工业设计人机交互、可穿戴与医疗培训产品人体工学力学评估服务

工业设计人机交互、可穿戴与医疗培训产品人体工学力学评估服务

关键词：压力分布测量、触觉、可穿戴工业设计评估、医疗培训、生物力学

一、工业可穿戴--人身安全与防护设备评估 压力测量应用

改善消防人员、警察、急救人员与士兵所面临的设备安全与保护问题。

使用Tekscan的9801感测片与I-Scan系统进行量测，测试消防人员爬梯子时的压力分佈状况。实验证明，穿着GARTS的压力分佈状况明显比没有穿着时更小，大约减轻了40 lbs左右的力量。

评估防毒面具的密封压力分布

防毒面具与人的面部和头部轮廓之间的紧密配合密封对于防止有害化学物质被吸入至关重要。界面压力必须非常轻，否则佩戴者会因为不舒服而拒绝使用面罩。各个面孔的大小，形状和轮廓在很大的范围内变化，并且面部和头皮头发的复杂性增加。可以通过面膜和皮肤之间贴合的薄而柔软的传感器来完成候选设计的密封压力的测量，而不会破坏贴合性。通过一系列有源元件覆盖了沿密封件和密封件的一定距离，因此可以绘制压力分布图。I-Scan™压力绘图软件可提供生动的显示，并有助于在设计之间以及在模拟操作条件下进行比较。

二、产品人机工程学握力测试

Grip系统可测量和评估抓握物体的静态和动态压力。抓握力可测量人手和手指抓握应用的界面压力，以评估舒适度，设计和人体工程学。该系统用于改进符合人体工程学的产品的设计，研究腕管和重复性运动综合症或分析人对各种工具和运动器材的握持。它是收集重要信息和见解以增强产品设计，制造，质量和研究的理想工具。

评估打开，挤压和关闭产品所需的力大小。该系统通过测量打开和关闭容器所需的时间和力量来辅助研发。可以很容易地识别出手和手指在各种抓握活动中承受很大力的区域。然后可以修改产品和包装，使其更加符合人体工程学和功能。

通过测量压力分布来优化耳机的产品设计和舒适度。

上图：舒适度对比测试期间的2D压力显示。相同风格的耳机在三个不同的主题上进行了测试。

Grip™系统可测量和评估抓握物体的静态和动态压力。抓握力可测量人手和手指抓握应用的界面压力，以评估舒适度，设计和人体工程学。该系统用于改进符合人体工程学的产品的设计，研究腕管和重复性运动综合症或分析人对各种工具和运动器材的握持。它是收集重要信息和见解以增强产品设计，制造，质量和研究的理想工具。

力传感器改善了机器人的平衡性和抓地力，这意味着更少的跌落，更好的物体处理以及更出色的显示效果。

三、智能医疗培训设备训练辅助

将力感测技术集成到常见的医学培训设备中，可以将简单的工具升级为具有洞察力的，数据驱动的教育计划。这种训练设备的设计工程师所面临的挑战是将力捕获机制嵌入狭小的空间约束中，以模拟逼真的医疗环境，而又不会增加用户的复杂性。这就是为什么选择正确的嵌入式技术对于开发成功的训练设备至关重要的原因。

使用FSR传感器对注射模型肢体进行仪器测试可用于指导医疗专业人员某些医疗程序的正确注射深度。

示例1：力敏感手套评估肌肉痉挛

示例2：通过触觉反馈来训练手术技术

示例3：针对心肺复苏培训EMT

示例4：有效的乳房触诊检查

示例5：完善注射给药技术

此外，薄膜力测量技术广泛应用与医疗评估、工业质量检查、机器人协作安全、触觉感知测量分析等领域。

医疗：

在医疗系统中，自动控制的作用已经变得是不可替代了。其中之一测力系统在医护人员培训中的作用是举足轻重。如果能量化医生在门诊和操作中对病人的触力对诊疗是非常有帮助的。Flexiforce可以帮助开发成具有智能皮肤的假人。这种假人可以在周身适当位置贴装Flexiforce测力传感器，当实习医生在病人的一些问题区域施加一定的力时，传感器可以发出信号告诉医生是否超过了允许的压力，或者相反地，提示医生加的力不够不能起到效果。

这样从医学院出来的毕业生的实际工作能力将比光是书本知识大大提高。 薄膜传感器在康复治疗中能及时告诉内科医生病人在康复状态。把传感器装置在内科医生的手上，当病人推按装了传感器的手时，医生就可以获得病人的力的反馈。另外，还可以设计安装了这种测力传感器装置来监控病人在探视过程中，甚至在家中的理疗康复状况。比如，有一种设计安装了薄膜测力传感器的装置，当病人抓拿它时，装置就会输出一个信号表示病人力的康复水平，表明这个疗程里是否有疗效。 力传感器在一些辅助装置中起着非常重要的作用。针对一些肢体移动能力非常有限的病人，薄膜测力传感器曾被研究作为一种轮椅的控制装置。先对病人的上颌做个模型，然后像正畸一样，把传感器控制装置放在这个模型里，通过无线蓝牙接口，用舌头控制轮椅的运动。舌头可以控制轮椅停、走、加速和减速。（非常奇妙哦！）

