一種頭部施力和測力裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種施力和測力裝置，具體為一種向頭部施力并測量力的裝置。
【背景技術】
[0002]飛行員佩戴的頭盔，盔殼多用玻璃鋼或塑料等輕質材料制成，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，裝有耳機和送話器等，有的還裝有可上下移動的面罩，以保護眼睛和面部。盡管采用了輕質材料，但頭盔的重量依舊在2公斤左右，對于飛行員頭部產生的壓力會影響飛行員的工效學認知，會帶來諸如飛行員作業效率的降低等問題。
[0003]飛行員頭盔佩戴的舒適度對于飛行安全以及作業效果有著重要的影響。目前針對飛行員頭盔的力學舒適度的研宄有清華大學的研宄頭盔質量和質心對軍機飛行員頸部肌力的影響，以及西北工業大學對于頭盔內襯材料對頭盔舒適度的探討。前者主要利用Anybody建立的肌骨模型研宄頭盔的質量和質心的位置對胸鎖乳突肌和頭半棘肌的影響，其實驗結果可以在設計及使用頭盔的過程中提供定性或定量參考。其次，關于舒適度的研宄還有對于頭盔襯墊材質的研宄，其主要研宄頭盔內襯材料本身軟硬度、貯存條件下、以及沖擊變形實驗中的強度、變形度以推測其舒適度。
[0004]然而，前述實驗只是通過仿真技術及模型實驗的方法推理頭盔的舒適程度，從工效學認知角度評價頭盔頭部壓力的舒適度的研宄還是空白。另外，人體頭部不同區域對于壓力的承受能力不同。因此，關于頭部不同區域所受壓力的大小、相互關系與工效學認知之間關系的研宄亟待開展。
[0005]針對上述問題，本發明提供一種頭部施力測力的裝置，用于研宄飛行員頭部不同區域受力大小、舒適度、工效學認知之間的關系，尋找最優的施力方式幫助優化飛行員頭盔設計的力學性能以使其具有較高的舒適度并符合飛行員的工效學認知。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種頭部施力和測力的裝置，用于研宄飛行員頭部不同區域受力大小、舒適度與工效學認知之間的關系，尋找最優的施力方式為飛行員頭盔的制作提供標準。
[0007]為解決以上技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:一種頭部施力測力裝置，該裝置由固定基架、可升降單元、頭部分區裝置、施力單元、測力單元組成。
[0008]所述頭部施力和測力裝置的固定基架I由底座、架身構成，主要實現固定所述頭部施力和測力裝置主體的作用，可以使用任何強度剛度滿足條件的材料制作，形態上，可以采用任意能夠實現固定功能的形態。
[0009]所述頭部施力和測力裝置的可升降單元2由控制升降單元、箱體結構單元構成，作用為對于不同身高的被試人員根據其坐高調整所述施力和測力裝置的高度以實現所述施力和測力裝置對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，利用所述可升降單元的控制升降單元的螺釘可實現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構固連，實現控制升降單元控制箱體結構高度的功能。
[0010]所述頭部施力和測力裝置的頭部分區裝置3由頭盔型內腔31、分區片32和下頒固定帶33構成，其作用為將頭部分為不同的區域實現對各個區域施加不同的力，所述頭部分區裝置的頭盔型內腔31根據飛行員平均尺寸制作，頭盔型內腔31的不同區域鉆有孔洞供導氣管穿過，所述頭部分區裝置的分區片32在特定位置與頭盔型內腔31固連，實現將頭部分為前額區、左右頭頂區、左右顱頂區，左右枕骨區，所述頭部分區裝置的下頒固定帶33實現在所述頭部施力和測力裝置向頭部施力時被試人員頭部位置的固定。
[0011]所述頭部施力和測力裝置的施力單元4由氣囊41、電子加壓泵42、電子泄氣閥43、電子控制系統44構成，施力單元4實現向頭部施加壓力，所述施力單元4的氣囊41可以通過任何合適的方式嵌入所述施力和測力裝置的頭部分區裝置3內，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由導氣管連接，所述施力單元4的電子控制系統44通過電路控制加壓泵42對氣囊41內氣體加壓與停止，實現氣囊41膨脹并向頭部特定區域施加力，所述施力單元的電子控制系統44通過電路控制泄氣閥泄氣。
[0012]所述頭部施力和測力裝置的測力單元5由壓強傳感器51、電腦單元52組成，實現對氣囊41內氣壓的測量與記錄，所述測力單元的壓強傳感器51與所述施力單元的氣囊41通過導氣管連接，所述測力單元的電腦單元52與壓強傳感器51通過電路相連，將壓強信號轉換為電信號在電腦單元52上顯示并記錄。
[0013]所述頭部施力和測力裝置的特征為:所述頭部施力和測力裝置的固定基架I和可升降單元2實現所述頭部施力和測力裝置對于不同飛行員的普遍適用性，通過所述頭部施力和測力裝置的頭部分區裝置3實現對頭部的分區，再通過施力單元4中由電子控制系統44控制的電子加壓泵42實現對頭部不同區域進行施力，所述頭部施力和測力裝置的測力單元5的壓強傳感器51測量所施加的力并轉為電信號傳入電腦單元52進行顯示與記錄。
