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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 地震救援機(jī)械手套
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本地震災(zāi)害救援手套由遠(yuǎn)節(jié)指結(jié)構(gòu)、中節(jié)指結(jié)構(gòu)、近節(jié)指結(jié)構(gòu)和皮質(zhì)材料組成。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 在手套近節(jié)指關(guān)節(jié)處添加了連桿滑道機(jī)構(gòu)，以此來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手套的自動(dòng)鎖死功能，使手套手指能自動(dòng)保持彎曲狀態(tài)，在提高救援人員的工作效率的同時(shí)也達(dá)到了節(jié)省救援人員體力及保護(hù)救援人員雙手的目的；當(dāng)工作完成后或臨時(shí)需要手指伸直時(shí)，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上稍加彎曲，即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變，手指自由伸直。
- 詳細(xì)介紹：
- 該地震災(zāi)害救援手套由遠(yuǎn)節(jié)指結(jié)構(gòu)、中節(jié)指結(jié)構(gòu)、近節(jié)指結(jié)構(gòu)和皮質(zhì)材料組成。金屬節(jié)指主要采用了不銹鋼，其它非金屬部分主要采用皮質(zhì)材料，使其耐磨性、防沖擊性、得到大幅提高，也可以起到很好的輔助救援的作用。 該地震災(zāi)害救援手套在設(shè)計(jì)的過程中參考了人機(jī)工程學(xué)的理念，為了保證救護(hù)人員高效工作，在使用的過程中救援人員只需要將手指彎曲到合適的角度，該機(jī)械手套即可實(shí)現(xiàn)鎖死功能（由連桿滑道機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)），救援工作完成后，救護(hù)人員只需要再次彎曲手指即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變。達(dá)到節(jié)省救護(hù)人員體力，同時(shí)保護(hù)救護(hù)人員的雙手的目的。其原因現(xiàn)論述如下： 當(dāng)手指需要彎曲來實(shí)現(xiàn)某一功能時(shí)，首先由神經(jīng)中樞發(fā)送神經(jīng)信號(hào)，神經(jīng)信號(hào)經(jīng)過傳導(dǎo)后到達(dá)手部肌肉，實(shí)現(xiàn)手部屈肌的收縮，手部屈肌拉伸肌腱，肌腱拉伸帶動(dòng)手指的彎曲。要使手指一直保持彎曲狀態(tài)，必須保持手部屈肌收縮，肌腱一直拉伸的狀態(tài)。神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)與手部屈肌收縮，肌腱一直拉伸的狀態(tài)會(huì)持續(xù)耗費(fèi)人體的能量，使人疲倦。 我們?cè)O(shè)計(jì)的地震救援機(jī)械手套可以很好的保持中節(jié)指與近節(jié)指的頂死狀態(tài)，避免神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)與手部屈肌持續(xù)收縮，肌腱一直拉伸的狀態(tài)，達(dá)到節(jié)省救援人員體力的效果。 地震救援手套各個(gè)組成部件的詳細(xì)說明： 遠(yuǎn)節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)節(jié)指結(jié)構(gòu)主要包括：人工指甲，封閉套筒，遠(yuǎn)節(jié)指防護(hù)套。 遠(yuǎn)節(jié)指是手工作業(yè)中手部工作量最大的部位，與工作對(duì)象的接觸也最頻繁，所以其橫斷面設(shè)計(jì)為多段相切弧線構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)，下部相對(duì)半徑較大，符合手指受力時(shí)的外形特點(diǎn)，保證了工作對(duì)象與手指有最大的接觸面積，遠(yuǎn)節(jié)指前端裝有封閉套筒。封閉套筒前端相對(duì)于指尖回縮5mm，這樣就減小了指端橫截面積，便于手指工作，減小手部受到的應(yīng)力。 除拇指、小指外的手指遠(yuǎn)節(jié)指防護(hù)套上部固定有不銹鋼指甲，人工指甲應(yīng)用仿生學(xué)設(shè)計(jì)呈扁平弧形，尖端略向下彎曲，符合手部挖、抓等動(dòng)作時(shí)的受力特點(diǎn)。人工指甲上方的封閉套筒前端有高1mm，寬2mm的加厚金屬，以減小套筒前端的正應(yīng)力。 遠(yuǎn)節(jié)指防護(hù)套與中節(jié)指防護(hù)套之間用兩根不銹鋼絲相連，左右各一根，連接部位在手指兩側(cè)中部。在工作受力的時(shí)候，鋼絲連接的作用是保證防護(hù)套與內(nèi)層手套之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，增強(qiáng)手套的工作可靠性。 中節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了配合近節(jié)指上的連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)完成手套自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鎖死與解鎖功能，中節(jié)指上的拉桿不可與連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。 