用于获取手指拨动力特性的测试仪器的制作方法

本发明涉及拨动力测试技术领域，尤其涉及一种用于获取手指拨动力特性的测试仪器。

背景技术：

工效学是有关理解人与系统其它要素间交互作用的学科，也是应用理论、原则、数据与方法进行设计，以使人的健康和系统整体效率达到最优的一门技术，其核心是安全、健康、高效。在人机系统交互中，手指是人最常使用的器官。通过手指在交互面中的接触、挤压、触摸，操作者可以感知到目标表面的硬度、黏度、纹理、粗糙度和硬度等物理特性。特别是，随着计算机技术的发展,手或手指对现代人机交互的作用愈发明显，它的相关特性数据已成为人机系统设计的重要指标。因此，在工效学领域，科研人员对于手或手指的形态、结构、施力、功能及其与作业绩效关系的研究极为重视,并在手指动作的速度、准确性与力量、手的形态与手指灵活性的相关性、手指工作负荷与人机系统的键钮布局、手指的人体测量与生物力学特性等方面开展了大量研究工作,得到了具有重要理论意义和实际应用价值的研究结果。

手指拨动力的大小主要与性别、年龄、民族地域等因素有关，国内外在这方面建立了相关的数据库。2012年防化研究院的丁松涛研究员团队，完成了全国特征区域1万余名的青年人群的手指力量的测量工作，并建立手指力量数据库。但对于特殊的人机系统设计，还不能完全的照搬数据库中的数据，它需要根据手指的操作工况进行测量得出，即涉及到一定样本的手指力采样。所以，精确的手指力测量方法成为工效学研究人员关注的重点。

当前，对手指的力量数据已应用在按钮、拨钮、按键的设计中。例如，在GJB6765-2009《航天员系统对飞船设计的工效学要求与评价方法》中规定了航天员裸手操作按键/钮的施力要求为：食指2-10N、拇指8-30N。在测量方法上，主要通过受测者的手指在力传感器施力压力的方式来进行测量。2012年John Z.W.等人在《Medical Engineering&Physics》杂志的第6期杂志上发表了题为“Inverse dynamic analysis of the biomechanics of the thumb while pipetting:A case study”的文章，在文中亦利用薄膜压力传感器对手指的各指节在进行抓握动作时的施力进行测量。总体上，上述测量装置由力传感器、计算机和数据线组成，测量时直接读出计算机显示器上显示的数字即可知道受测者所施加的操作力。这种方法虽然操作简单，但存在一些难以克服的缺点。首先，由于传感器与手指的接触面是方形面，它没有行程，给受测者施力的感受与实际的拨动力操作时的接触点不相符合；其次，由于传感器的构形不易加工成与手指拨动时的外形相一致，因此，测出的力量亦是 一个相似量；第三，由于须附带计算机，因此体积较大，没有即时显示，且使用条件有一定的限制，且不利于方便携带与使用。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于获取手指拨动力特性的测试仪器，所述用于获取手指拨动力特性的测试仪器可有效测量手指的拨动力，且体积较小，便于用户的使用和携带。

根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器，包括：拨动力操作模拟组件，所述拨动力操作模拟组件包括底座和扳机，所述扳机可转动地设在所述底座上；拨动力测试组件，所述拨动力测试组件包括力传感器，所述力传感器通过连杆与所述扳机相连；智能显示与分析仪表，所述智能显示与分析仪表用于读入所述力传感器的测量数据并进行处理且显示处理结果。

根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器，受测者通过拨动拨动力操作模拟组件的扳机，扳机通过连杆与力传感器相连，将力传递至力传感器，力传感器对手指拨动力的受力信号进行采样、分析和计算。并将手指拨动力的测量数据传递至智能显示与分析仪表，智能显示与分析仪表对测量数据进行分析和处理并将结果显示出来。从而可实时测量手指的拨动力并能直观的显示测试结果，提高手指拨动力测试的准确性，同时，该测试仪器体积较小，便于受测者的携带和使用。

根据本发明的一些实施例，所述智能显示与分析仪表包括单片机、液晶屏、仪表装配盒和数据处理与分析软件，所述仪表装配盒设在所述底座上，所述仪表装配盒上设有电源插孔和电源开关，所述单片机设在所述仪表装配盒内，所述单片机和所述数据处理与分析软件相连，所述数据处理与分析软件与所述力传感器相连用于读入并处理所述力传感器的测量数据，所述液晶屏显示处理结果。

