)穿过轴承(319)并安装到右侧板(334)的孔槽中，角度传感器(323)的输出轴连接传感轮(324)，传感轮(324)连接阶梯轴(328)，阶梯轴(328)穿过轴承(329)并安装到右侧板(334)的孔槽中，轴承(321)安装到左侧板(335)的孔槽中，并穿过阶梯轴(322)，阶梯轴(322)穿过主动轮(325)，主动轮(325)连接阶梯轴(331)，阶梯轴(331)穿过轴承(332)并安装到右侧板(334)的相应孔槽中，电动推杆(312)的推杆部分连接单向头(333)，并插入圆柱销(330)紧固，被动轮(315)与主动轮(325)通过皮带轮(317)连接，同时单向头(333)与皮带轮(317)固定并可以带动皮带轮(317)转动，被动轮(315)与传感轮(324)通过皮带轮(316)连接，皮带轮(316)下方连接一段弹簧(320)，掌心侧套索接入端(327)和掌背侧套索接入端(326)通过左右的圆柱插头插入左侧板(335)和右侧板(334)的孔中实现定位。

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