一種頭部施力和測(cè)力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種施力和測(cè)力裝置，具體為一種向頭部施力并測(cè)量力的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行員佩戴的頭盔，盔殼多用玻璃鋼或塑料等輕質(zhì)材料制成，主要用于防止頭部震傷或磕傷，并能防噪音。這種頭盔能包住耳朵和兩腮，裝有耳機(jī)和送話(huà)器等，有的還裝有可上下移動(dòng)的面罩，以保護(hù)眼睛和面部。盡管采用了輕質(zhì)材料，但頭盔的重量依舊在2公斤左右，對(duì)于飛行員頭部產(chǎn)生的壓力會(huì)影響飛行員的工效學(xué)認(rèn)知，會(huì)帶來(lái)諸如飛行員作業(yè)效率的降低等問(wèn)題。
[0003]飛行員頭盔佩戴的舒適度對(duì)于飛行安全以及作業(yè)效果有著重要的影響。目前針對(duì)飛行員頭盔的力學(xué)舒適度的研宄有清華大學(xué)的研宄頭盔質(zhì)量和質(zhì)心對(duì)軍機(jī)飛行員頸部肌力的影響，以及西北工業(yè)大學(xué)對(duì)于頭盔內(nèi)襯材料對(duì)頭盔舒適度的探討。前者主要利用Anybody建立的肌骨模型研宄頭盔的質(zhì)量和質(zhì)心的位置對(duì)胸鎖乳突肌和頭半棘肌的影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以在設(shè)計(jì)及使用頭盔的過(guò)程中提供定性或定量參考。其次，關(guān)于舒適度的研宄還有對(duì)于頭盔襯墊材質(zhì)的研宄，其主要研宄頭盔內(nèi)襯材料本身軟硬度、貯存條件下、以及沖擊變形實(shí)驗(yàn)中的強(qiáng)度、變形度以推測(cè)其舒適度。
[0004]然而，前述實(shí)驗(yàn)只是通過(guò)仿真技術(shù)及模型實(shí)驗(yàn)的方法推理頭盔的舒適程度，從工效學(xué)認(rèn)知角度評(píng)價(jià)頭盔頭部壓力的舒適度的研宄還是空白。另外，人體頭部不同區(qū)域?qū)τ趬毫Φ某惺苣芰Σ煌?。因此，關(guān)于頭部不同區(qū)域所受壓力的大小、相互關(guān)系與工效學(xué)認(rèn)知之間關(guān)系的研宄亟待開(kāi)展。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種頭部施力測(cè)力的裝置，用于研宄飛行員頭部不同區(qū)域受力大小、舒適度、工效學(xué)認(rèn)知之間的關(guān)系，尋找最優(yōu)的施力方式幫助優(yōu)化飛行員頭盔設(shè)計(jì)的力學(xué)性能以使其具有較高的舒適度并符合飛行員的工效學(xué)認(rèn)知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種頭部施力和測(cè)力的裝置，用于研宄飛行員頭部不同區(qū)域受力大小、舒適度與工效學(xué)認(rèn)知之間的關(guān)系，尋找最優(yōu)的施力方式為飛行員頭盔的制作提供標(biāo)準(zhǔn)。
[0007]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種頭部施力測(cè)力裝置，該裝置由固定基架、可升降單元、頭部分區(qū)裝置、施力單元、測(cè)力單元組成。
[0008]所述頭部施力和測(cè)力裝置的固定基架I由底座、架身構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)固定所述頭部施力和測(cè)力裝置主體的作用，可以使用任何強(qiáng)度剛度滿(mǎn)足條件的材料制作，形態(tài)上，可以采用任意能夠?qū)崿F(xiàn)固定功能的形態(tài)。
[0009]所述頭部施力和測(cè)力裝置的可升降單元2由控制升降單元、箱體結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，作用為對(duì)于不同身高的被試人員根據(jù)其坐高調(diào)整所述施力和測(cè)力裝置的高度以實(shí)現(xiàn)所述施力和測(cè)力裝置對(duì)飛行員頭部正確施力，所述可升降單元的控制升降單元由套筒、螺釘組成，所述可升降單元的控制升降單元的套筒將所述固定支架的架身嵌套在內(nèi)，利用所述可升降單元的控制升降單元的螺釘可實(shí)現(xiàn)將套筒鎖緊在所述固定支架的架身的某一固定高度的功能，所述可升降單元的控制升降單元與所述可升降單元的箱體結(jié)構(gòu)固連，實(shí)現(xiàn)控制升降單元控制箱體結(jié)構(gòu)高度的功能。
[0010]所述頭部施力和測(cè)力裝置的頭部分區(qū)裝置3由頭盔型內(nèi)腔31、分區(qū)片32和下頒固定帶33構(gòu)成，其作用為將頭部分為不同的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)區(qū)域施加不同的力，所述頭部分區(qū)裝置的頭盔型內(nèi)腔31根據(jù)飛行員平均尺寸制作，頭盔型內(nèi)腔31的不同區(qū)域鉆有孔洞供導(dǎo)氣管穿過(guò)，所述頭部分區(qū)裝置的分區(qū)片32在特定位置與頭盔型內(nèi)腔31固連，實(shí)現(xiàn)將頭部分為前額區(qū)、左右頭頂區(qū)、左右顱頂區(qū)，左右枕骨區(qū)，所述頭部分區(qū)裝置的下頒固定帶33實(shí)現(xiàn)在所述頭部施力和測(cè)力裝置向頭部施力時(shí)被試人員頭部位置的固定。
