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基本信息
- 項目名稱：
- 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。 主要創(chuàng)新點： 在手套近節(jié)指關(guān)節(jié)處添加了連桿滑道機(jī)構(gòu)，以此來實現(xiàn)機(jī)械手套的自動鎖死功能，使手套手指能自動保持彎曲狀態(tài)，在提高救援人員的工作效率的同時也達(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)工作完成后或臨時需要手指伸直時，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上稍加彎曲，即可實現(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)械手套即可實現(xiàn)鎖死功能（由連桿滑道機(jī)構(gòu)實現(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)手指需要彎曲來實現(xiàn)某一功能時，首先由神經(jīng)中樞發(fā)送神經(jīng)信號，神經(jīng)信號經(jīng)過傳導(dǎo)后到達(dá)手部肌肉，實現(xiàn)手部屈肌的收縮，手部屈肌拉伸肌腱，肌腱拉伸帶動手指的彎曲。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)信號的傳導(dǎo)與手部屈肌收縮，肌腱一直拉伸的狀態(tài)會持續(xù)耗費人體的能量，使人疲倦。 我們設(shè)計的地震救援機(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。 地震救援手套各個組成部件的詳細(xì)說明： 遠(yuǎn)節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計 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，與工作對象的接觸也最頻繁，所以其橫斷面設(shè)計為多段相切弧線構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)，下部相對半徑較大，符合手指受力時的外形特點，保證了工作對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)計呈扁平弧形，尖端略向下彎曲，符合手部挖、抓等動作時的受力特點。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)生相對滑動，增強(qiáng)手套的工作可靠性。 中節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了配合近節(jié)指上的連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)完成手套自動實現(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)套頂死時的正應(yīng)力。 中節(jié)指防護(hù)套兩側(cè)開有兩個直徑為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)指彎曲時不會與近節(jié)指干涉。 近節(jié)指結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于設(shè)計者要保證手指彎轉(zhuǎn)50度時手套實現(xiàn)鎖死功能，救援工作完成后要求手指再彎曲20度實現(xiàn)手套的解鎖功能。這項功能由位于近節(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)運動絲毫不差，并且要求位于中節(jié)指的拉桿在對應(yīng)的角度實時的掉入設(shè)計者設(shè)計的凹槽中，在手指又彎曲20度后滑片及時的由凹槽中滑出。 因為要配合連桿滑道機(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 保證手指彎轉(zhuǎn)55度時,位于滑道上的連桿由位于中節(jié)指的拉桿牽引，頂片直接落入凹臺下，實現(xiàn)手套鎖死。手指再彎轉(zhuǎn)10度時，由于彈片的作用，頂片沿滑道由凹臺中滑出。實現(xiàn)手套的解鎖。 另外，當(dāng)手指第一次彎轉(zhuǎn)角度超過65時，頂片會連續(xù)實現(xiàn)上述兩個過程而不會落入凹臺中，連桿滑道頂死機(jī)構(gòu)不會鎖死。此項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 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 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，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，簡單方便，封閉可靠。 具體實施方式： 該地震災(zāi)害救援手套在設(shè)計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施挖沙，搬運瓦礫的動作，該手套即可實現(xiàn)鎖死功能，節(jié)省救護(hù)人員體力，同時保護(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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、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： 1、設(shè)計者為地震災(zāi)害救援手套設(shè)計了一種巧妙的連桿滑塊裝置，如果需要較長時間實施挖掘、搬運的工作，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，工作完成后或臨時需要手指伸直時，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上再彎曲10度，即可實現(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,手指彎曲角度在55度以下或60度以上再伸直時,手套均不會鎖死,手指可以靈活運動。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、由于設(shè)計者要保證手指彎轉(zhuǎn)55度時手套實現(xiàn)鎖死功能，救援工作完成后要求手指再彎曲10度實現(xiàn)手套的解鎖功能。這項功能由我們設(shè)計的連桿滑道機(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)運動絲毫不差，并且連桿在對應(yīng)的角度實時的掉入設(shè)計者設(shè)計的凹槽中，在手指又彎曲20度后連桿及時的由凹槽中滑出。這就對連桿和滑道的具體尺寸的設(shè)計提出了苛刻的要求。 2、因為要配合連桿滑道機(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)計作品種類繁多，但救護(hù)手套的設(shè)計只有幾種。這些設(shè)計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，我們設(shè)計了一種機(jī)械式可自由實現(xiàn)自鎖與自解鎖的功能的手套。（由我們設(shè)計的連桿滑道機(jī)構(gòu)實現(xiàn)）。 其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、不需帶電、抗干擾能力強(qiáng)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽中獲得三等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 圖紙 現(xiàn)場演示 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 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施抓握、挖掘、搬運等動作。如果需要較長時間實施挖掘、搬運的工作，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，工作完成后或臨時需要手指伸直時，救援人員只需要在此基礎(chǔ)上再彎曲10度，即可實現(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,手指彎曲角度在55度以下或60度以上再伸直時,手套均不會鎖死,手指可以靈活運動。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 由我們設(shè)計的連桿滑道機(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、市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 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)計的手套可以在不妨礙手部靈活性的同時為手部提供保護(hù)，防止手部磨損、沖擊，避免手部關(guān)節(jié)損傷，同時可以緩解手部肌肉疲勞，輔助工作的手套。 為此，我們設(shè)計了一種機(jī)械式可自由實現(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，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，簡單方便，封閉可靠。同時，在手套上加裝了不銹鋼指甲，使得手部進(jìn)行挖掘工作時更加高效。 該地震災(zāi)害救援手套在設(shè)計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施挖沙，搬運瓦礫的動作，該手套即可實現(xiàn)鎖死功能，節(jié)省救護(hù)人員體力，同時保護(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現(xiàn)手套由鎖死功能到解鎖的轉(zhuǎn)變。（由我們設(shè)計的連桿滑道機(jī)構(gòu)實現(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儀、照明系統(tǒng)，與前臂連接加裝增力機(jī)構(gòu)等，這些都會擴(kuò)展手的工作范圍，更好的服務(wù)于地震等災(zāi)害的搶險救援中。
