专利名称：低压防护手套的手指灵活性测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有内外压差手套的手指灵活性测量装置，尤其是指在有内外压差条件下穿戴各种有内外压差手套时，对手指、手腕以及双手精细操作的速度进行测量的装置。
背景技术：
:手的灵活性受到有内外压差手套的影响而显著降低，因此在手套的设计改进及相关人员的培训中均需要对穿着手套的灵活性进行测量。但现有的测量装置在手套膨胀后难以使用；内部精密元件也会因为对手的控制力降低而损坏，进而导致测量精度的降低
发明内容
:本发明目的在于提供一种穿戴手套的灵活性测量装置，能够在有手套内外压差条件下进行手部灵活性测量。本装置可在有内外压差(OlOkPa)环境中，对手套的手指灵活性、手腕灵活性和双手灵活性进行测试。本发明采用弹片和信号源来模拟开关量信号，从而控制计量装置与实验同步启动和停止，减轻了人力的损耗，并可有效准确地`进行手部感知觉测试。本发明是一种穿戴有内外压差防护手套的灵活性测量装置，主要包含三种结构:支撑与保护结构A、传动结构B、计量结构C。根据测试对象的不同又可分为:手指灵活性测量系统a、手腕灵活性测量系统b和双手灵活性测量系统C。
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手指灵活性测量系统a由底座1、螺栓杆2、螺母3、弹片组4、信号源5和计时器6组成，其中底座I属于A类结构，螺栓杆2和螺母3属于B类结构，其他为结构C的组件。螺栓杆2焊接在底座I上，螺栓杆2的尺寸为M5X50mm，螺母3为与螺栓杆2相配的标准螺母。弹片组4、信号源5和计时器6通过导线连接成为一个自动计量实验完成时间的装置。信号源5为一个5V的直流蓄电池。弹片组4用螺丝固定在底座的内部，信号源5和计时器6可以通过导线延伸到测试环境外。手腕灵活性测量系统b由底板7、操作板8、操作棒9、弹片10、铜板11、信号源5和计数器12组成。底板7为A结构；操作板8、操作棒9为B结构；其他为C结构。操作棒9是根据人体工效学实验要求选择的规则形状金属棒，横截面形状包括圆形、正方形和三角形三种，尺寸为5mm、8mm、10mm、12mm、15mm(对应正方形和三角形为边长，圆形为直径)，长度100mm，每种尺寸数量为I个。操作板8上有和操作棒9相对应的通孔，每种尺寸有两个大小、形状相同的孔，呈左右排列，间距20mm，共有30个孔。每组相同大小的孔中，靠右侧的孔下方，在底板7和操作板8之间，有弹片10、铜板11组成的弹片组，它们通过导线与信号源5和计数器12串联，可以构成一个在规定时间内自动计数装置。双手灵活性测量系统c由航空插头-公头13、航空插头-母头14、信号源5、计时器6组成。所有的零件均为C类结构。航空插头-公头13、航空插头-母头14均为标准的50针航空插头配件，可以组合为一个完整的航空插头，从对应位置的针(孔)末端接线柱处引出导线与信号源5、计时器6串联，可构成自动计量实验完成时间的装置。本发明的特征在于:采用坚硬耐用的金属零件和弹片，降低了设备因频繁使用而损坏的可能；通过弹片的弯曲和恢复，使电路连接或断开，从而模拟出开关量信号，此装置结构简单，便于操作；通过开关量信号实现计量装置的自动启动和关闭，计量与实验完全同步，保证测量的准确便捷；低压防护手套安装在舱壁上，手套外侧为低压环境，内侧直接与室内相通，从而产生手套内外压差(图1)，操作面板均放置在低压模拟舱内，与外界环境完全隔离，因此在操作设备和测量仪表之间连接航空插头，航空插头可拆分为两部分，一部分为插座与操作面板相连，经过密封处理可安装在舱壁上；另一部分是插头，连接计量装置，插头上的针和插座上的孔是一一对应的，航空插头组装后，对通信无影响，仅作为信号穿过密闭舱的一种手段。各分系统均采用了相同的设计。
:图1为低压模拟实验舱示意图及手套和航空插头安装位置1、低压模拟实验舱2、密封插头3、手套安装孔图2为手指灵活性测量系统a示意图1、底座2、螺栓杆 3、螺母4、弹片组5、信号源 6、计时器A.支撑与保护结构 B.传动结构 C.计量结构图3为手腕灵活性测量系统b示意图
7、底板8、操作板 9、操作棒
10、弹片 11、铜板 12、计数器
A.支撑与保护结构B.传动结构 C.计量结构
图4为双手灵活性测量系统c
13、航空插头-公头14、航空插头-母头
A.支撑与保护结构 B.传动结构 C.计量结构
图5为手指灵活性测量系统计时自启动装置结构
1、低压舱2、底座3、螺母
4、弹片组5、航空插头 6、计时器