可选地，所述智能显示与分析仪表还包括设在所述仪表装配盒上的状态显示灯，所述状态显示灯被构造成在所述智能显示与分析仪表工作时灯亮，且在所述智能显示与分析仪表关闭时灯灭。

根据本发明的一些实施例，所述底座的握把部设有防滑件。

根据本发明的一些实施例，所述仪表装配盒上设有USB数据接口。

可选地，所述电源插孔、所述电源开关和所述USB数据接口位于所述仪表装配盒的同一侧壁上。

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器的主视图；

图2是根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器的左视图。

附图标记：

100：用于获取手指拨动力特性的测试仪器；

1：拨动力操作模拟组件，11：底座，111：握把部，12：扳机；

2：智能显示与分析仪表，21：仪表装配盒，211：电源插孔，212：电源开关，213：状态显示灯，214：USB数据接口，22：液晶屏。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100。

根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100可以包括拨动力操作模拟组件1、拨动力测试组件(图未示出)和智能显示与分析仪表2。本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100适用于第5至第99百分位的中国正常健康男、女受测者立姿或坐姿时的手指拨动力测试。

拨动力操作模拟组件1包括底座11和扳机12，扳机12可转动地设在底座11上，具体地，在进行手指拨动力测试时，受测者可在规定的时间内连续拨动扳机12，对扳机12施加力，以进行手指拨动力的测量。由此，受测者在连续施加手指拨动力时，可以保证受测者的手指施力工况基本一致，从而可提高手指拨动力测量的准确性。

拨动力测试组件包括力传感器，力传感器通过连杆与扳机12相连，受测者在拨动扳机12时，手指的拨动力通过连杆传递至力传感器，力传感器对手指拨动力的受力信号进行采 样、分析和计算。

智能显示与分析仪表2用于读入力传感器的测量数据并进行处理且显示处理结果。智能显示与分析仪表2与力传感器相连，力传感器可将测量的手指拨动力的数据反馈至智能显示与分析仪表2，智能显示与分析仪表2对力传感器反馈的数据进行处理和分析，并可将分析结果显示出来，从而便于受测者更加直观地看到手指拨动力的测量结果。

根据本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100，受测者通过拨动拨动力操作模拟组件1的扳机12，扳机12通过连杆与力传感器相连，将力传递至力传感器，力传感器对手指拨动力的受力信号进行采样、分析和计算。并将手指拨动力的测量数据传递至智能显示与分析仪表2，智能显示与分析仪表2对测量数据进行分析和处理并将结果显示出来。从而可实时测量手指的拨动力并能直观的显示测试结果，提高手指拨动力测试的准确性，同时，该用于获取手指拨动力特性的测试仪器体积较小，便于受测者的携带和使用。

如图1所示，拨动力操作模拟组件1可由扳击和底座11组成，底座11可以包括握把部111，如图1所示，扳击的构形与通用的手枪扳击相似，通过连杆与拨动力测试组件中的力传感器相连。握把部111的构形与通用的手枪的手握枪柄相似，以确保受测者测试时抓握方便。可选地，底座11的握把部111设有防滑件，由此，受试者在进行测试时，可避免受试者由于手滑导致的测试不准确，从而可进一步地提高手指拨动力测试的准确性。

对于拨动力操作模拟组件1拨动力测试组件的尺寸和量程而言，本发明的拨动力测试组件的量程、拨动力操作模拟组件1中握把的握把部111的握径与构形等参数均参照国家标准《中国成年人人体尺寸》(GB10000-1988)、《装备和设施人机工程设计准则》(GJB2873-1997)来进行设计，考虑了受测者手指拨动力的施力特点，能够满足第5至第99百分位施力测试要求，适用范围好。

在本发明的一些具体实施例中，拨动力操作模拟组件1的整体尺寸为长×宽×高＝150mm×100mm×30mm，握把部111的整体外形尺寸为长×宽×高＝50mm×35mm×25mm。智能显示与分析仪表安装2在该模拟组件的一个长×宽×高＝70mm×50mm×25mm的空间内，智能显示与分析仪表安装口设置有4个固定孔，通过四个固定孔将智能显示与分析仪表2固定在底座11上。

具体地，拨动力测试组件可以包括力传感器和数据线。在对手指的拨动力进行测量时，通过拨动力操作模拟组件1上的扳击将受测者的手指拨动力传递至力传感器，力传感器对受力信号采样、分析、计算后，通过数据线传递至智能显示与分析仪表2的数据接口。在本发明的一个具体实施例中，拨动力测试组件的整体外形尺寸为长×宽×高＝10mm×50mm×2mm，其中，力传感器的量程为150N，精度为0.02N、安全系数为2。