[0014]所述頭部施力和測力裝置的優勢為:所述頭部施力和測力裝置的施力單元4中的氣囊41可以向頭部指定區域施加均勻的壓力，滿足進行進一步研宄的大前提；所述頭部施力和測力裝置的測力單元5中的電腦單元52所記錄的數據，能夠用于研宄飛行員頭部不同區域受力大小、舒適度與工效學認知之間的關系，尋找最優的施力方式為飛行員頭盔的制作提供標準。所述頭部施力和測力裝置還可以進一步模擬在飛行過程中存在加速度時飛行員頭部不同區域的受力情況，研宄在加速度存在情況下飛行員頭部不同區域受力大小、舒適度與工效學認知之間的關系。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的示意圖。
[0016]圖中:1固定基架；2可升降單元；3頭部分區裝置；4施力單元；5測力單元。
[0017]圖2為本發明中頭部分區裝置示意圖。
[0018]圖中:31頭盔型內腔；32分區片；33為下頒固定帶。
[0019]圖3為本發明中施力單元和測力單元的示意圖。
[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；51壓強傳感器；52電腦單元。
【具體實施方式】
[0021]所述頭部施力和測力裝置由固定基架1、可升降單元2、頭部分區裝置3、施力單元4、測力單元5組成。
[0022]所述頭部施力和測力裝置的固定基架I與可升降單元2配合實現所述裝置對于不同飛行員的普遍適用，針對不同飛行員，根據飛行員坐高調整可升降單元高度以實現所述頭部施力測力裝置對飛行員頭部正確施力。
[0023]所述頭部施力和測力裝置的頭部分區裝置3實現對頭部的分區。
[0024]所述頭部施力和測力裝置的施力單元4的電子加壓閥42在電子控制系統44的控制下對所述施力和測力裝置的施力單元中4的氣囊41中的氣體進行加壓，進而對飛行員頭部的不同區域施加相應的力，所述施力單元4的電子控制系統44根據被試人員的可承受范圍在適當的時間控制電子加壓閥42停止加壓。
[0025]加壓停止后，所述頭部施力和測力裝置的測力單元5中的壓強傳感器51測量所述頭部施力和測力裝置的施力單元4中的氣囊41內的壓強，并轉化為電信號傳輸至所述測力單元的電腦單元52進行顯示并記錄。
[0026]所述頭部施力和測力裝置的測力單元5的電腦單元52記錄完畢后，所述施力和測力裝置的施力單元4中的電子控制系統44控制電子泄壓閥43對所述施力單元4中的氣囊41進行泄氣。
[0027]最后移去所述施力和測力裝置。
【主權項】
1.一種頭部施力和測力的裝置，是用于向頭部施力并測力，其特征在于:由固定基架、可升降單元、頭部分區裝置、施力單元、測力單元組成一個整體。
2.根據權利要求1所述的頭部施力和測力裝置，其特征在于:固定基架主要實現固定所述頭部施力和測力裝置主體的作用，可以使用任何強度剛度滿足條件的材料制作，形態上，可以采用任意能夠實現固定功能的形態，并包括一個底座和一個架身。
3.根據權利要求1所述的頭部施力和測力裝置，其特征在于:可升降單元調節所述頭部施力和測力裝置的高度以達到普適性，并包括一個控制升降單元和箱體結構單元。
4.根據權利要求1所述的頭部施力和測力裝置，其特征在于:頭部分區裝置將頭部分為前額區、左右頭頂區、左右顱頂區，左右枕骨區，并包括一個頭盔型內腔和若干分區片。
5.根據權利要求1所述的頭部施力和測力裝置，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電子控制系統，利用氣囊對頭部施力，利用電子控制系統控制電子加壓泵對氣囊內氣體加壓，利用電子控制系統控制電子泄氣閥對氣囊進行泄氣。
6.根據權利要求1所述的頭部施力和測力裝置，其特征在于:測力單元包括若干壓強傳感器和一個電腦單元，壓強傳感器測量施力單元的氣囊內氣體壓強并將信號轉化為電信號傳給與壓強傳感器用電路相連的電腦單元。
7.根據權利要求3所述的頭部施力和測力裝置，其特征在于:控制升降單元可采用任意能夠實現控制升降并固定高度的方法與結構，箱體結構單元內放置所述頭部施力和測力裝置的施力單元的若干電子加壓泵、若干電子泄氣閥、一個電子控制系統和所述頭部施力和測力裝置的測力單元的壓強傳感器，可設計為能夠實現功能的任意形態。
【專利摘要】本發明公開了一種新的頭部施力和測力裝置，包括固定基架、可升降單元、頭部分區裝置、施力單元、測力單元五個部分。固定基架和可升降單元實現本發明的普遍適用性，頭部分區裝置實現對頭部的分區，施力單元中由電子控制系統控制的電子加壓泵實現對頭部不同區域進行施力，測力單元的壓強傳感器測量所施加的力并轉為電信號傳入電腦單元進行顯示與記錄。本發明可以應用于研究飛行員頭部不同區域受力大小、舒適度、工效學認知之間的關系，尋找最優的施力方式幫助優化飛行員頭盔設計的力學性能以使其具有較高的舒適度并符合飛行員的工效學認知。
【IPC分類】A61B5-00
【公開號】CN104586358
【申請號】CN201410720853
【發明人】丁立, 張露丹
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月2日