CN113479354B - 一种被动自适应分布式人体重力卸载系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，针对人体连续质量特征进行模块化分级，主体采用二自由气浮平台、剪刀式主恒力系统与自适应分布式人体重力卸载系统相结合的纯被动机构。通过二自由气浮平台采用气浮导轨实现人体整体的水平二自由度大范围运动；通过剪刀机构与零刚度机构的串联形成的剪刀式主恒力系统，在竖直方向上提供大范围的竖直运动及恒定的卸载力；自适应分布式人体重力卸载系统采用树形分叉零刚度结构结合剪刀式副恒力系统实现人体四肢躯干的局部多自由度运动，采用多点分布式重力卸载的策略，有效降低宇航员训练时的附加关节力，及触发肌肉力量，提高了宇航员微低重力模拟训练的真实度和沉浸感。

Description

一种被动自适应分布式人体重力卸载系统

技术领域

本发明属于航空航天微低重力模拟、体育训练、健身娱乐、机械工程等技术领域，具体涉及一种被动自适应分布式人体重力卸载系统。

背景技术

我国载人航天工程发展迅速，空间站建设、在轨建造、在轨维护等需要更多的宇航员进入太空；国际上NASA宣布了载人登陆火星计划，SpaceX推出私人运载与星际旅行计划等，人类的活动逐步拓展到太空。太空的微低重力环境会对人体造成种种负面影响，包括平衡能力变差、肢体运动模式改变、肌肉萎缩等，严重影响宇航员的安全、健康和工作效能。为了保证宇航员在空间环境下的健康与效能，确保载人航天任务的顺利完成，在地面模拟微低重力环境并进行宇航员训练尤为重要，我国迫切需要面向微低重力模拟训练的技术和器械。目前常用的抛物线飞行法、中性浮力法、气浮法等都不同程度地存在成本高、持续时间短、液体阻力大、空间运动受限等缺点。而悬吊法通过给人体施加若干通过其质心的集中力来抵消全部或部分重力，更为重要的是可以实现复杂的三维空间运动，是目前相对理想的面向人体的卸载方法。但是现有的悬吊系统大都采用单索或少索方案，缺乏多吊点的分布式卸载分析与设计，这必然使得宇航员训练时存在附加关节力，触发肌肉力量，从而导致宇航员的微低重力沉浸感降低；同时目前针对单一运动模式的训练设备较多，如直立行走、跳跃运动等，缺乏面向宇航员自主多运动模式的连续适应性重力卸载训练装备的研究。

发明内容

基于上述技术问题，本发明的目的在于针对人体连续质量特征提供一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，实现宇航员多姿态、多运动模式、高仿真、高沉浸感和长时间的地面微低重力环境模拟训练需求。

本发明采用的技术方案如下：一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，主体由二自由气浮平台、剪刀式主恒力系统与自适应分布式人体重力卸载系统组成；所述二自由气浮平台用于实现人体整体的大范围二自由度平动；所述剪刀式主恒力系统用于实现人体整体的竖直方向的大范围运动；所述自适应分布式人体重力卸载系统用于实现人体四肢躯干的局部多自由度运动。

所述二自由气浮平台由气浮导轨一、气浮轴承系统一、气浮导轨二、气浮轴承系统二组成，其安装在桁架上，其作用是自适应分布式人体重力卸载系统提供在水平面内的二自由度大范围运动；所述气浮导轨一安装在桁架两侧横梁上；所述气浮轴承系统一安装在气浮导轨一上，可沿气浮导轨一直线滑动；所述气浮导轨二两端通过螺栓分别安装固定在两台气浮轴承系统一的底部，两台气浮轴承系统一沿着气浮导轨一同步直线运动实气浮导轨二的直线运动；所述气浮轴承系统二安装在气浮导轨二上，可沿气浮导轨二直线滑动；通过气浮轴承系统一、气浮轴承系统二组成的运动实现二自由度平动。