在本发明的一些实施例中，智能显示与分析仪表2包括单片机、液晶屏22、仪表装配盒21和数据处理与分析软件，仪表装配盒21设在底座11上，仪表装配盒21上设有电源 插孔211和电源开关212，如图2所示，电源插口和电源开关212可以设在仪表装配盒21的侧面上，智能显示与分析仪表2可通过电源线插入电源插孔211，将电源插孔211与电源相连接。单片机设在仪表装配盒21内，单片机和数据处理与分析软件相连，数据处理与分析软件与力传感器相连用于读入并处理力传感器的测量数据，其中，数据处理与分析软件可以记录受测者的身高、年龄等信息，以便于对数据进行分析，同时，也便于对受测者信息的查找。液晶屏22可将处理结果显示出来。这样，在进行测试时，先打开智能显示与分析仪表2的电源开关212，启动单片机，进入系统界面；点击数据处理与分析软件，进入测试页面，根据提示记录受测者的身高、年龄等信息后，点击测试开始。

在本发明一些具体实施例中，仪表装配盒21大体呈长方体，仪表装配盒21的外形尺寸可为长×宽×高＝70mm×50mm×25mm，在仪表装配盒21上可设置有四个用于与拨动力操作模拟组件1固定的固定孔，其中，在宽度方向上的两个固定孔孔距为50mm，仪表装配盒21与拨动力操作模拟组件1之间可通过螺钉固定。在仪表装配盒21的侧面上，可设置有一个12V直流电源插孔211和一个电源开关212。单片机可选用工业上通用的高速单片机，内存大小为1GB DDR，CPU为INTEL 1.5GHz处理器；硬盘采用笔记本硬盘，容量为100GB；操作系统为WINDOWS XP；液晶屏22可为LED液晶屏22，进一步地，LED液晶屏22为3.5”显示器，点距为0.35mm×0.35mm，并带触摸屏，受试者可通过点击触摸屏操作数据处理与分析软件，触摸屏可为八电阻式触摸屏，敲击次数250万次，250克力度；数据处理与分析软件是在Visual C++语言平台上开发，数据处理与分析软件可以包括三个主要功能，一是从测试数据采集口读入手指拨动力的测试数据；二是可进行最大值、最小值、瞬间值、均值、方差、第1至第99之间任一百分位计算等描述性统计分析；三是实时显示测试数据的变化曲线。

优选地，智能显示与分析仪表2还可以包括设在仪表装配盒21上的状态显示灯213，状态显示灯213可以被构造成在智能显示与分析仪表2工作时灯亮，且在智能显示与分析仪表2关闭时灯灭，可选地，状态显示灯可为一LED灯；如图1所示，状态显示灯213可以设在仪表装配盒21上具有液晶屏22的侧面上，从而便于受测者的观察和使用。

作为可选的实施方式，仪表装配盒21上还设有USB数据接口214。如图2所示，USB数据接口214设在仪表装配盒21的侧壁上。进一步地，如图2所示，电源插孔211、电源开关212和USB数据接口214可位于仪表装配盒21的同一侧壁上。电源插孔211、电源开关212和USB数据接口214位于仪表装配盒21上的液晶屏22的左侧或者右侧上，从而便于受测者对电源插孔211、电源开关212和USB数据接口214的使用。可以理解的是，USB数据接口214与电源插孔211和电源开关212也可设在仪表装配盒21的不同的侧壁上。

对于用于获取手指拨动力特性的测试仪器100的使用材料而言，可选地，仪表装配盒21可选用铝合金材料，拨动力操作模拟组件1可选用优质木材制成，这样，本发明实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100的总体质量不大于1Kg，可置于小型的仪表箱 内，易于携带。

下面根据图1-图2描述根据本发明具体实施例的用于获取手指拨动力特性的测试仪器100的使用。

在进行测试时，先将手指拨动力的测量仪固定好，并让受测者按测试要求保持坐姿或站姿状态，打开智能显示与分析仪表2侧面的电源开关212，启动单片机，进入Windows系统界面；点击数据处理与分析软件，进入测试页面，根据提示，记录受测者的身高、年龄等信息后，点击测试开始。受测者按测试规定的要求手握拨动力操作模拟组件1的握把部111，在规定的时间内拨动扳机12进行连续施加手指拨动力，点击数据处理与分析软件页面的结束测试按钮，将测试数据保存在预先设定好的文件夹内，以便于查找。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。