[0011]所述頭部施力和測(cè)力裝置的施力單元4由氣囊41、電子加壓泵42、電子泄氣閥43、電子控制系統(tǒng)44構(gòu)成，施力單元4實(shí)現(xiàn)向頭部施加壓力，所述施力單元4的氣囊41可以通過(guò)任何合適的方式嵌入所述施力和測(cè)力裝置的頭部分區(qū)裝置3內(nèi)，所述施力單元4的氣囊41與所述施力單元4的電子加壓泵42和電子泄氣閥43由導(dǎo)氣管連接，所述施力單元4的電子控制系統(tǒng)44通過(guò)電路控制加壓泵42對(duì)氣囊41內(nèi)氣體加壓與停止，實(shí)現(xiàn)氣囊41膨脹并向頭部特定區(qū)域施加力，所述施力單元的電子控制系統(tǒng)44通過(guò)電路控制泄氣閥泄氣。
[0012]所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元5由壓強(qiáng)傳感器51、電腦單元52組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣囊41內(nèi)氣壓的測(cè)量與記錄，所述測(cè)力單元的壓強(qiáng)傳感器51與所述施力單元的氣囊41通過(guò)導(dǎo)氣管連接，所述測(cè)力單元的電腦單元52與壓強(qiáng)傳感器51通過(guò)電路相連，將壓強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在電腦單元52上顯示并記錄。
[0013]所述頭部施力和測(cè)力裝置的特征為:所述頭部施力和測(cè)力裝置的固定基架I和可升降單元2實(shí)現(xiàn)所述頭部施力和測(cè)力裝置對(duì)于不同飛行員的普遍適用性，通過(guò)所述頭部施力和測(cè)力裝置的頭部分區(qū)裝置3實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部的分區(qū)，再通過(guò)施力單元4中由電子控制系統(tǒng)44控制的電子加壓泵42實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部不同區(qū)域進(jìn)行施力，所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元5的壓強(qiáng)傳感器51測(cè)量所施加的力并轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳入電腦單元52進(jìn)行顯示與記錄。
[0014]所述頭部施力和測(cè)力裝置的優(yōu)勢(shì)為:所述頭部施力和測(cè)力裝置的施力單元4中的氣囊41可以向頭部指定區(qū)域施加均勻的壓力，滿(mǎn)足進(jìn)行進(jìn)一步研宄的大前提；所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元5中的電腦單元52所記錄的數(shù)據(jù)，能夠用于研宄飛行員頭部不同區(qū)域受力大小、舒適度與工效學(xué)認(rèn)知之間的關(guān)系，尋找最優(yōu)的施力方式為飛行員頭盔的制作提供標(biāo)準(zhǔn)。所述頭部施力和測(cè)力裝置還可以進(jìn)一步模擬在飛行過(guò)程中存在加速度時(shí)飛行員頭部不同區(qū)域的受力情況，研宄在加速度存在情況下飛行員頭部不同區(qū)域受力大小、舒適度與工效學(xué)認(rèn)知之間的關(guān)系。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的示意圖。
[0016]圖中:1固定基架；2可升降單元；3頭部分區(qū)裝置；4施力單元；5測(cè)力單元。
[0017]圖2為本發(fā)明中頭部分區(qū)裝置示意圖。
[0018]圖中:31頭盔型內(nèi)腔；32分區(qū)片；33為下頒固定帶。
[0019]圖3為本發(fā)明中施力單元和測(cè)力單元的示意圖。
[0020]圖中:41氣囊；42電子加壓泵；43電子泄壓閥；44電子控制系統(tǒng)；51壓強(qiáng)傳感器；52電腦單元。
【具體實(shí)施方式】
[0021]所述頭部施力和測(cè)力裝置由固定基架1、可升降單元2、頭部分區(qū)裝置3、施力單元4、測(cè)力單元5組成。
[0022]所述頭部施力和測(cè)力裝置的固定基架I與可升降單元2配合實(shí)現(xiàn)所述裝置對(duì)于不同飛行員的普遍適用，針對(duì)不同飛行員，根據(jù)飛行員坐高調(diào)整可升降單元高度以實(shí)現(xiàn)所述頭部施力測(cè)力裝置對(duì)飛行員頭部正確施力。
[0023]所述頭部施力和測(cè)力裝置的頭部分區(qū)裝置3實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部的分區(qū)。
[0024]所述頭部施力和測(cè)力裝置的施力單元4的電子加壓閥42在電子控制系統(tǒng)44的控制下對(duì)所述施力和測(cè)力裝置的施力單元中4的氣囊41中的氣體進(jìn)行加壓，進(jìn)而對(duì)飛行員頭部的不同區(qū)域施加相應(yīng)的力，所述施力單元4的電子控制系統(tǒng)44根據(jù)被試人員的可承受范圍在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間控制電子加壓閥42停止加壓。