中節(jié)指防護(hù)套上方封閉套筒后端有高２mm，寬2mm的加厚金屬，以減小關(guān)節(jié)反向彎曲兩防護(hù)套頂死時(shí)的正應(yīng)力。 中節(jié)指防護(hù)套兩側(cè)開有兩個(gè)直徑為2mm的圓孔，用以鋼絲連接。 中節(jié)指防護(hù)套后部去掉了下半部分，目的是為了保證中節(jié)指彎曲時(shí)不會(huì)與近節(jié)指干涉。 近節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于設(shè)計(jì)者要保證手指彎轉(zhuǎn)50度時(shí)手套實(shí)現(xiàn)鎖死功能，救援工作完成后要求手指再彎曲20度實(shí)現(xiàn)手套的解鎖功能。這項(xiàng)功能由位于近節(jié)指的連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)完成。要求連桿在滑道中往復(fù)運(yùn)動(dòng)絲毫不差，并且要求位于中節(jié)指的拉桿在對(duì)應(yīng)的角度實(shí)時(shí)的掉入設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的凹槽中，在手指又彎曲20度后滑片及時(shí)的由凹槽中滑出。 因?yàn)橐浜线B桿滑道機(jī)構(gòu)的具體功能，拉桿的具體尺寸及彎曲弧度也需要細(xì)致的逐步設(shè)定，既要配合滿足連桿滑道機(jī)構(gòu)的功能，又要保證不與指節(jié)發(fā)生干涉。 連桿滑道機(jī)構(gòu)和彎桿的材料選擇既要滿足強(qiáng)度及耐磨度的要求，還要考慮具體的加工工藝以及特殊的使用環(huán)境下的影響。 連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 保證手指彎轉(zhuǎn)55度時(shí),位于滑道上的連桿由位于中節(jié)指的拉桿牽引，頂片直接落入凹臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)手套鎖死。手指再彎轉(zhuǎn)10度時(shí)，由于彈片的作用，頂片沿滑道由凹臺(tái)中滑出。實(shí)現(xiàn)手套的解鎖。 另外，當(dāng)手指第一次彎轉(zhuǎn)角度超過65時(shí)，頂片會(huì)連續(xù)實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)過程而不會(huì)落入凹臺(tái)中，連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)不會(huì)鎖死。此項(xiàng)功能可幫助救援人員靈活的控制手套。 金屬節(jié)指管材設(shè)計(jì) 手指防護(hù)套以不銹鋼無縫鋼管及不銹鋼板加工而成，其遠(yuǎn)節(jié)指防護(hù)套為不銹鋼板，其壁厚為0.8mm；中節(jié)指、近節(jié)指為不銹鋼無縫鋼管，其壁厚為0.6mm。 其它非金屬部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該地震災(zāi)害救援手套采用了不銹鋼和皮質(zhì)材料，使其耐磨性、防沖擊性得到大幅提高。 在手部拇短展肌、掌短展肌部位手套采用雙層加厚設(shè)計(jì)，以提高耐磨性。其他部位不增加額外的防護(hù)措施，以保證手部的靈活性、舒適性。 手套的手腕部位采用尼龍搭扣作為鎖緊裝置，簡(jiǎn)單方便，封閉可靠。 具體實(shí)施方式： 該地震災(zāi)害救援手套在設(shè)計(jì)的過程中參考了人機(jī)工程學(xué)的理念，力求保證救護(hù)人員工作的高效率，在使用的過程中救護(hù)人員只需要正常的彎曲手指實(shí)施挖沙，搬運(yùn)瓦礫的動(dòng)作，該手套即可實(shí)現(xiàn)鎖死功能，節(jié)省救護(hù)人員體力，同時(shí)保護(hù)救護(hù)人員的雙手。救援工作完成后，救護(hù)人員只需要再次彎曲手指即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 地震災(zāi)害救援手套可以在不妨礙手部靈活性的同時(shí)為手部提供保護(hù)，避免手部磨損，減輕手部關(guān)節(jié)損傷，關(guān)節(jié)彎曲鎖死機(jī)構(gòu)可以緩解手部肌肉疲勞，通過其自帶的輔助挖掘機(jī)構(gòu)可以提高手工作業(yè)效率。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、設(shè)計(jì)者為地震災(zāi)害救援手套設(shè)計(jì)了一種巧妙的連桿滑塊裝置，如果需要較長時(shí)間實(shí)施挖掘、搬運(yùn)的工作，食指、中指、無名指只要彎曲55度（中節(jié)指與近節(jié)指夾角），該手套即可實(shí)現(xiàn)鎖死功能，保持該姿態(tài)，從而減輕手部肌肉疲勞，節(jié)省救援人員體力，工作完成后或臨時(shí)需要手指伸直時(shí)，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上再彎曲10度，即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變，手指自由伸直;當(dāng)工作中不需要鎖死手指角度時(shí),手指彎曲角度在55度以下或60度以上再伸直時(shí),手套均不會(huì)鎖死,手指可以靈活運(yùn)動(dòng)。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、由于設(shè)計(jì)者要保證手指彎轉(zhuǎn)55度時(shí)手套實(shí)現(xiàn)鎖死功能，救援工作完成后要求手指再彎曲10度實(shí)現(xiàn)手套的解鎖功能。這項(xiàng)功能由我們?cè)O(shè)計(jì)的連桿滑道機(jī)構(gòu)完成（自鎖與自解鎖的功能）。