柔性康复手套设计与工效性评价

doi:10.13475/j.fzxb.20190901509

纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (09): 119-127.doi: 10.13475/j.fzxb.20190901509

柔性康复手套设计与工效性评价

沈津竹¹, 赵晓露¹, 张帆², 俞青³, 苏军强¹^,⁴()

1.江南大学纺织科学与工程学院, 江苏无锡 214122
2.苏州柔触机器人科技有限公司, 江苏张家港 215600
3.江阴市行业管理中心, 江苏江阴 214400
4.闽江学院纺织服装福建省高校工程研究中心, 福建福州 350108

收稿日期:2019-09-03 修回日期:2020-05-27 出版日期:2020-09-15 发布日期:2020-09-25
通讯作者: 苏军强
作者简介:沈津竹(1996—),女,硕士生。主要研究方向为服装智能制造与数字化人体。
基金资助:
纺织服装福建省高校工程研究中心开放基金项目(MJFZ18109)

Design and ergonomic evaluation of flexible rehabilitation gloves

SHEN Jinzhu¹, ZHAO Xiaolu¹, ZHANG Fan², YU Qing³, SU Junqiang¹^,⁴()

1. School of Textile Science and Engineering, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China
2. Suzhou Rouchu Robot Science and Technology Co., Ltd., Zhangjiagang, Jiangsu 215600, China
3. Jiangyin Industry Management Center, Jiangyin, Jiangsu 214400, China
4. Textile and Apparel Engineering Research Center of Fujian Province, Minjiang University, Fuzhou, Fujian 350108, China

Received:2019-09-03 Revised:2020-05-27 Online:2020-09-15 Published:2020-09-25
Contact: SU Junqiang

摘要/Abstract

摘要：

为了提升柔性康复手套的舒适性、加速病情康复,对康复手套使用舒适性进行了临床调查,确定了影响柔性康复手套使用舒适性的4个设计要素:功能要素、面料要素、结构要素和视觉要素。并在此基础上,以某公司研发的三款软体手指为载体,开发了一款改良型康复手套。然后对该手套进行了客观手指弯曲力度、面料与皮肤间摩擦因数、面料透气透湿性等性能测试,以及手套面料接触舒适性和结构工效性2项主观性评价实验。结果表明:该康复手套的合适工作气压为40~120 kPa;在手套充压40 kPa时,拇指所受最大压力为2.94 N、小手指所受最大压力为1.77 N、其他手指所受最大压力为1.96 N,具有初步的康复效果;面料接触舒适性评分为6.63分,舒适性良好;手套整体穿戴方便且不影响其正常功能性。

关键词: 柔性手指, 手部康复, 康复手套, 工效性评价, 软体机器人

Abstract:

In order to improve the comfort of flexible rehabilitation gloves and speed up the rehabilitation process, a clinical investigation on the comfort of flexible rehabilitation gloves was carried out. Four design elements, i.e. functionality, fabric construction, structural paraameters and visual perception, were realized affecting the comfort of the gloves. On this basis, an improved rehabilitation glove was developed with three types of soft robotic fingers were used for evaluation. On this platform, objective evaluations were carried out for finger bending strength, friction coefficient between fabric and skin, air permeability and moisture permeability of fabric. In parallel, two subjective evaluation experiments of contact comfort and structural ergonomics of glove fabric were carried out. It was found that the suitable working pressure of the rehabilitation glove ranges from 40 to 120 kPa. When the gloves were pressurized with 40 kPa, the maximum compression on the thumb, the little finger and the other fingers was 2.94 N, 1.77 N and 1.96 N, respectively, demonstrating a preliminary rehabilitation effect. Furthermore, the fabric contact comfort score was 6.63, which shows that the gloves were comfortable to wear. The gloves were found convenient to wear, not limiting the normal functions of fingers.

Key words: flexible fingers, hand rehabilitation, rehabilitation gloves, ergonomic evaluation, soft robot

中图分类号:

TS941.26

沈津竹, 赵晓露, 张帆, 俞青, 苏军强. 柔性康复手套设计与工效性评价[J]. 纺织学报, 2020, 41(09): 119-127.