图6为手腕灵活性测量系统计数自启动装置的结构 1、低压舱2、操作面板3、通孔 4、操作棒
5、弹片6、铜片 7、航空插头8、计数器 图7为双手灵活性测量系统计时自启动装置结构
1、低压舱 2、航空插头-公头3、航空插头-母头
4、航空插头5、计时器
具体实施方式
: 下面结合图2、3、4对本发明低压防护手套的手指灵活性测量装置进行进一步的说明:本发明是一种利用工效学实验原理测量穿戴有内外压差防护手套时手部灵活性的测试装置。该装置主要有三个独立的设备组成:手指灵活性测量系统a、手腕灵活性测量系统b和双手灵活性测量系统C。手指灵活性测量系统a主要测量手指进行螺母旋拧操作的速度。实验者主要的操作界面是螺栓柱2和螺母3，螺栓柱2的规格为M20*40mm，螺母3为对应的标准螺母。底座I主要起到支持和固定螺栓杆2的作用，此外底座I的内部是中空的，可以将弹片组4和导线放置在底座内，这样较为美观。实现计时装置的自动启动功能，主要的结构是弹片组4、信号源5和计时器6组成的一个判断装置。它们的连接方式如图3所示，当没有外力的情况下，弹片组4的两个弹片是断开的，整个电路处于断路状态，其中位于上方的弹片的末端焊接了一个触点，并通过底座I上的一个通孔延伸底座I外，当螺母3拧到螺栓柱2的底端时，螺母3会挤压触点，并导致上方弹片弯曲，与下方弹片接触，此时整个电路处于闭合状态。信号源5是一个5V的直流电源，可以稳定的输出5V的直流电信号。计时器6是由一块数字仪表，上位机和计时软件组成的，数字仪表读取电压信号，计时软件根据信号判断是否启动。计时软件的判定规则如下:当电压信号为5V时，计时器停止，否则启动。由此判定规则可以知道，当螺母3在螺栓柱2的底端时，由于电路处于闭合状态，因此计时器6是不启动的，当螺母3离开底端时，外力消失，由薄铜板制成的上方弹片在自身弹性的作用下恢复正常，电路切换到断路状态，计时软件读取到的电压信号变为0，按照判定规则计时器启动，当螺母旋拧至顶端并再次返回底端时，螺母3再次挤压上方弹片，使电路恢复到闭合状态，计时器6停止，此 时记录的是旋拧螺母一个行程(从底端至顶端再返回)的完成时间。软件还有一个清零的功能，方便实验后将计时器6复原。手腕灵活性测量系统b主要测量在规定的时间内手在两个小孔之间反复插拔小棍的速度和准确性，孔按照形状可分为三种类型:圆形、正方型、圆形，每种类型有5种尺寸:5mm、8mm、10mm、12mm、14mm,因此共有15种规格。每种规格有两个并排排列的孔,两孔之间的距离均为20mm，所有的孔均位于电木制成的操作板8上，左边的孔为开始实验时操作棒9的放置位置，右边的孔下方设置了弹片，弹片10、铜板11、信号源5和计数器12同样组成了一个判断装置，如图6所示。与手指灵活性测量系统a的不同之处在于:弹片9没有焊接触点；用铜板10代替其中一个弹片放置于操作板8下方，这样便于安装；计数器12每接收到一次5V的直流电压信号，上位机内的计数软件会自动加1，因此软件还设计了一个清零功能。对应每种规格的孔各配置了一根不锈钢操作棒9，长度均为100_。时间截止时计数器12记录的是操作棒9插入到带有弹片的孔中的次数。双手灵活性测量系统c主要测量双手配合组装航空插头的速度。航空插头-公头13、航空插头-母头14均为标准的50针航空插头配件，可以组合为一个完整的航空插头，从对应位置的针(孔)末端接线柱处引出导线与信号源5、计时器6串联，可构成自动计量实验完成时间的装置。此装置与手指灵活性测量系统a的区别在于:当计时器6接收到5V的直流电压信号时，上位机内的计时软件就会停止工作，因此开始计时需要点击计时器6上的按钮来完成。计时器停止时显示的就是组装航空插头的完成时间。本发明低压防护手套的手部皮肤感知觉测量装置的实施步骤如下:步骤一:将计时器6、计数器12连接220VAC电源。步骤二:对各测量系统进行复位，使各测量系统的初始状态为:手指灵活性测量系统a的螺母3在螺栓柱2的底端；手腕灵活性测量系统b的各个操作棒9位于没有弹片的孔中；双手灵活性测量系统C的公头13和母头14分开。所有计时和技术装置均为启动，示数为0。步骤三:旋拧螺母3使其离开螺栓杆2底端，弹片组4复位，计时开始，将螺母3旋拧到螺栓杆2的顶端后，直接拧回到螺栓2底端，并使螺母3再次挤压弹片组4的触点，此时计时停止，计时器6显示的即为实验的完成时间，点击计时器6的“复位”键，计时器归零可进行下一次实验。步骤四:当计时开始后，实验者将以最快的速度将操作棒9从左侧的孔中拔出插入到右侧孔中，当感觉操作棒9接触到底端后立即将操作棒9拔出，插回左侧孔，如此往复，直至时间结束。此时计数器13记录的即为规定时间内插拔操作棒9的次数。点击“清零”键将计数清空后方可进行下一次实验。步骤五:将计时器6切换到系统C，点击计时器6上的“启动”键，开始计时，与此同时，实验者两手分别拿起公头13和母头14，将插头正确的组装在一起，当内部线路闭合时，计时器6自动停止，此时记录的就是实验的完成时间。点击“清零”键将计时清空后方可进行下一次实验。步骤六:全部实验完成后，将计时器6、计数器12断电。
