低壓防護手套的手指靈活性測量裝置的製作方法
2024-03-02 14:51:15
專利名稱：低壓防護手套的手指靈活性測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種有內外壓差手套的手指靈活性測量裝置，尤其是指在有內外壓差條件下穿戴各種有內外壓差手套時，對手指、手腕以及雙手精細操作的速度進行測量的裝置。
背景技術：
:手的靈活性受到有內外壓差手套的影響而顯著降低，因此在手套的設計改進及相關人員的培訓中均需要對穿著手套的靈活性進行測量。但現有的測量裝置在手套膨脹後難以使用；內部精密元件也會因為對手的控制力降低而損壞，進而導致測量精度的降低
發明內容
:本發明目的在於提供一種穿戴手套的靈活性測量裝置，能夠在有手套內外壓差條件下進行手部靈活性測量。本裝置可在有內外壓差(OlOkPa)環境中，對手套的手指靈活性、手腕靈活性和雙手靈活性進行測試。本發明採用彈片和信號源來模擬開關量信號，從而控制計量裝置與實驗同步啟動和停止，減輕了人力的損耗，並可有效準確地`進行手部感知覺測試。本發明是一種穿戴有內外壓差防護手套的靈活性測量裝置，主要包含三種結構:支撐與保護結構A、傳動結構B、計量結構C。根據測試對象的不同又可分為:手指靈活性測量系統a、手腕靈活性測量系統b和雙手靈活性測量系統C。
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手指靈活性測量系統a由底座1、螺栓杆2、螺母3、彈片組4、信號源5和計時器6組成，其中底座I屬於A類結構，螺栓杆2和螺母3屬於B類結構，其他為結構C的組件。螺栓杆2焊接在底座I上，螺栓杆2的尺寸為M5X50mm，螺母3為與螺栓杆2相配的標準螺母。彈片組4、信號源5和計時器6通過導線連接成為一個自動計量實驗完成時間的裝置。信號源5為一個5V的直流蓄電池。彈片組4用螺絲固定在底座的內部，信號源5和計時器6可以通過導線延伸到測試環境外。手腕靈活性測量系統b由底板7、操作板8、操作棒9、彈片10、銅板11、信號源5和計數器12組成。底板7為A結構；操作板8、操作棒9為B結構；其他為C結構。操作棒9是根據人體工效學實驗要求選擇的規則形狀金屬棒，橫截面形狀包括圓形、正方形和三角形三種，尺寸為5mm、8mm、10mm、12mm、15mm(對應正方形和三角形為邊長，圓形為直徑)，長度100mm，每種尺寸數量為I個。操作板8上有和操作棒9相對應的通孔，每種尺寸有兩個大小、形狀相同的孔，呈左右排列，間距20mm，共有30個孔。每組相同大小的孔中，靠右側的孔下方，在底板7和操作板8之間，有彈片10、銅板11組成的彈片組，它們通過導線與信號源5和計數器12串聯，可以構成一個在規定時間內自動計數裝置。雙手靈活性測量系統c由航空插頭-公頭13、航空插頭-母頭14、信號源5、計時器6組成。所有的零件均為C類結構。航空插頭-公頭13、航空插頭-母頭14均為標準的50針航空插頭配件，可以組合為一個完整的航空插頭，從對應位置的針(孔)末端接線柱處引出導線與信號源5、計時器6串聯，可構成自動計量實驗完成時間的裝置。本發明的特徵在於:採用堅硬耐用的金屬零件和彈片，降低了設備因頻繁使用而損壞的可能；通過彈片的彎曲和恢復，使電路連接或斷開，從而模擬出開關量信號，此裝置結構簡單，便於操作；通過開關量信號實現計量裝置的自動啟動和關閉，計量與實驗完全同步，保證測量的準確便捷；低壓防護手套安裝在艙壁上，手套外側為低壓環境，內側直接與室內相通，從而產生手套內外壓差(圖1)，操作面板均放置在低壓模擬艙內，與外界環境完全隔離，因此在操作設備和測量儀表之間連接航空插頭，航空插頭可拆分為兩部分，一部分為插座與操作面板相連，經過密封處理可安裝在艙壁上；另一部分是插頭，連接計量裝置，插頭上的針和插座上的孔是一一對應的，航空插頭組裝後，對通信無影響，僅作為信號穿過密閉艙的一種手段。各分系統均採用了相同的設計。
