- 文献综述（或调研报告）：
摘要：本文在查阅大量文献资料的基础上，了解了航天员操作力涵盖内容；分析了多维力传感器及其软件自解耦的国内外研究现状；明确了航天员数据采集系统的任务，并从硬件设计和数据传输协议两个方面进行了大量的调研。
关键词： 航天员操作力；多维力传感器；软件自解耦；数据传输协议
- 航天员在轨操作力涵盖内容
按照我国载人航天的发展战略，将建造大型长期有人照料的空间站，航天员能够长期在轨生存、长期在轨作业将是保证空间站正常运行的一个关键因素。但失重环境使得航天员在空间站各种操作力都和地面上有很大的不同，同时长期处于失重状态航天员身体机能将会衰退，进而导致各项操作力的衰退，因此对航天员操作力进行持续、准确的检测对于航天器施力组件的设计以及航天员身体机能的保持具有重要的意义。
文献[1]将航天员舱外作业类型细分为装配作业、加工处理作业、结合作业三大类，将航天员手部经常涉及到的动作分为：“抓”（如抓握 工具）、“握”（如抓握扶手）、“捏”（如系束缚绳）、 “拧”（如使用工具拧螺丝）、 “推”（如徒手禁锢插销）、“拉”（如拔插销）、“提”（如使用钳子或扳手）、“旋 转”（如旋转开关）等。文献[2]提出了一种便携式航天员手部操作力医学测量仪，用于测量航天员的手指捏力、手握力、手推拉力、双手拔插力以及双手旋转力。
航天员的在轨操作力除了手部的操作力之外还包括脚蹬力、脚部旋转力等脚部的操作力。文献[3]中提到翟志刚在打开神七舱门的时候刘伯明在帮他固定脚的位置，可见开舱门虽然是手部动作，但必须借助脚部蹬力。因此对航天员脚部操作力进行测量也有十分重要的意义。
- 力传感器国内外的研究现状
力传感器是一种以一定精度将力信号转变为与之具有确定对应关系的电信号输出的测量装置[4]，是航天员操作力测量系统中的传感器件。广义的力共有六个维度，包括三维正交力和三维正交力矩。若一个力传感器仅能检测某一固定方向的输入力信号，则该传感器为单维力传感器；同理，若能同时感知多个方向的力或力矩，则为多维力传感器（可细分为二维、三维、六维等）。
目前，国外一些公司例如美国 ATI 公司、德国的 GMBH 公司等已经推出了商业化的多维力传感器。例如，文献[5]设计了柱式结构的力传感器，外部输入力使得弹性结构产生形变，通过贴于侧壁的电阻应变片感应应变，并将其转换为电压输出，从而实现力值检测，具有灵敏度高、结构简单等优点。而基于其他原理的力传感器仍主要处于研究阶段，还具有很大的发展空间。文献[6]介绍了光纤传感器在生物力学中应变和力测量的应用。国内目前还没有成型的企业生产多维力传感器，只有部分高校实验室和研究所正在研制特定用途的多维力传感器。例如 1990 年，华南理工大学成功研制了 HUST-FS6 型腕力传感器[7]；1992年，中科院合肥智能机械研究所和东南大学合作研发了 SAFMS 型六维腕力传感器[8]；华中科技大学、北京大学还对基于 Stewart 平台[9]的多维力传感器做了相关研究。另外，随着多维力传感器应用场景的复杂化，如何小型化多维力传感器也成为一种研究方向，例如美国 ATI公司推出的 NANO17 型号传感器，哈尔滨工业大学研制的微型六维力传感器。
- 多通道数据采集系统研究现状
航天员的操作力包括指捏力、手握力、手推拉力、双手拔插力、及双手旋转力以及脚蹬力等等。各个力的量程和变化频率都不相同，所以需要设计一套多通道的数据采集系统，要求采集系统具有同步性、实时性、准确性等特点，同时由于此系统用于空间站上，要求系统的体积小而且连线尽可能简单。
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