[0025]加壓停止后，所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元5中的壓強(qiáng)傳感器51測(cè)量所述頭部施力和測(cè)力裝置的施力單元4中的氣囊41內(nèi)的壓強(qiáng)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至所述測(cè)力單元的電腦單元52進(jìn)行顯示并記錄。
[0026]所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元5的電腦單元52記錄完畢后，所述施力和測(cè)力裝置的施力單元4中的電子控制系統(tǒng)44控制電子泄壓閥43對(duì)所述施力單元4中的氣囊41進(jìn)行泄氣。
[0027]最后移去所述施力和測(cè)力裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種頭部施力和測(cè)力的裝置，是用于向頭部施力并測(cè)力，其特征在于:由固定基架、可升降單元、頭部分區(qū)裝置、施力單元、測(cè)力單元組成一個(gè)整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:固定基架主要實(shí)現(xiàn)固定所述頭部施力和測(cè)力裝置主體的作用，可以使用任何強(qiáng)度剛度滿(mǎn)足條件的材料制作，形態(tài)上，可以采用任意能夠?qū)崿F(xiàn)固定功能的形態(tài)，并包括一個(gè)底座和一個(gè)架身。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:可升降單元調(diào)節(jié)所述頭部施力和測(cè)力裝置的高度以達(dá)到普適性，并包括一個(gè)控制升降單元和箱體結(jié)構(gòu)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:頭部分區(qū)裝置將頭部分為前額區(qū)、左右頭頂區(qū)、左右顱頂區(qū)，左右枕骨區(qū)，并包括一個(gè)頭盔型內(nèi)腔和若干分區(qū)片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:施力單元包括若干氣囊、若干電子加壓泵、若干電子泄氣閥和一個(gè)電子控制系統(tǒng)，利用氣囊對(duì)頭部施力，利用電子控制系統(tǒng)控制電子加壓泵對(duì)氣囊內(nèi)氣體加壓，利用電子控制系統(tǒng)控制電子泄氣閥對(duì)氣囊進(jìn)行泄氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:測(cè)力單元包括若干壓強(qiáng)傳感器和一個(gè)電腦單元，壓強(qiáng)傳感器測(cè)量施力單元的氣囊內(nèi)氣體壓強(qiáng)并將信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳給與壓強(qiáng)傳感器用電路相連的電腦單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頭部施力和測(cè)力裝置，其特征在于:控制升降單元可采用任意能夠?qū)崿F(xiàn)控制升降并固定高度的方法與結(jié)構(gòu)，箱體結(jié)構(gòu)單元內(nèi)放置所述頭部施力和測(cè)力裝置的施力單元的若干電子加壓泵、若干電子泄氣閥、一個(gè)電子控制系統(tǒng)和所述頭部施力和測(cè)力裝置的測(cè)力單元的壓強(qiáng)傳感器，可設(shè)計(jì)為能夠?qū)崿F(xiàn)功能的任意形態(tài)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新的頭部施力和測(cè)力裝置，包括固定基架、可升降單元、頭部分區(qū)裝置、施力單元、測(cè)力單元五個(gè)部分。固定基架和可升降單元實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的普遍適用性，頭部分區(qū)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部的分區(qū)，施力單元中由電子控制系統(tǒng)控制的電子加壓泵實(shí)現(xiàn)對(duì)頭部不同區(qū)域進(jìn)行施力，測(cè)力單元的壓強(qiáng)傳感器測(cè)量所施加的力并轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳入電腦單元進(jìn)行顯示與記錄。本發(fā)明可以應(yīng)用于研究飛行員頭部不同區(qū)域受力大小、舒適度、工效學(xué)認(rèn)知之間的關(guān)系，尋找最優(yōu)的施力方式幫助優(yōu)化飛行員頭盔設(shè)計(jì)的力學(xué)性能以使其具有較高的舒適度并符合飛行員的工效學(xué)認(rèn)知。
【IPC分類(lèi)】A61B5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104586358
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410720853
【發(fā)明人】丁立, 張露丹
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日