:圖1為低壓模擬實驗艙示意圖及手套和航空插頭安裝位置1、低壓模擬實驗艙2、密封插頭3、手套安裝孔圖2為手指靈活性測量系統a示意圖1、底座2、螺栓杆 3、螺母4、彈片組5、信號源 6、計時器A.支撐與保護結構 B.傳動結構 C.計量結構圖3為手腕靈活性測量系統b示意圖
7、底板8、操作板 9、操作棒
10、彈片 11、銅板 12、計數器
A.支撐與保護結構B.傳動結構 C.計量結構
圖4為雙手靈活性測量系統c
13、航空插頭-公頭14、航空插頭-母頭
A.支撐與保護結構 B.傳動結構 C.計量結構
圖5為手指靈活性測量系統計時自啟動裝置結構
1、低壓艙2、底座3、螺母
4、彈片組5、航空插頭 6、計時器
圖6為手腕靈活性測量系統計數自啟動裝置的結構 1、低壓艙2、操作面板3、通孔 4、操作棒
5、彈片6、銅片 7、航空插頭8、計數器 圖7為雙手靈活性測量系統計時自啟動裝置結構
1、低壓艙 2、航空插頭-公頭3、航空插頭-母頭
4、航空插頭5、計時器
具體實施方式
: 下面結合圖2、3、4對本發明低壓防護手套的手指靈活性測量裝置進行進一步的說明:本發明是一種利用工效學實驗原理測量穿戴有內外壓差防護手套時手部靈活性的測試裝置。該裝置主要有三個獨立的設備組成:手指靈活性測量系統a、手腕靈活性測量系統b和雙手靈活性測量系統C。手指靈活性測量系統a主要測量手指進行螺母旋擰操作的速度。實驗者主要的操作界面是螺栓柱2和螺母3，螺栓柱2的規格為M20*40mm，螺母3為對應的標準螺母。底座I主要起到支持和固定螺栓杆2的作用，此外底座I的內部是中空的，可以將彈片組4和導線放置在底座內，這樣較為美觀。實現計時裝置的自動啟動功能，主要的結構是彈片組4、信號源5和計時器6組成的一個判斷裝置。它們的連接方式如圖3所示，當沒有外力的情況下，彈片組4的兩個彈片是斷開的，整個電路處於斷路狀態，其中位於上方的彈片的末端焊接了一個觸點，並通過底座I上的一個通孔延伸底座I外，當螺母3擰到螺栓柱2的底端時，螺母3會擠壓觸點，並導致上方彈片彎曲，與下方彈片接觸，此時整個電路處於閉合狀態。信號源5是一個5V的直流電源，可以穩定的輸出5V的直流電信號。計時器6是由一塊數字儀表，上位機和計時軟體組成的，數字儀表讀取電壓信號，計時軟體根據信號判斷是否啟動。計時軟體的判定規則如下:當電壓信號為5V時，計時器停止，否則啟動。由此判定規則可以知道，當螺母3在螺栓柱2的底端時，由於電路處於閉合狀態，因此計時器6是不啟動的，當螺母3離開底端時，外力消失，由薄銅板製成的上方彈片在自身彈性的作用下恢復正常，電路切換到斷路狀態，計時軟體讀取到的電壓信號變為0，按照判定規則計時器啟動，當螺母旋擰至頂端並再次返回底端時，螺母3再次擠壓上方彈片，使電路恢復到閉合狀態，計時器6停止，此 時記錄的是旋擰螺母一個行程(從底端至頂端再返回)的完成時間。軟體還有一個清零的功能，方便實驗後將計時器6復原。