所述气浮导轨一和气浮导轨二是由横截面为三角形的光滑轨道，顶部的设计有螺孔的安装版，通过螺栓与加强梁配合共同构成气浮导轨结构。

所述气浮轴承系统一和气浮轴承系统二是由气瓶、气浮轴承单体、阵列支架构成，气浮轴承单体共八个，分别通过球铰连接器一安装在阵列支架，气瓶通过螺栓安装在阵列支架两侧，起作用是为气浮轴承单体提供气体压力。气浮轴承系统一和气浮轴承系统二通过八个气浮轴承单体分别与气浮导轨一和气浮导轨二底部的三角形光滑轨道上边缘两侧的平面配，通过气浮轴承单体与该平面之间产生的气体薄膜实现摩擦力极低的滑动副，实现相对直线滑动。

所述剪刀式主恒力系统主要由连接板、弹簧一、剪刀机构、主索构成；所述连接板为底部设计有球铰的丁字结构，顶部为带有螺栓孔的方形法兰结构，通过螺栓装配固定于气浮轴承系统二的底部；所述弹簧一两端分别通过铰链连接在球铰连接器和剪刀机构边缘铰链上，剪刀机构与球铰连接器之间设计有立柱支撑，剪刀机构的底部连接有主索；通过合理配置弹簧刚度可使剪刀机构在主索在上下移动的过程中保持所需的恒定拉力，形成竖直方向的零刚度恒力系统，利用剪刀机构的折叠能力在竖直方向上提供大范围的竖直运动及恒定的卸载力。

所述自适应分布式人体重力卸载系统是由自适应零刚度随动系统、剪刀式副恒力系统、副吊索、万向人机连接系统组成；所述自适应零刚度随动系统起作用是为自适应分布式人体重力卸载系统的多索悬吊系统提供随动功能；所述剪刀式副恒力系统其结构与剪刀式主恒力系统类似，用于为人体躯干、四肢提供竖直方向的小范围运动和竖直向上的恒定卸载力；所述万向人机连接系统主体均为二自由度万向旋转机构，通过副吊索用于连接人体与卸载系统。

所述自适应零刚度随动系统，是由零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构；所述平行四边形支架由顶部球铰链，平行四边形机构，弹簧二，内螺纹杆，丝杠，底端球铰链构成。所述顶部球铰链位于零刚度平行四边形支架顶部，用于与上一级零刚度平行四边形支架的底端球铰链连接构成树型结构；所述弹簧二安装在平行四边形机构内通过配置其刚度形成零刚度平行四边机构，两个这样的零刚度平行四边机构共同构成了零刚度平行四边形支架主体框架；所述内螺纹杆通过螺栓固定在零刚度平行四边形支架主体框架底部；所述丝杠通过螺纹副装配在内螺纹杆的内部，丝杠末端设计有底端球铰链，用于连接副吊索或下一级零刚度平行四边形支架。

所述自适应零刚度随动系统工作原理如下：零刚度平行四边形支架两侧的底端球铰链32分别装配有剪刀式副恒力系统，如图8所示，在零刚度平行四边形支架两侧的剪刀式副恒力系统在副吊索中产生大小不等恒定的拉力F2、F1；通过对零刚度平行四边形支架两侧的装配的弹簧二刚度进行优化配置，可在分别底端球铰处在竖直方向上提供与两端副吊索大小相等方向相反的恒定拉力-F2、-F1，使整体在竖直方向上达到平衡状态。通过转动内螺纹杆内的丝杠，调节两侧副吊索到零刚度平行四边形支架转心的力臂，达到力矩平衡，即F2·d2＝F1·d1；当零刚度平行四边形支架两侧副吊索所连接的重力补偿目标发生相对运动时会引发两侧副吊索左右摆动，当副吊索向左摆动到达F1-L时，对应的力臂为d1-L，由几何关系可知d1-L＞d1，由于剪刀式副恒力系统保持了副吊索的拉力不变，所以F1-L＝F1；则：F1-L·d1-L＞F1·d1；因此，此时无法到力矩平衡条件，丝杠将顺时针旋转使副吊索重新调整到到竖直状态，达到新的平衡；当副吊索向右摆动到达F1-R时，对应的力臂为d1-R，由几何关系可知d1-R＜d1，由于剪刀式副恒力系统保持了副吊索的拉力不变，所以F1-R＝F1；则：F1-R·d1-R＜F1·d1；因此，此时无法到力矩平衡条件，丝杠将逆时针旋转使副吊索重新调整到到竖直状态，达到新的平衡。基于以上调节原理，采用多个零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构，在最底层装配剪刀式副恒力系统的作用下，即可实现分别为人体躯干、四肢、头部提供垂直与水平面竖直向上的恒定的补偿力，同时实现吊索对躯干、四肢、头部的跟随运动，最终将所有载荷汇集到主吊索上，使主索的轴心线始终通过人体的中心，避免了现有悬吊技术中吊索对人体空间三自由度姿态调整的力矩干扰，转动满足人体多姿态、多运动模式训练的运动需求。