图1为低压模拟实验舱示意图及手套和航空插头安装位置 其中1、低压模拟实验舱2、密封插头3、手套安装孔
图2为手指灵活性测量系统a示意图1、底座 2、螺栓杆3、螺母
4、弹片组5、信号源6、计时器
A.支撑与保护结构B.传动结构C.计量结构
图3为手腕灵活性测量系统b示意图
7、底板 8、操作板9、操作棒
10、弹片11、铜板 12、计数器
A.支撑与保护结构B.传动结构C.计量结构
图4为双手灵活性测量系统c
13、航空插头-公头 14、航空插头-母头
A.支撑与保护结构 B.传动结构C.计量结构
图5为手指灵活性测量系统计时自启动装置结构
1、低压舱2、底座 3、螺母
4、弹片组5、航空插头6、计时器
图6为手腕灵活性测量系统计数自启动装置的结构 1、低压舱2、操作面板3、通孔 4、操作棒
5、弹片6、铜片 7、航空插头8、计数器 图7为双手灵活性测量系统计时自启动装置结构
1、低压舱 2、航空插头-公头3、航空插头-母头
4、航空插头5、计时器
权利要求
1.一种低压防护手套的手指灵活性测量装置，其特征在于:该装置包括手指灵活性测量系统、手腕灵活性测量系统和双手灵活性测量系统； 手指灵活性测量系统由底座、螺栓杆、螺母、弹片组、信号源和计时器组成；初始时，计时器处于关闭状态，螺母处于螺栓底端，并挤压弹片组上方弹片触点，使上弹片弯曲与下弹片接触。此时信号线路闭合，计时器接受到信号源发出的信号，计时器无法启动。当螺母离开螺栓底端时，弹片恢复原状，此时信号消失，计时器自动启动，当螺母再次使弹片弯曲是，计时器再次停止，此时记录的即为操作完成时间。
手腕灵活性测量系统由底板、操作板、操作棒、弹片、铜板、信号源和计数器组成；操作棒的规格根据操作板上孔的形状不同可分为圆形、正方型、正三角形三种，每种形状有5种尺寸，操作棒的长度为IOOmm;初始时，计数器的示数为O，当操作棒插入带有弹片的孔中时，会挤压弹片与铜板发生接触，计数器接收到信号源传来的直流电压信号并使计数累加1，当试验时间结束时，计数器显示的示数即为操作次数。
双手灵活性测量系统由航空插头-公头、航空插头-母头、信号源、计时器组成；初始时，计时器为停止状态，计数为0，点击启动按钮，使计时开始，并开始组装插头。将公头母头正确组装，可以让计时器接收到信号源传来的直流电压信号并停止计时功能，这样设计保证了计时与实验动作的同步，此时记录的即为组装插头的时间。
2.根据权利要求1所述的低压防护手套的手指灵活性测量装置，其特征在于:低压舱在实验进行中是密闭的，手套由于内外压差的存在材质会变硬而降低操作能力，从而导致人为动作过大，设备易损坏，因此将测量设备根据功能拆分开，操作面板加固设计后放置在密封舱内，计量元件集中放置在舱外，它们之间通过舱门上的航空插头进行通讯，这样就提高了设备的使用寿命，同时也便于维护和使用。
3.根据权利要求1所述的低压防护手套的手指灵活性测量装置，其特征在于:根据实验的需要，在手指和手腕灵 活性系统操作面板关键位置上设置弹片作为计量装置的启动或关闭开关，方便计量与实验同步进行，保证了测量数据的准确。
全文摘要
本发明是一种测量穿着有内外压差防护手套的手指灵活性的装置，包括手指灵活性测量系统、手腕灵活性测量系统、双手灵活性测量系统。手指灵活性测量系统由底座、螺栓杆、螺母、弹片、信号源和计时器组成，主要测量手指旋拧螺母的速度；手腕灵活性测量系统由底板、操作板、操作棒、弹片、铜板、信号源和计数器组成，主要测量规定时间内在两个小孔之间反复插拔小棍的速度和准确性；双手灵活性测量系统由航空插头-公头、航空插头-母头、信号源、计时器组成，主要测量双手配合组装航空插头的速度。本发明对有内外压差防护手套的设计改进及相关人员的培训均可起到重要作用。
文档编号A61B5/00GK103083026SQ201210570139
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者田寅生, 丁立, 王春慧, 王丽, 周诗华, 滕鹏, 杨涵钧 申请人:北京航空航天大学