基本信息
- 项目名称：
- 地震救援机械手套
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本地震灾害救援手套由远节指结构、中节指结构、近节指结构和皮质材料组成。 主要创新点： 在手套近节指关节处添加了连杆滑道机构，以此来实现机械手套的自动锁死功能，使手套手指能自动保持弯曲状态，在提高救援人员的工作效率的同时也达到了节省救援人员体力及保护救援人员双手的目的；当工作完成后或临时需要手指伸直时，救援人员只需要在此基础上稍加弯曲，即可实现手套由锁死功能到解锁的转变，手指自由伸直。
- 详细介绍：
- 该地震灾害救援手套由远节指结构、中节指结构、近节指结构和皮质材料组成。金属节指主要采用了不锈钢，其它非金属部分主要采用皮质材料，使其耐磨性、防冲击性、得到大幅提高，也可以起到很好的辅助救援的作用。 该地震灾害救援手套在设计的过程中参考了人机工程学的理念，为了保证救护人员高效工作，在使用的过程中救援人员只需要将手指弯曲到合适的角度，该机械手套即可实现锁死功能（由连杆滑道机构实现），救援工作完成后，救护人员只需要再次弯曲手指即可实现手套由锁死功能到解锁的转变。达到节省救护人员体力，同时保护救护人员的双手的目的。其原因现论述如下： 当手指需要弯曲来实现某一功能时，首先由神经中枢发送神经信号，神经信号经过传导后到达手部肌肉，实现手部屈肌的收缩，手部屈肌拉伸肌腱，肌腱拉伸带动手指的弯曲。要使手指一直保持弯曲状态，必须保持手部屈肌收缩，肌腱一直拉伸的状态。神经信号的传导与手部屈肌收缩，肌腱一直拉伸的状态会持续耗费人体的能量，使人疲倦。 我们设计的地震救援机械手套可以很好的保持中节指与近节指的顶死状态，避免神经信号的传导与手部屈肌持续收缩，肌腱一直拉伸的状态，达到节省救援人员体力的效果。 地震救援手套各个组成部件的详细说明： 远节指结构设计 远节指结构主要包括：人工指甲，封闭套筒，远节指防护套。 远节指是手工作业中手部工作量最大的部位，与工作对象的接触也最频繁，所以其横断面设计为多段相切弧线构成的封闭结构，下部相对半径较大，符合手指受力时的外形特点，保证了工作对象与手指有最大的接触面积，远节指前端装有封闭套筒。封闭套筒前端相对于指尖回缩5mm，这样就减小了指端横截面积，便于手指工作，减小手部受到的应力。 除拇指、小指外的手指远节指防护套上部固定有不锈钢指甲，人工指甲应用仿生学设计呈扁平弧形，尖端略向下弯曲，符合手部挖、抓等动作时的受力特点。人工指甲上方的封闭套筒前端有高1mm，宽2mm的加厚金属，以减小套筒前端的正应力。 远节指防护套与中节指防护套之间用两根不锈钢丝相连，左右各一根，连接部位在手指两侧中部。在工作受力的时候，钢丝连接的作用是保证防护套与内层手套之间不发生相对滑动，增强手套的工作可靠性。 中节指结构设计 为了配合近节指上的连杆滑道顶死机构完成手套自动实现锁死与解锁功能，中节指上的拉杆不可与连杆滑道顶死机构发生干涉。 中节指防护套上方封闭套筒后端有高２mm，宽2mm的加厚金属，以减小关节反向弯曲两防护套顶死时的正应力。 中节指防护套两侧开有两个直径为2mm的圆孔，用以钢丝连接。 中节指防护套后部去掉了下半部分，目的是为了保证中节指弯曲时不会与近节指干涉。 近节指结构设计 由于设计者要保证手指弯转50度时手套实现锁死功能，救援工作完成后要求手指再弯曲20度实现手套的解锁功能。这项功能由位于近节指的连杆滑道顶死机构完成。要求连杆在滑道中往复运动丝毫不差，并且要求位于中节指的拉杆在对应的角度实时的掉入设计者设计的凹槽中，在手指又弯曲20度后滑片及时的由凹槽中滑出。 因为要配合连杆滑道机构的具体功能，拉杆的具体尺寸及弯曲弧度也需要细致的逐步设定，既要配合满足连杆滑道机构的功能，又要保证不与指节发生干涉。 连杆滑道机构和弯杆的材料选择既要满足强度及耐磨度的要求，还要考虑具体的加工工艺以及特殊的使用环境下的影响。 连杆滑道顶死机构设计 保证手指弯转55度时,位于滑道上的连杆由位于中节指的拉杆牵引，顶片直接落入凹台下，实现手套锁死。手指再弯转10度时，由于弹片的作用，顶片沿滑道由凹台中滑出。实现手套的解锁。 另外，当手指第一次弯转角度超过65时，顶片会连续实现上述两个过程而不会落入凹台中，连杆滑道顶死机构不会锁死。此项功能可帮助救援人员灵活的控制手套。 金属节指管材设计 手指防护套以不锈钢无缝钢管及不锈钢板加工而成，其远节指防护套为不锈钢板，其壁厚为0.8mm；中节指、近节指为不锈钢无缝钢管，其壁厚为0.6mm。 其它非金属部分结构设计 该地震灾害救援手套采用了不锈钢和皮质材料，使其耐磨性、防冲击性得到大幅提高。 在手部拇短展肌、掌短展肌部位手套采用双层加厚设计，以提高耐磨性。其他部位不增加额外的防护措施，以保证手部的灵活性、舒适性。 手套的手腕部位采用尼龙搭扣作为锁紧装置，简单方便，封闭可靠。 具体实施方式： 该地震灾害救援手套在设计的过程中参考了人机工程学的理念，力求保证救护人员工作的高效率，在使用的过程中救护人员只需要正常的弯曲手指实施挖沙，搬运瓦砾的动作，该手套即可实现锁死功能，节省救护人员体力，同时保护救护人员的双手。