手腕靈活性測量系統b主要測量在規定的時間內手在兩個小孔之間反覆插拔小棍的速度和準確性，孔按照形狀可分為三種類型:圓形、正方型、圓形，每種類型有5種尺寸:5mm、8mm、10mm、12mm、14mm,因此共有15種規格。每種規格有兩個並排排列的孔,兩孔之間的距離均為20mm，所有的孔均位於電木製成的操作板8上，左邊的孔為開始實驗時操作棒9的放置位置，右邊的孔下方設置了彈片，彈片10、銅板11、信號源5和計數器12同樣組成了一個判斷裝置，如圖6所示。與手指靈活性測量系統a的不同之處在於:彈片9沒有焊接觸點；用銅板10代替其中一個彈片放置於操作板8下方，這樣便於安裝；計數器12每接收到一次5V的直流電壓信號，上位機內的計數軟體會自動加1，因此軟體還設計了一個清零功能。對應每種規格的孔各配置了一根不鏽鋼操作棒9，長度均為100_。時間截止時計數器12記錄的是操作棒9插入到帶有彈片的孔中的次數。雙手靈活性測量系統c主要測量雙手配合組裝航空插頭的速度。航空插頭-公頭13、航空插頭-母頭14均為標準的50針航空插頭配件，可以組合為一個完整的航空插頭，從對應位置的針(孔)末端接線柱處引出導線與信號源5、計時器6串聯，可構成自動計量實驗完成時間的裝置。此裝置與手指靈活性測量系統a的區別在於:當計時器6接收到5V的直流電壓信號時，上位機內的計時軟體就會停止工作，因此開始計時需要點擊計時器6上的按鈕來完成。計時器停止時顯示的就是組裝航空插頭的完成時間。本發明低壓防護手套的手部皮膚感知覺測量裝置的實施步驟如下:步驟一:將計時器6、計數器12連接220VAC電源。步驟二:對各測量系統進行復位，使各測量系統的初始狀態為:手指靈活性測量系統a的螺母3在螺栓柱2的底端；手腕靈活性測量系統b的各個操作棒9位於沒有彈片的孔中；雙手靈活性測量系統C的公頭13和母頭14分開。所有計時和技術裝置均為啟動，示數為0。步驟三:旋擰螺母3使其離開螺栓杆2底端，彈片組4復位，計時開始，將螺母3旋擰到螺栓杆2的頂端後，直接擰回到螺栓2底端，並使螺母3再次擠壓彈片組4的觸點，此時計時停止，計時器6顯示的即為實驗的完成時間，點擊計時器6的「復位」鍵，計時器歸零可進行下一次實驗。步驟四:當計時開始後，實驗者將以最快的速度將操作棒9從左側的孔中拔出插入到右側孔中，當感覺操作棒9接觸到底端後立即將操作棒9拔出，插回左側孔，如此往復，直至時間結束。此時計數器13記錄的即為規定時間內插拔操作棒9的次數。點擊「清零」鍵將計數清空後方可進行下一次實驗。步驟五:將計時器6切換到系統C，點擊計時器6上的「啟動」鍵，開始計時，與此同時，實驗者兩手分別拿起公頭13和母頭14，將插頭正確的組裝在一起，當內部線路閉合時，計時器6自動停止，此時記錄的就是實驗的完成時間。點擊「清零」鍵將計時清空後方可進行下一次實驗。步驟六:全部實驗完成後，將計時器6、計數器12斷電。
圖1為低壓模擬實驗艙示意圖及手套和航空插頭安裝位置 其中1、低壓模擬實驗艙2、密封插頭3、手套安裝孔
圖2為手指靈活性測量系統a示意圖1、底座 2、螺栓杆3、螺母
4、彈片組5、信號源6、計時器
A.支撐與保護結構B.傳動結構C.計量結構
圖3為手腕靈活性測量系統b示意圖
7、底板 8、操作板9、操作棒
10、彈片11、銅板 12、計數器
A.支撐與保護結構B.傳動結構C.計量結構
圖4為雙手靈活性測量系統c
13、航空插頭-公頭 14、航空插頭-母頭
A.支撐與保護結構 B.傳動結構C.計量結構