所述万向人机连接系统由躯干连接机构、万向人机连接器组成，所述躯干连接机构由躯干吊索、平衡梁、躯干副吊索、躯干连接器，两两之间均采用球铰连接，使躯干可进行空间三自由度转动；所述万向人机连接器由U形吊架、壳体、轴承、液环组成；所述U形吊架主体为U形，顶端与吊副索连接，末端设计有铰链，用于与轴承两侧的铰链配合；所述壳体主体结构为空心圆柱体，用于为液环提供外部约束；所述轴承安装在壳体外侧，轴承外圈上设计有铰链，与U形吊架铰接共同构成二自由度万向旋转机构；所述液环主体为空心环形结构，内部填充液体，安装在壳体内部，其作用是利用液体的流动性使人体与接触面上的压力均匀分布，减轻人体的不适感。

本发明与现有悬吊式宇航员地面微低重力模拟训练设备相比具有如下优点：

1、本发明一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，其特征在于主体由二自由气浮平台、剪刀式主恒力系统与自适应分布式人体重力卸载系统组成；所述二自由气浮平台用于实现人体整体的大范围二自由度平动；所述剪刀式主恒力系统用于实现人体整体的竖直方向的大范围运动；所述自适应分布式人体重力卸载系统用于实现人体四肢躯干的局部多自由度运动，所有系统均采用被动系统，无需控制系统，机构简单，运行成本低。

2、采用多级运动平台配合的运动模式针对人体漂浮基状态整体大范围运动与局部小范围运动进行解耦设计，简化了训练系统运动机构复杂程度；同时满足了宇航员多姿态、多运动模式的训练需求。

3、所述剪刀式主恒力系统通过剪刀机构与零刚度机构的串联的方式，利用剪刀机构17的折叠能力将恒力机构的行程放大，在竖直方向上提供大范围的竖直运动及恒定的卸载力，采用简单被动结构同时实现了竖直方向的大范围运动以及保持主索拉力恒定。

4、本发明得到被动随动系统的主体为采用多个零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构，在最底层零刚度平行四边形支架两侧的底端球铰链分别装配有剪刀式副恒力系统，在零刚度平行四边形支架两侧的副吊索中产生大小不等恒定的拉力；分别为人体躯干、四肢、头部提供垂直与水平面竖直向上的恒定的补偿力，同时通过力矩平衡原理实现吊索对躯干、四肢、头部的跟随运动，最终将所有载荷汇集到主吊索上，使主吊索的轴心线始终通过人体的中心，避免了现有悬吊技术中吊索对人体空间三自由度姿态调整的力矩干扰。

附图说明

图1是本发明的总体结构原理图；

图2是本发明的二自由度气浮平台结构原理图；

图3是本发明的气浮导轨结构原理图；

图4是本发明的气浮轴承结构原理图；

图5是本发明的局部运动系统结构原理图；

图6是本发明的躯干悬吊系统示意图；

图7是本发明剪刀式恒力单元单元结构示意图；

图8是本发明被动自适应随动系统零刚度平行四边形随动单元结构示意图；

图9是本发明人体万向连接器结构示意图；

图10是本发明人体万向连接器爆炸图。

图中：1、桁架，2、气浮导轨一，3、气浮轴承系统一，4、气浮导轨二，5、气浮轴承系统二，6、剪刀式主恒力系统，7、被动自适应悬吊系统，8、万向人机连接系统，9、气瓶，10、加强梁，11、气浮轴承单体，12、阵列支架，13、球铰连接器一，14、连接板，15、球铰连接器二，16、弹簧一，17、剪刀机构，18、主索，19、自适应零刚度随动系统，20、剪刀式副恒力系统，21、副吊索，22、球铰连接器三，23、躯干吊索，24、平衡梁，25、躯干副吊索，26、躯干连接器，27、顶部球铰链，28、平行四边形机构，29、弹簧二，30、内螺纹杆，31、丝杠，32、底端球铰链，33、拉力传感器，34、U形支架，35、外壳，36、轴承外圈，37、液环，38、轴承，39、复合壳体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，即此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅附图，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，是本发明的总体结构原理图；本发明采用的技术方案如下：一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，主体由二自由气浮平台、剪刀式主恒力系统6与自适应分布式人体重力卸载系统组成；所述二自由气浮平台用于实现人体整体的大范围二自由度平动；所述剪刀式主恒力系统6用于实现人体整体的竖直方向的大范围运动；所述自适应分布式人体重力卸载系统用于实现人体四肢躯干的局部多自由度运动。

