20世纪80年代,在学术带头人张渭源教授(“暖体假人之父” )的牵头下,团队以测试南极科考队服装而开发研制假人为契机,开始了仿生假人研究之路。
东华大学仿生假人研究团队的研究力量主要来自该校功能防护服装研究中心。该中心汇集了东华大学服装工程、设计、计算机应用等不同学科领域的研究人员,目前由5名正副教授、6名青年骨干教师、10余名博士研究生和20余名硕士研究生共同组建而成。20世纪80年代,在学术带头人张渭源教授(“暖体假人之父” )的牵头下,团队以测试南极科考队服装而开发研制假人为契机,开始了仿生假人研究之路。经过多年持续攻关,2005年和2008年,舱内舱外航天服试验用暖体假人系统的成功研制为我国载人航天事业作出了积极贡献。2011年,在学科青年骨干李俊教授的带领下,团队又率先在国内建成具有国际领先水平的“燃烧假人”系统,不断在仿生假人研究领域开拓创新。
第一代假人,“神五假人”。舱内航天服用暖体假人是东华大学仿生假人家族的第一代成员。作为我国第一个舱内航天服实验用暖体假人,该假人能代替航天员完成服装耐高温、低温等热力学性能方面的科学实验,其成果在“神舟五号”航天服上的成功应用,为我国迈入载人航天时代起到了有力的推动作用。
第二代假人,“神七假人”。舱外航天服用暖体假人是东华大学仿生假人家族的第二代成员。与第一代假人相比,由于要配合“神舟七号”中国航天员出舱需要,该假人在设计上达到了更高要求,可模仿人在极端恶劣环境下的新陈代谢反应及应有的皮肤温度、出汗情况,系统的成功研制为我国第一代舱外航天服的定型及中国人历史上的首次太空行走提供了强有力的技术支撑。
第三代假人,“东华火人”。东华大学燃烧假人是该校研制出的服装仿生假人家族的最新成员。据悉,“燃烧假人”系统是服装科学与生物物理学等交叉的国际前沿尖端科技,是当前公认的客观全面评价服装整体热防护性能的最佳手段。东华大学“燃烧假人”系统主要包括燃烧假人和燃烧模拟环境实验室两大部分。该系统通过设计仿生物人体的假人模型,让假人身着防护服代替真人在燃烧模拟环境实验室高仿真火场环境中进行燃烧试验。试验采集假人衣下皮肤表面的热流量数据,结合皮肤烧伤评估模型,报告人体皮肤可能受到的烧伤级别,从而科学、定量评估被测服装的整体热防护性能,对研发热防护新型服装材料,科学合理设计热防护装备,有效遏制火灾、战场和热辐射等危险环境对人体造成的热伤害具有重大的科学价值。
“燃烧假人”实验起源于20世纪60年代,由美国海军首创。此后,加拿大、瑞士、日本等国也开发了“燃烧假人”实验装置,但在假人模型的设计、传感器的可靠性及火场环境的模拟性等方面都有局限性。东华大学研制成功的燃烧假人及燃烧模拟环境实验室加强了对这些方面的改进,综合运用了生物传热分析、材料改性、人机工程制造、传感器、燃烧工程和自动控制等技术。该燃烧假人是我国第一个燃烧假人。与其他国家研制的燃烧假人相比,该假人全身均匀设有135个高温传感器,具有模拟中国男子体型特征设计,肩、颈、肘、膝等关节可活动调节等独特特征,可以模拟人站、坐、跑、匍匐等多个动作和姿势,能最大限度地贴近火场救援的真实环境,增加测算防护服性能的针对性和有效性。
(来源:上海教育杂志 2011年10月25日 作者:吴敏 通讯员:邱登梅 向娟 段然 孙庆华)