在外科手术中，薄膜传感器一样发挥着同样重要的作用。在一个冗长的手术过程中，疲劳可能会造成可怕的难以弥补的错误。一种安装着薄膜力传感器的外科装置可以提醒外科医生各种操作动作是否正确完成。例如，外科手术缝合就是一个能从测力技术中受益的过程，传感器可以确保在手术过程中夹钳的力尽量小以避免损伤脆弱的组织。

我们正在研究通过远程医疗的方式把高质量的专家级的健康治疗带到欠发达地区和人口稀少地区。远程手术的实施就是外科医生在一地通过监视器和操控台进行操作，再通过计算机光导纤维连接到远程手术室里的机器臂完成手术。传感器会告诉机器臂每个动作需要多大的力，同时传感器也可以告诉外科医生，夹钳等手术设备和病人组织间有多大的力存在。

美国很多大学在研究测力系统在外科手术训练和模拟中所起的潜在作用。在这种测力系统中，外科手术装置把手柄和机器手控制台相连。当使用者操作手术装置把手时，计算机会告诉机器手对手柄施加真实手术中遇到的力。训练者可以根据这些数据在每次操作中增加或减少施加的力。

工业：

医疗并不是唯一的行业能显示出测力传感器发挥作用的地方。自动控制系统渗透到制造业和工业的每个领域。捡-放机器人可极大的提高生产效率，因为它们可以一直以又快又准确的的操作一天24小时地工作。Flexiforce薄膜传感器可以集成到这样的机器人上来控制何时抓何时放。另外，力传感器还可以安装到贮物箱上告诉系统何时箱子满了要清空还是要替换。 机器人焊接是另外一个需要自动控制来解决的地方。当机械臂安装薄膜测力传感器后就能确保在焊接过程中焊接夹嘴施加适当的力。这个力可以保证时时刻刻正确的焊接以减少废品提高质量。

薄膜传感器在机器人完成野外搜救工作也发挥着作用。当灾难发生时，派遣人员进行搜救生存者是非常危险的，这时可以派遣搜救机器人去执行任务。这些机器人需要安装不同任务的触力传感器。力传感器可以安装在前杠上，抓手上和救险装置上。装在外部前杠的力传感器可以监控路上的障碍；机器人可以改变方向及执行正确的操作；抓手的传感器可以帮助机器人施加足够的力来拾捡物品进行分析或递送食物给受难者；最后当发现丧失自救能力的受难者时，还要能施加足够的力来移走限制受难者行动的障碍。安置在残骸下的千斤顶的测力传感器要保证用最合适的力把伤员救出。

另外，薄膜传感器可以容易地安装到假人身上来模拟受难者在人或机器人营救过程中状态。传感器会提示何时在何部位力超过了受难者的限度。在汽车碰撞中，把薄膜传感器安装在假人的各个关节部位来判断何时力在某个方位对人体造成了损害。

商业产品：

计算机游戏制造商总是不断追求游戏的逼真性。控制台必须从游戏者身上获得更多的控制信息。力传感器集成到控制台中可以缩小游戏和真实的距离。可以把传感器安装在游戏手柄下来获取游戏者全部的反应。比如，汽车加速可以实时判断，足球可以提的更快更远等都完全依据游戏者在瞬间加在控制钮的力。

薄膜传感器同样也可以用来感知位置的变化，能够响应非常快的力的变化。响应时间最快到5微秒，这在感应快速运动，使游戏接近逼真中是至关重要的。因此，薄膜传感器使获得人体关于运动、位置、方向的信息成为可能，可以用来指导跳舞，拳击甚至模拟战争。今后的控制系统将由更多实时运动和控制组成。拳击游戏中，游戏者更愿意击打真实的沙袋而非在按钮上使劲；布满传感器的沙袋可以判断游戏的激烈和哪一拳比对手更有威胁。

机器人和自动化系统总是朝着在健康医疗、工业控制、商业用品提供更好更新的解决方向发展。Flexiforce测力传感器在力量测试反馈中起着举足轻重的作用。它是以前传统的测力传感器或LOADCELL无法做到的。薄膜压力传感器让使用者有“真实的”力的感受，因为在测力方式或过程中受到了很少的干扰。消费者可以期盼更高质更真实的触感。

压力测量的好处:

．减少测试的时间成本

．改良设计

．优化产品性能

更多柔性薄膜传感器应用案例：

1.测试/测量
2.科研/开发
3.机械装设
4.品质管理
5.汽车
6.轮胎
7.刹车/刹车盘
8. 触媒转换器
9.雨刷
10.安全气囊
11. 硬衬垫/螺栓连接器
12.密封检测
13.座椅和床垫舒适程度
14.碰撞研究
15.软管夹/接合器
16.握力/人体工学
17.燃料电池组装
18.扣件
19. 滚轮压夹
20.晶圆和玻璃抛光
21.薄片压制
22.液晶显示器制程
23.充模
24.束缚衣
25.机器人
26.模具喷嘴
27.包装/密封
28.刮片平衡。

更多柔性压力分布测量创新应用解决方案，欢迎来电咨询南京合越智能，www.3xmaker.com