如图2所示，是本发明的二自由度气浮平台结构原理图；所述二自由气浮平台由气浮导轨一2、气浮轴承系统一3、气浮导轨二4、气浮轴承系统二5组成，其安装在桁架1上，其作用是自适应分布式人体重力卸载系统提供在水平面内的二自由度大范围运动；所述气浮导轨一2安装在桁架两侧横梁上；所述气浮轴承系统一3安装在气浮导轨一2上，可沿气浮导轨一2直线滑动；所述气浮导轨二4两端通过螺栓分别安装固定在两台气浮轴承系统一3的底部，两台气浮轴承系统一3沿着气浮导轨一2同步直线运动实气浮导轨二4的直线运动；所述气浮轴承系统二5安装在气浮导轨二4上，可沿气浮导轨二4直线滑动；通过气浮轴承系统一3、气浮轴承系统二5组成的运动实现二自由度平动。

如图3所示，是本发明的气浮导轨结构原理图；所述气浮导轨一2和气浮导轨二4是由横截面为三角形的光滑轨道，顶部的设计有螺孔的安装版，通过螺栓与加强梁10配合共同构成气浮导轨结构。

如图4所示，是本发明的气浮轴承结构原理图；所述气浮轴承系统一3和气浮轴承系统二5是由气瓶9、气浮轴承单体11、阵列支架12构成，气浮轴承单体11共八个，分别通过球铰连接器一13安装在阵列支架12，气瓶9通过螺栓安装在阵列支架12两侧，起作用是为气浮轴承单体11提供气体压力。气浮轴承系统一3和气浮轴承系统二5通过八个气浮轴承单体11分别与气浮导轨一2和气浮导轨二4底部的三角形光滑轨道上边缘两侧的平面配，通过气浮轴承单体11与该平面之间产生的气体薄膜实现摩擦力极低的滑动副，实现相对直线滑动。

如图7所示，是本发明剪刀式恒力单元单元结构示意图；所述剪刀式主恒力系统6主要由连接板14、弹簧一16、剪刀机构17、主索18构成；所述连接板14为底部设计有球铰的丁字结构，顶部为带有螺栓孔的方形法兰结构，通过螺栓装配固定于气浮轴承系统二5的底部；所述弹簧一16两端分别通过铰链连接在球铰连接器15和剪刀机构边缘铰链上，剪刀机构与球铰连接器15之间设计有立柱支撑，剪刀机构的底部连接有主索；通过合理配置弹簧刚度可使剪刀机构在主索在上下移动的过程中保持所需的恒定拉力，形成竖直方向的零刚度恒力系统，利用剪刀机构17的折叠能力在竖直方向上提供大范围的竖直运动及恒定的卸载力。

如图5所示，是本发明的自适应分布式人体重力卸载系统结构原理图；所述自适应分布式人体重力卸载系统是由自适应零刚度随动系统19、剪刀式副恒力系统20、副吊索21、万向人机连接系统8组成；所述自适应零刚度随动系统19起作用是为自适应分布式人体重力卸载系统的多索悬吊系统提供随动功能；所述剪刀式副恒力系统20其结构与剪刀式主恒力系统类似，用于为人体躯干、四肢提供竖直方向的小范围运动和竖直向上的恒定卸载力；所述万向人机连接系统8主体均为二自由度万向旋转机构，通过副吊索21用于连接人体与卸载系统。