救援工作完成后，救护人员只需要再次弯曲手指即可实现手套由锁死功能到解锁的转变。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 地震灾害救援手套可以在不妨碍手部灵活性的同时为手部提供保护，避免手部磨损，减轻手部关节损伤，关节弯曲锁死机构可以缓解手部肌肉疲劳，通过其自带的辅助挖掘机构可以提高手工作业效率。 创新点： 1、设计者为地震灾害救援手套设计了一种巧妙的连杆滑块装置，如果需要较长时间实施挖掘、搬运的工作，食指、中指、无名指只要弯曲55度（中节指与近节指夹角），该手套即可实现锁死功能，保持该姿态，从而减轻手部肌肉疲劳，节省救援人员体力，工作完成后或临时需要手指伸直时，救援人员只需要在此基础上再弯曲10度，即可实现手套由锁死功能到解锁的转变，手指自由伸直;当工作中不需要锁死手指角度时,手指弯曲角度在55度以下或60度以上再伸直时,手套均不会锁死,手指可以灵活运动。 技术关键： 1、由于设计者要保证手指弯转55度时手套实现锁死功能，救援工作完成后要求手指再弯曲10度实现手套的解锁功能。这项功能由我们设计的连杆滑道机构完成（自锁与自解锁的功能）。要求连杆在滑道中往复运动丝毫不差，并且连杆在对应的角度实时的掉入设计者设计的凹槽中，在手指又弯曲20度后连杆及时的由凹槽中滑出。这就对连杆和滑道的具体尺寸的设计提出了苛刻的要求。 2、因为要配合连杆滑道机构的具体功能，弯杆的具体尺寸及弯曲弧度也需要细致的逐步设定，既要配合满足连杆滑道机构的功能，又要保证不与指节发生干涉。 主要技术指标：锁死处机构可承受的压力f=200N, 连杆在滑道中的行程H=8mm。
科学性、先进性
- 目前，国内外关于地震救援的设计作品种类繁多，但救护手套的设计只有几种。这些设计基本都是仅仅从保护救护人员的双手出发，没有考虑帮助节省救护人员体力和提高救援效率的方面出发。 为此，我们设计了一种机械式可自由实现自锁与自解锁的功能的手套。（由我们设计的连杆滑道机构实现）。 其优点是结构简单、造价低廉、不需带电、抗干扰能力强。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品在第四届全国大学生机械创新设计大赛中获得三等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 普通许可
作品可展示的形式
- 图纸 现场演示 图片 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 在使用过程中,救护人员只需像穿戴普通手套一样将手指伸进去,搭好腕部的尼龙搭扣即可正常的弯曲手指实施抓握、挖掘、搬运等动作。如果需要较长时间实施挖掘、搬运的工作，食指、中指、无名指只要弯曲55度（中节指与近节指夹角），该手套即可实现锁死功能，保持该姿态，从而减轻手部肌肉疲劳，节省救援人员体力，工作完成后或临时需要手指伸直时，救援人员只需要在此基础上再弯曲10度，即可实现手套由锁死功能到解锁的转变，手指自由伸直;当工作中不需要锁死手指角度时,手指弯曲角度在55度以下或60度以上再伸直时,手套均不会锁死,手指可以灵活运动。 技术特点和优势： 由我们设计的连杆滑道机构可以很好的完成手套的自锁与自解锁的功能该地震灾害救援手套由批量化生产后成本低廉。 技术性说明、市场分析和经济效益预测： 该地震灾害救援手套结构紧凑、轻便舒适、生产成本低廉，能对救援人员的手部起到保护和辅助作用，从而极大的提高了救援人员的工作效率，在地震、坍塌等灾难救援方面有重要的推广应用价值。
同类课题研究水平概述
- 目前还没有一种专门为地震救援人员设计的手套可以在不妨碍手部灵活性的同时为手部提供保护，防止手部磨损、冲击，避免手部关节损伤，同时可以缓解手部肌肉疲劳，辅助工作的手套。 为此，我们设计了一种机械式可自由实现自锁与自解锁的功能的手套。 该地震灾害救援手套采用了不锈钢和皮质材料，使其耐磨性、防冲击性得到大幅提高。内层皮质手套的指关节内侧部分用橡胶膜代替，目的是避免内层皮质手套褶皱堆积影响手指弯曲。在手部拇短展肌、掌短展肌部位手套采用双层加厚设计，以提高耐磨性。手套的手腕部位采用尼龙搭扣作为锁紧装置，简单方便，封闭可靠。同时，在手套上加装了不锈钢指甲，使得手部进行挖掘工作时更加高效。 该地震灾害救援手套在设计的过程中参考了人机工程学的理念，力求保证救护人员工作的高效率，在使用的过程中救护人员只需要正常的弯曲手指实施挖沙，搬运瓦砾的动作，该手套即可实现锁死功能，节省救护人员体力，同时保护救护人员的双手。救援工作完成后，救护人员只需要再次弯曲手指即可实现手套由锁死功能到解锁的转变。（由我们设计的连杆滑道机构实现）。 此外，该手套的拓展空间巨大。在手套上可以加装便携生命探测仪、照明系统，与前臂连接加装增力机构等，这些都会扩展手的工作范围，更好的服务于地震等灾害的抢险救援中。
