工業設計人機交互、可穿戴與醫療培訓產品人體工學力學評估服務

工業設計人機交互、可穿戴與醫療培訓產品人體工學力學評估服務

關鍵詞：壓力分布測量、觸覺、可穿戴工業設計評估、醫療培訓、生物力學

一、工業可穿戴--人身安全與防護設備評估 壓力測量應用

改善消防人員、警察、急救人員與士兵所面臨的設備安全與保護問題。

使用Tekscan的9801感測片與I-Scan系統進行量測，測試消防人員爬梯子時的壓力分佈狀況。實驗證明，穿著GARTS的壓力分佈狀況明顯比沒有穿著時更小，大約減輕了40 lbs左右的力量。

評估防毒面具的密封壓力分布

防毒面具與人的面部和頭部輪廓之間的緊密配合密封對于防止有害化學物質被吸入至關重要。界面壓力必須非常輕，否則佩戴者會因為不舒服而拒絕使用面罩。各個面孔的大小，形狀和輪廓在很大的范圍內變化，并且面部和頭皮頭發的復雜性增加。可以通過面膜和皮膚之間貼合的薄而柔軟的傳感器來完成候選設計的密封壓力的測量，而不會破壞貼合性。通過一系列有源元件覆蓋了沿密封件和密封件的一定距離，因此可以繪制壓力分布圖。I-Scan?壓力繪圖軟件可提供生動的顯示，并有助于在設計之間以及在模擬操作條件下進行比較。

二、產品人機工程學握力測試

Grip系統可測量和評估抓握物體的靜態和動態壓力。抓握力可測量人手和手指抓握應用的界面壓力，以評估舒適度，設計和人體工程學。該系統用于改進符合人體工程學的產品的設計，研究腕管和重復性運動綜合癥或分析人對各種工具和運動器材的握持。它是收集重要信息和見解以增強產品設計，制造，質量和研究的理想工具。

評估打開，擠壓和關閉產品所需的力大小。該系統通過測量打開和關閉容器所需的時間和力量來輔助研發。可以很容易地識別出手和手指在各種抓握活動中承受很大力的區域。然后可以修改產品和包裝，使其更加符合人體工程學和功能。

通過測量壓力分布來優化耳機的產品設計和舒適度。

上圖：舒適度對比測試期間的2D壓力顯示。相同風格的耳機在三個不同的主題上進行了測試。

Grip?系統可測量和評估抓握物體的靜態和動態壓力。抓握力可測量人手和手指抓握應用的界面壓力，以評估舒適度，設計和人體工程學。該系統用于改進符合人體工程學的產品的設計，研究腕管和重復性運動綜合癥或分析人對各種工具和運動器材的握持。它是收集重要信息和見解以增強產品設計，制造，質量和研究的理想工具。

力傳感器改善了機器人的平衡性和抓地力，這意味著更少的跌落，更好的物體處理以及更出色的顯示效果。

三、智能醫療培訓設備訓練輔助

將力感測技術集成到常見的醫學培訓設備中，可以將簡單的工具升級為具有洞察力的，數據驅動的教育計劃。這種訓練設備的設計工程師所面臨的挑戰是將力捕獲機制嵌入狹小的空間約束中，以模擬逼真的醫療環境，而又不會增加用戶的復雜性。這就是為什么選擇正確的嵌入式技術對于開發成功的訓練設備至關重要的原因。

使用FSR傳感器對注射模型肢體進行儀器測試可用于指導醫療專業人員某些醫療程序的正確注射深度。

示例1：力敏感手套評估肌肉痙攣

示例2：通過觸覺反饋來訓練手術技術

示例3：針對心肺復蘇培訓EMT

示例4：有效的乳房觸診檢查

示例5：完善注射給藥技術

此外，薄膜力測量技術廣泛應用與醫療評估、工業質量檢查、機器人協作安全、觸覺感知測量分析等領域。

醫療：

在醫療系統中，自動控制的作用已經變得是不可替代了。其中之一測力系統在醫護人員培訓中的作用是舉足輕重。如果能量化醫生在門診和操作中對病人的觸力對診療是非常有幫助的。Flexiforce可以幫助開發成具有智能皮膚的假人。這種假人可以在周身適當位置貼裝Flexiforce測力傳感器，當實習醫生在病人的一些問題區域施加一定的力時，傳感器可以發出信號告訴醫生是否超過了允許的壓力，或者相反地，提示醫生加的力不夠不能起到效果。

這樣從醫學院出來的畢業生的實際工作能力將比光是書本知識大大提高。 薄膜傳感器在康復治療中能及時告訴內科醫生病人在康復狀態。把傳感器裝置在內科醫生的手上，當病人推按裝了傳感器的手時，醫生就可以獲得病人的力的反饋。另外，還可以設計安裝了這種測力傳感器裝置來監控病人在探視過程中，甚至在家中的理療康復狀況。比如，有一種設計安裝了薄膜測力傳感器的裝置，當病人抓拿它時，裝置就會輸出一個信號表示病人力的康復水平，表明這個療程里是否有療效。 力傳感器在一些輔助裝置中起著非常重要的作用。針對一些肢體移動能力非常有限的病人，薄膜測力傳感器曾被研究作為一種輪椅的控制裝置。先對病人的上頜做個模型，然后像正畸一樣，把傳感器控制裝置放在這個模型里，通過無線藍牙接口，用舌頭控制輪椅的運動。舌頭可以控制輪椅停、走、加速和減速。（非常奇妙哦！）