如图8所示，是本发明被动自适应随动系统零刚度平行四边形随动单元结构示意图；所述自适应零刚度随动系统19，是由零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构；所述平行四边形支架由顶部球铰链27，平行四边形机构28，弹簧二29，内螺纹杆30，丝杠31，底端球铰链32构成。所述顶部球铰链27位于零刚度平行四边形支架顶部，用于与上一级零刚度平行四边形支架的底端球铰链32连接构成树型结构；所述弹簧二29安装在平行四边形机构内通过配置其刚度形成零刚度平行四边机构，两个这样的零刚度平行四边机构共同构成了零刚度平行四边形支架主体框架；所述内螺纹杆30通过螺栓固定在零刚度平行四边形支架主体框架底部；所述丝杠31通过螺纹副装配在内螺纹杆的内部，丝杠31末端设计有底端球铰链32，用于连接副吊索21或下一级零刚度平行四边形支架。

所述自适应零刚度随动系统19工作原理如下：零刚度平行四边形支架两侧的底端球铰链32分别装配有剪刀式副恒力系统20，如图8所示，在零刚度平行四边形支架两侧的剪刀式副恒力系统20在副吊索21中产生大小不等恒定的拉力F2、F1；通过对零刚度平行四边形支架两侧的装配的弹簧二29刚度进行优化配置，可在分别底端球铰32处在竖直方向上提供与两端副吊索21大小相等方向相反的恒定拉力-F2、-F1，使整体在竖直方向上达到平衡状态。通过转动内螺纹杆内的丝杠，调节两侧副吊索21到零刚度平行四边形支架转心的力臂，达到力矩平衡，即F2·d2＝F1·d1；当零刚度平行四边形支架两侧副吊索21所连接的重力补偿目标发生相对运动时会引发两侧副吊索21左右摆动，当副吊索21向左摆动到达F1-L时，对应的力臂为d1-L，由几何关系可知d1-L＞d1，由于剪刀式副恒力系统20保持了副吊索20的拉力不变，所以F1-L＝F1；则：F1-L·d1-L＞F1·d1；因此，此时无法到力矩平衡条件，丝杠将顺时针旋转使副吊索21重新调整到到竖直状态，达到新的平衡；当副吊索21向右摆动到达F1-R时，对应的力臂为d1-R，由几何关系可知d1-R＜d1，由于剪刀式副恒力系统保持了副吊索21的拉力不变，所以F1-R＝F1；则：F1-R·d1-R＜F1·d1；因此，此时无法到力矩平衡条件，丝杠将逆时针旋转使副吊索21重新调整到到竖直状态，达到新的平衡。基于以上调节原理，采用多个零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构，在最底层装配剪刀式副恒力系统20的作用下，即可实现分别为人体躯干、四肢、头部提供垂直与水平面竖直向上的恒定的补偿力，同时实现吊索对躯干、四肢、头部的跟随运动，最终将所有载荷汇集到主吊索上，使主索18的轴心线始终通过人体的中心，避免了现有悬吊技术中吊索对人体空间三自由度姿态调整的力矩干扰，转动满足人体多姿态、多运动模式训练的运动需求。

如图5、图6、图9、图10所示，分别是本发明的自适应分布式人体重力卸载系统结构原理图、本发明的躯干悬吊系统示意图、本发明人体万向连接器结构示意图、本发明人体万向连接器爆炸图；所述万向人机连接系统8由躯干连接机构、万向人机连接器组成，所述躯干连接机构由躯干吊索23、平衡梁24、躯干副吊索25、躯干连接器26，两两之间均采用球铰连接，使躯干可进行空间三自由度转动；所述万向人机连接器由U形吊架34、壳体35、轴承38、液环37组成；所述U形吊34架主体为U形，顶端与副吊索21连接，末端设计有铰链，用于与轴承38两侧的铰链配合；所述壳体35主体结构为空心圆柱体，用于为液环37提供外部约束；所述轴承38安装在壳体35外侧，轴承外圈36上设计有铰链，与U形吊架34铰接共同构成二自由度万向旋转机构；所述液环37主体为空心环形结构，内部填充液体，安装在壳体内部，其作用是利用液体的流动性使人体与接触面上的压力均匀分布，减轻人体的不适感。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种被动自适应分布式人体重力卸载系统，其特征在于，主体由二自由气浮平台、剪刀式主恒力系统与自适应分布式人体重力卸载系统组成；所述二自由气浮平台用于实现人体整体的大范围二自由度平动；所述剪刀式主恒力系统用于实现人体整体的竖直方向的大范围运动；所述自适应分布式人体重力卸载系统用于实现人体四肢躯干的局部多自由度运动；