圖5為手指靈活性測量系統計時自啟動裝置結構
1、低壓艙2、底座 3、螺母
4、彈片組5、航空插頭6、計時器
圖6為手腕靈活性測量系統計數自啟動裝置的結構 1、低壓艙2、操作面板3、通孔 4、操作棒
5、彈片6、銅片 7、航空插頭8、計數器 圖7為雙手靈活性測量系統計時自啟動裝置結構
1、低壓艙 2、航空插頭-公頭3、航空插頭-母頭
4、航空插頭5、計時器
權利要求
1.一種低壓防護手套的手指靈活性測量裝置，其特徵在於:該裝置包括手指靈活性測量系統、手腕靈活性測量系統和雙手靈活性測量系統； 手指靈活性測量系統由底座、螺栓杆、螺母、彈片組、信號源和計時器組成；初始時，計時器處於關閉狀態，螺母處於螺栓底端，並擠壓彈片組上方彈片觸點，使上彈片彎曲與下彈片接觸。此時信號線路閉合，計時器接受到信號源發出的信號，計時器無法啟動。當螺母離開螺栓底端時，彈片恢復原狀，此時信號消失，計時器自動啟動，當螺母再次使彈片彎曲是，計時器再次停止，此時記錄的即為操作完成時間。
手腕靈活性測量系統由底板、操作板、操作棒、彈片、銅板、信號源和計數器組成；操作棒的規格根據操作板上孔的形狀不同可分為圓形、正方型、正三角形三種，每種形狀有5種尺寸，操作棒的長度為IOOmm;初始時，計數器的示數為O，當操作棒插入帶有彈片的孔中時，會擠壓彈片與銅板發生接觸，計數器接收到信號源傳來的直流電壓信號並使計數累加1，當試驗時間結束時，計數器顯示的示數即為操作次數。
雙手靈活性測量系統由航空插頭-公頭、航空插頭-母頭、信號源、計時器組成；初始時，計時器為停止狀態，計數為0，點擊啟動按鈕，使計時開始，並開始組裝插頭。將公頭母頭正確組裝，可以讓計時器接收到信號源傳來的直流電壓信號並停止計時功能，這樣設計保證了計時與實驗動作的同步，此時記錄的即為組裝插頭的時間。
2.根據權利要求1所述的低壓防護手套的手指靈活性測量裝置，其特徵在於:低壓艙在實驗進行中是密閉的，手套由於內外壓差的存在材質會變硬而降低操作能力，從而導致人為動作過大，設備易損壞，因此將測量設備根據功能拆分開，操作面板加固設計後放置在密封艙內，計量元件集中放置在艙外，它們之間通過艙門上的航空插頭進行通訊，這樣就提高了設備的使用壽命，同時也便於維護和使用。
3.根據權利要求1所述的低壓防護手套的手指靈活性測量裝置，其特徵在於:根據實驗的需要，在手指和手腕靈 活性系統操作面板關鍵位置上設置彈片作為計量裝置的啟動或關閉開關，方便計量與實驗同步進行，保證了測量數據的準確。
全文摘要
本發明是一種測量穿著有內外壓差防護手套的手指靈活性的裝置，包括手指靈活性測量系統、手腕靈活性測量系統、雙手靈活性測量系統。手指靈活性測量系統由底座、螺栓杆、螺母、彈片、信號源和計時器組成，主要測量手指旋擰螺母的速度；手腕靈活性測量系統由底板、操作板、操作棒、彈片、銅板、信號源和計數器組成，主要測量規定時間內在兩個小孔之間反覆插拔小棍的速度和準確性；雙手靈活性測量系統由航空插頭-公頭、航空插頭-母頭、信號源、計時器組成，主要測量雙手配合組裝航空插頭的速度。本發明對有內外壓差防護手套的設計改進及相關人員的培訓均可起到重要作用。
文檔編號A61B5/00GK103083026SQ201210570139
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者田寅生, 丁立, 王春慧, 王麗, 周詩華, 滕鵬, 楊涵鈞 申請人:北京航空航天大學