在外科手術中，薄膜傳感器一樣發揮著同樣重要的作用。在一個冗長的手術過程中，疲勞可能會造成可怕的難以彌補的錯誤。一種安裝著薄膜力傳感器的外科裝置可以提醒外科醫生各種操作動作是否正確完成。例如，外科手術縫合就是一個能從測力技術中受益的過程，傳感器可以確保在手術過程中夾鉗的力盡量小以避免損傷脆弱的組織。

我們正在研究通過遠程醫療的方式把高質量的專家級的健康治療帶到欠發達地區和人口稀少地區。遠程手術的實施就是外科醫生在一地通過監視器和操控臺進行操作，再通過計算機光導纖維連接到遠程手術室里的機器臂完成手術。傳感器會告訴機器臂每個動作需要多大的力，同時傳感器也可以告訴外科醫生，夾鉗等手術設備和病人組織間有多大的力存在。

美國很多大學在研究測力系統在外科手術訓練和模擬中所起的潛在作用。在這種測力系統中，外科手術裝置把手柄和機器手控制臺相連。當使用者操作手術裝置把手時，計算機會告訴機器手對手柄施加真實手術中遇到的力。訓練者可以根據這些數據在每次操作中增加或減少施加的力。

工業：

醫療并不是唯一的行業能顯示出測力傳感器發揮作用的地方。自動控制系統滲透到制造業和工業的每個領域。撿-放機器人可極大的提高生產效率，因為它們可以一直以又快又準確的的操作一天24小時地工作。Flexiforce薄膜傳感器可以集成到這樣的機器人上來控制何時抓何時放。另外，力傳感器還可以安裝到貯物箱上告訴系統何時箱子滿了要清空還是要替換。 機器人焊接是另外一個需要自動控制來解決的地方。當機械臂安裝薄膜測力傳感器后就能確保在焊接過程中焊接夾嘴施加適當的力。這個力可以保證時時刻刻正確的焊接以減少廢品提高質量。

薄膜傳感器在機器人完成野外搜救工作也發揮著作用。當災難發生時，派遣人員進行搜救生存者是非常危險的，這時可以派遣搜救機器人去執行任務。這些機器人需要安裝不同任務的觸力傳感器。力傳感器可以安裝在前杠上，抓手上和救險裝置上。裝在外部前杠的力傳感器可以監控路上的障礙；機器人可以改變方向及執行正確的操作；抓手的傳感器可以幫助機器人施加足夠的力來拾撿物品進行分析或遞送食物給受難者；最后當發現喪失自救能力的受難者時，還要能施加足夠的力來移走限制受難者行動的障礙。安置在殘骸下的千斤頂的測力傳感器要保證用最合適的力把傷員救出。

另外，薄膜傳感器可以容易地安裝到假人身上來模擬受難者在人或機器人營救過程中狀態。傳感器會提示何時在何部位力超過了受難者的限度。在汽車碰撞中，把薄膜傳感器安裝在假人的各個關節部位來判斷何時力在某個方位對人體造成了損害。

商業產品：

計算機游戲制造商總是不斷追求游戲的逼真性。控制臺必須從游戲者身上獲得更多的控制信息。力傳感器集成到控制臺中可以縮小游戲和真實的距離。可以把傳感器安裝在游戲手柄下來獲取游戲者全部的反應。比如，汽車加速可以實時判斷，足球可以提的更快更遠等都完全依據游戲者在瞬間加在控制鈕的力。

薄膜傳感器同樣也可以用來感知位置的變化，能夠響應非常快的力的變化。響應時間最快到5微秒，這在感應快速運動，使游戲接近逼真中是至關重要的。因此，薄膜傳感器使獲得人體關于運動、位置、方向的信息成為可能，可以用來指導跳舞，拳擊甚至模擬戰爭。今后的控制系統將由更多實時運動和控制組成。拳擊游戲中，游戲者更愿意擊打真實的沙袋而非在按鈕上使勁；布滿傳感器的沙袋可以判斷游戲的激烈和哪一拳比對手更有威脅。

機器人和自動化系統總是朝著在健康醫療、工業控制、商業用品提供更好更新的解決方向發展。Flexiforce測力傳感器在力量測試反饋中起著舉足輕重的作用。它是以前傳統的測力傳感器或LOADCELL無法做到的。薄膜壓力傳感器讓使用者有“真實的”力的感受，因為在測力方式或過程中受到了很少的干擾。消費者可以期盼更高質更真實的觸感。

壓力測量的好處:

．減少測試的時間成本

．改良設計

．優化產品性能

更多柔性薄膜傳感器應用案例：

1.測試/測量
2.科研/開發
3.機械裝設
4.品質管理
5.汽車
6.輪胎
7.剎車/剎車盤
8. 觸媒轉換器
9.雨刷
10.安全氣囊
11. 硬襯墊/螺栓連接器
12.密封檢測
13.座椅和床墊舒適程度
14.碰撞研究
15.軟管夾/接合器
16.握力/人體工學
17.燃料電池組裝
18.扣件
19. 滾輪壓夾
20.晶圓和玻璃拋光
21.薄片壓制
22.液晶顯示器制程
23.充模
24.束縛衣
25.機器人
26.模具噴嘴
27.包裝/密封
28.刮片平衡。

更多柔性壓力分布測量創新應用解決方案，歡迎來電咨詢南京合越智能，www.knexny.com