所述二自由气浮平台安装在桁架上，由气浮导轨一、气浮轴承系统一、气浮导轨二、气浮轴承系统二组成，其作用是为自适应分布式人体重力卸载系统提供在水平面内的二自由度大范围运动；所述气浮导轨一安装在桁架两侧横梁上；所述气浮轴承系统一安装在气浮导轨一上，可沿气浮导轨一直线滑动；所述气浮导轨二两端通过螺栓分别安装固定在两台气浮轴承系统一的底部，两台气浮轴承系统一沿着气浮导轨一同步直线运动实现气浮导轨二的直线运动；所述气浮轴承系统二安装在气浮导轨二上，可沿气浮导轨二直线滑动；通过气浮轴承系统一、气浮轴承系统二组成的运动结构实现二自由度平动；

所述剪刀式主恒力系统由连接板、弹簧一、剪刀机构、主索构成；所述连接板为底部设计有球铰连接器的丁字结构，顶部为带有螺栓孔的方形法兰结构，通过螺栓装配固定于气浮轴承系统二的底部；所述弹簧一两端分别通过铰链连接在球铰连接器和剪刀机构边缘铰链上，剪刀机构与球铰连接器之间设计有立柱支撑，剪刀机构的底部连接有主索；通过合理配置弹簧刚度可使剪刀机构在主索上下移动的过程中保持所需的恒定拉力，形成竖直方向的零刚度恒力系统，利用剪刀机构的折叠能力在竖直方向上提供大范围的竖直运动及恒定的卸载力；

所述自适应分布式人体重力卸载系统是由自适应零刚度随动系统、剪刀式副恒力系统、副吊索、万向人机连接系统组成；所述自适应零刚度随动系统作用是为自适应分布式人体重力卸载系统的多索悬吊系统提供随动功能；所述剪刀式副恒力系统用于为人体躯干、四肢提供竖直方向的小范围运动和竖直向上的恒定卸载力；所述万向人机连接系统主体均为二自由度万向旋转机构，副吊索用于连接人体与剪刀式副恒力系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，所述气浮轴承系统一和气浮轴承系统二均由气瓶、气浮轴承单体、阵列支架构成，气浮轴承单体共八个，分别通过球铰连接器一安装在阵列支架上，气瓶通过螺栓安装在阵列支架两侧；气浮轴承系统一和气浮轴承系统二通过八个气浮轴承单体分别与气浮导轨一和气浮导轨二底部的三角形光滑轨道上边缘两侧的平面配合，通过气浮轴承单体与该平面之间产生的气体薄膜实现摩擦力极低的滑动副，实现相对直线滑动。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征还在于，所述气浮导轨一和气浮导轨二是横截面为三角形的光滑轨道，其顶部设计有螺孔。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，所述自适应零刚度随动系统是由零刚度平行四边形支架不断串联构成的树型可动框架结构；所述零刚度平行四边形支架由顶部球铰链、平行四边形机构、弹簧二、内螺纹杆、丝杠、底端球铰链构成；所述顶部球铰链位于零刚度平行四边形支架顶部，用于与上一级零刚度平行四边形支架的底端球铰链连接构成树型结构；所述弹簧二安装在平行四边形机构内通过配置其刚度形成零刚度平行四边机构；所述内螺纹杆通过螺栓固定在零刚度平行四边形支架主体框架底部；所述丝杠通过螺纹副装配在内螺纹杆的内部，丝杠末端设计有底端球铰链，用于连接副吊索或下一级零刚度平行四边形支架。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，所述万向人机连接系统由躯干连接机构、万向人机连接器组成，所述躯干连接机构由躯干吊索、平衡梁、躯干副吊索、躯干连接器，两两之间均采用球铰连接，使躯干可进行空间三自由度转动；所述万向人机连接器由U形吊架、壳体、轴承、液环组成；所述U形吊架主体为U形，顶端与副吊索连接，末端设计有铰链，用于与轴承两侧的铰链配合；所述壳体主体结构为空心圆柱体，用于为液环提供外部约束；所述轴承安装在壳体外侧，轴承外圈上设计有铰链，与U形吊架铰接共同构成二自由度万向旋转机构；所述液环主体为空心环形结构，内部填充液体，安装在壳体内部。

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