SHEN Jinzhu, ZHAO Xiaolu, ZHANG Fan, YU Qing, SU Junqiang. Design and ergonomic evaluation of flexible rehabilitation gloves[J]. Journal of Textile Research, 2020, 41(09): 119-127.

图/表 15

图1

图2

图3

表1

图4

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表2

图7

表3

表4

图8

表5

表6

图9

参考文献 16

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手指型号	高D/ mm	指尖行程/mm			手指长度L_f/mm		指纹长度L/mm		宽W/mm		质量/g
手指型号	高D/ mm	外伸变形量 H_min	内缩变形量 H_max		手指长度L_f/mm		指纹长度L/mm		宽W/mm		质量/g
A6	28	35	50	83		111		24		45.0
A9	28	45	70	125		153		24		60.0
B8	21	50	60	84		104		18		21.5

用途	面料名称	面料类型	面料材质	面料性能	颜色
接触手背手掌部分皮肤	经编网眼布料	针织	涤纶	布面结构较稀松,透气性好	灰色
接触手背手指部分皮肤	空气层四面弹力面料	针织	锦纶+氨纶	四面弹力,透气透汗,绵软滑腻	灰色
包覆柔性手指	超高弹力面料	针织	82%锦纶+18%氨纶	质地轻薄光滑,具备良好弹性	白色
覆盖气管	绒面潜水布料	针织	绒布+丁苯橡胶(SBR)+涤纶布	可直接黏贴魔术贴,具塑形功能	黑色

A6手指			A9手指			B8手指
气压/ kPa	行程/ mm	手指弯曲力度/ N	气压/ kPa	行程/ mm	手指弯曲力度/ N	气压/ kPa	行程/ mm		手指弯曲力度/ N
40	-14	0	40	-31	0	40	-24	0
	0	0.69		0	0.82		0	0.39
	33	2.94		45	1.96		47	1.77
80	-31	0	80	-56	0	80	-46	0
	0	1.73		0	1.65		0	0.86
	33	4.12		45	3.18		47	2.52
120	-46	0	120	-70	0	120	-58	0
	0	2.87		0	2.57		0	1.43
	33	6.07		45	4.76		47	2.94

面料	面密度/ (g·m^-2)	厚度/ mm	透气率/ (mm·s^-1)	回潮率/ %	透湿率/ (g·(m²·24 h)^-1)	硬挺度/ cm	动摩擦因数	静摩擦因数
经编网眼面料	74	0.29	632.48	0.44	10 035.47	3.0	1.001	1.060
空气层四面弹力面料	210	0.96	126.33	4.38	5 580.32	2.5	1.016	1.103

实验阶段	评价项目	编号	平均得分	评价结果
第1阶段	冷暖感	1	5.07	温度适中
	刺扎感	2	2.17	略微刺扎
	粗糙感	3	2.40	略微粗糙
第2阶段	刚硬感	4	3.07	较为柔软
	静电感	5	0.30	无电感
	滑腻感	6	5.15	略微滑腻
	紧贴感	7	5.13	中等紧贴
	刮擦感	8	3.75	略微滑腻
	局部压迫感	9	2.75	轻微压感
第3阶段	接触黏附感	10	2.67	轻微黏附
第3阶段	湿冷感	11	4.35	中等冷
总体舒适感		12	6.67	适度舒适

柔性康复手套设计与工效性评价

Design and ergonomic evaluation of flexible rehabilitation gloves

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实验阶段	评价项目	编号	平均得分	评价结果
第1阶段	穿戴困难度	1^#	3.04	较为容易
	手指合体性	2^#	5.98	一般合体
	手掌合体性	3^#	7.03	较为合体
	手腕合体性	4^#	7.48	较为合体
第2阶段	整体合体性	5^#	7.42	较为合体
	手指合体性	6^#	6.72	较为合体
	手掌合体性	7^#	7.23	较为合体
	手腕合体性	8^#	7.48	较为合体
	手套轻重感	9^#	5.83	一般轻重
	手套压迫感	10^#	4.94	一般压迫
	手指酸胀感	11^#	2.94	轻微酸胀
第3阶段	视觉舒适性	12^#	5.31	一般舒适

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