要求連桿在滑道中往復(fù)運(yùn)動(dòng)絲毫不差，并且連桿在對(duì)應(yīng)的角度實(shí)時(shí)的掉入設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的凹槽中，在手指又彎曲20度后連桿及時(shí)的由凹槽中滑出。這就對(duì)連桿和滑道的具體尺寸的設(shè)計(jì)提出了苛刻的要求。 2、因?yàn)橐浜线B桿滑道機(jī)構(gòu)的具體功能，彎桿的具體尺寸及彎曲弧度也需要細(xì)致的逐步設(shè)定，既要配合滿足連桿滑道機(jī)構(gòu)的功能，又要保證不與指節(jié)發(fā)生干涉。 主要技術(shù)指標(biāo)：鎖死處機(jī)構(gòu)可承受的壓力f=200N, 連桿在滑道中的行程H=8mm。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前，國內(nèi)外關(guān)于地震救援的設(shè)計(jì)作品種類繁多，但救護(hù)手套的設(shè)計(jì)只有幾種。這些設(shè)計(jì)基本都是僅僅從保護(hù)救護(hù)人員的雙手出發(fā)，沒有考慮幫助節(jié)省救護(hù)人員體力和提高救援效率的方面出發(fā)。 為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種機(jī)械式可自由實(shí)現(xiàn)自鎖與自解鎖的功能的手套。（由我們?cè)O(shè)計(jì)的連桿滑道機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）。 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、不需帶電、抗干擾能力強(qiáng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得三等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 圖紙 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明： 在使用過程中,救護(hù)人員只需像穿戴普通手套一樣將手指伸進(jìn)去,搭好腕部的尼龍搭扣即可正常的彎曲手指實(shí)施抓握、挖掘、搬運(yùn)等動(dòng)作。如果需要較長時(shí)間實(shí)施挖掘、搬運(yùn)的工作，食指、中指、無名指只要彎曲55度（中節(jié)指與近節(jié)指夾角），該手套即可實(shí)現(xiàn)鎖死功能，保持該姿態(tài)，從而減輕手部肌肉疲勞，節(jié)省救援人員體力，工作完成后或臨時(shí)需要手指伸直時(shí)，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上再彎曲10度，即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變，手指自由伸直;當(dāng)工作中不需要鎖死手指角度時(shí),手指彎曲角度在55度以下或60度以上再伸直時(shí),手套均不會(huì)鎖死,手指可以靈活運(yùn)動(dòng)。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 由我們?cè)O(shè)計(jì)的連桿滑道機(jī)構(gòu)可以很好的完成手套的自鎖與自解鎖的功能該地震災(zāi)害救援手套由批量化生產(chǎn)后成本低廉。 技術(shù)性說明、市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 該地震災(zāi)害救援手套結(jié)構(gòu)緊湊、輕便舒適、生產(chǎn)成本低廉，能對(duì)救援人員的手部起到保護(hù)和輔助作用，從而極大的提高了救援人員的工作效率，在地震、坍塌等災(zāi)難救援方面有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 目前還沒有一種專門為地震救援人員設(shè)計(jì)的手套可以在不妨礙手部靈活性的同時(shí)為手部提供保護(hù)，防止手部磨損、沖擊，避免手部關(guān)節(jié)損傷，同時(shí)可以緩解手部肌肉疲勞，輔助工作的手套。 為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種機(jī)械式可自由實(shí)現(xiàn)自鎖與自解鎖的功能的手套。 該地震災(zāi)害救援手套采用了不銹鋼和皮質(zhì)材料，使其耐磨性、防沖擊性得到大幅提高。內(nèi)層皮質(zhì)手套的指關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)部分用橡膠膜代替，目的是避免內(nèi)層皮質(zhì)手套褶皺堆積影響手指彎曲。在手部拇短展肌、掌短展肌部位手套采用雙層加厚設(shè)計(jì)，以提高耐磨性。手套的手腕部位采用尼龍搭扣作為鎖緊裝置，簡(jiǎn)單方便，封閉可靠。同時(shí)，在手套上加裝了不銹鋼指甲，使得手部進(jìn)行挖掘工作時(shí)更加高效。 該地震災(zāi)害救援手套在設(shè)計(jì)的過程中參考了人機(jī)工程學(xué)的理念，力求保證救護(hù)人員工作的高效率，在使用的過程中救護(hù)人員只需要正常的彎曲手指實(shí)施挖沙，搬運(yùn)瓦礫的動(dòng)作，該手套即可實(shí)現(xiàn)鎖死功能，節(jié)省救護(hù)人員體力，同時(shí)保護(hù)救護(hù)人員的雙手。救援工作完成后，救護(hù)人員只需要再次彎曲手指即可實(shí)現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變。（由我們?cè)O(shè)計(jì)的連桿滑道機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）。 此外，該手套的拓展空間巨大。在手套上可以加裝便攜生命探測(cè)儀、照明系統(tǒng)，與前臂連接加裝增力機(jī)構(gòu)等，這些都會(huì)擴(kuò)展手的工作范圍，更好的服務(wù)于地震等災(zāi)害的搶險(xiǎn)救援中。
