一种电弧手套结构改善设计方法

阅读：评论：0

1.本发明涉及电弧手套技术领域，尤其涉及一种电弧手套结构改善设计方法。

背景技术：

2.随着我国经济发展水平的提高，电力工作人员的队伍日益壮大，而电弧爆燃事故的发生频率也持续增加。人们对于安全和健康日益重视，防护意识随之提升，对手部防护的需求大大提高，逐渐开始关注手部防护用品的功能性，防护类纺织品如电弧手套的市场逐渐扩大。电力作业人员在电力设备作业中受到的伤害主要来自作业环境，由于电力作业过程中工人无法及时预测所处环境设备故障情况，电力系统的一线工人生命安全始终受到威胁，轻者伤残，重者致命。其中，手部作为人体受伤率最高的部位，电弧手套可以为手工作业相关人员提供必要的辅助保护措施。为减少手部伤害，降低相关安全事故发生的可能性，顺应技术发展和市场需求，电弧手套作为手部作业的辅助保护措施投入应用是十分必要的。
3.虽然人们对电弧手套逐渐有了更多的关注，但我国对该领域探索的时间没有发达国家长，研究方向不够全面，仍有很大的进步空间。我国对于电弧防护织物的研发较晚，尚无专业的测试机构且缺少相应的国家标准，产品开发主要基于对国外产品的模仿，检测标准及方法还需依靠国外先进的测试机构，鲜有对电弧防护手套的分析。当前对电弧手套的研究多注重防护新材料如高性能纤维的开发和和防护性能影响因素的分析，倾向研发综合性能优异的纤维织物，着重在性能的完善方向，很少有对电弧手套整体舒适性的研究。随着人们逐渐追求高品质的生活水平，电弧手套的研究方向也应顺应时代需求的变化，需要更加突出其使用的便利性和舒适性，在考虑电弧手套的性能的同时，也有探究电弧手套常用面料成分对手部整体舒适性和运动灵活性的影响，尤其是对手部关节活动的影响。
4.如何在保证电弧手套防护性能的前提下，对手套结构样板进行改善，以提高电弧手套的整体舒适性和运动灵活性成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决在保证电弧手套防护性能的前提下，对手套结构样板进行改善，以提高电弧手套的整体舒适性和运动灵活性成为亟待解决的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种电弧手套结构改善设计方法，包含以下步骤：s1：粘贴标记点：所述标记点采用直径4mm，厚度0.1mm的圆形标记贴纸；s2：获取受试者手部皮肤形变量：采用手持三维扫描仪获取受试者手部个状态的三维扫描模型，并剔除与受试者手部无关的数据后进行模型封闭，得到完全闭合的手部三维扫描模型；将受试者手部三维扫描模型导入测量软件，获取标记点之间的距离，并通过下式计算手部皮肤形变量：p=b-a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）；
式中，p为手部皮肤形变量，b为抓握6cm直径透明圆柱体时该部位两标记点间距离，a为手部伸直时该部位两标记点间距离；s3：根据s2中测的的数据分别对手背样板结构及手掌样板结构进行改善设计。
7.优选的，所述s1中，贴附位置包括右手手背各指尖点、各近节指骨关节、各掌骨关节、各近节指骨关节点上下1cm处、各掌骨关节点上下1cm处、拇指与食指虎口皮肤褶皱处、拇指掌骨与食指掌骨连线的中点、桡骨茎突点、尺骨茎突点及桡骨茎突点和尺骨茎突点手背连线的中点；手掌各手指根横纹中点、指中横纹中点小指指根与掌侧面连线的交点、食指指根与掌侧面连线的交点、小指下方掌纹与掌侧面连线的交点、食指指根下方掌纹与掌侧面连线的交点、大鱼际最宽处、桡骨茎突点和尺骨茎突点手掌连线的中点。
8.优选的，所述s1贴附具体过程为：除去受试者手部装饰物，使用酒精湿巾擦去受试者手部汗渍及有误，待受试者手部干燥后，将标记点贴附在受试者手上。
9.优选的，所述s2中的三维扫描模型包括受试者手部伸直、抓握状态的三维扫描模型，其中获取受试者伸直手部三维扫描模型时，要求受试者将手掌贴附在一透明玻璃板上，扫描抓握状态的三维扫描模型时，要求受试者抓握直径6cm透明圆柱进行扫描。
10.优选的，所述s3中手背样板结构改善设计包括指长及近节指骨关节的设计、掌骨关节的设计及虎口处的设计。
11.优选的，所述s3中，采用公式（2）计算某部位电弧手套的松量值。
12.q=p-y （2）式中：q为某部位电弧手套的松量值；p为手部皮肤形变量；y为该部位原版电弧手套尺寸，当q为正值，说明该部位需加放松量；当q为负值时，该部位需缩减松量。
13.优选的，所述s3中手掌样板结构改善设计是以：在手部作伸直和抓握动作的过程中，手掌部位皮肤主要沿手部掌纹处发生形变，以区域状呈现受力分布，指端部位集中受力较大，掌心及掌骨处受力相对小一些为基础进行改善设计的。
14.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：（1）传统手工测量重复性差且效率低下，采用三维扫描仪获取的人手三维模型能够实现重复测量，避免出现误差后重新测量的困难。使用测量软件根据标记贴纸获得的数据精度较高，测量效率高。
15.（2）市面上现有手套大多依据手长、手宽设计织造，并未考虑到人手在抓握物体时，手背掌骨关节屈曲，皮肤随关节屈曲产生的形变。依据手背关节处产生的皮肤形变及虎口处产生的面积形变，在原版电弧手套的基础上加放松量，能够增强手背部运动灵活性和关节处的舒适性。
16.（3）现有的电弧手套手掌部位多为一片式结构，不符合人体手掌运动的结构特点，依据所测手掌掌纹据指根的距离与大鱼际宽，将手套手掌合理分区，增强了手掌部位的穿戴舒适性，符合人手抓握运动的结构特点。
附图说明
17.图1为本发明一实施方式中手掌测量标记图；图2为本发明一实施方式中手背测量标记图；图3为第一版手背样板图；
图4为第一版手掌样板图；图5为第二版手背样板图；图6为第二版手掌样板图；图7为第三版手背样板图；图8为第三版手掌样板图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。
19.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
20.一种电弧手套结构改善设计方法，包含以下步骤：s1：粘贴标记点：所述标记点采用直径4mm，厚度0.1mm的圆形标记贴纸，请参阅图2，贴附位置包括右手手背各指尖点、各近节指骨关节、各掌骨关节、各近节指骨关节点上下1cm处、各掌骨关节点上下1cm处、拇指与食指虎口皮肤褶皱处、拇指掌骨与食指掌骨连线的中点、桡骨茎突点、尺骨茎突点及桡骨茎突点和尺骨茎突点手背连线的中点；手掌各手指根横纹中点、指中横纹中点小指指根与掌侧面连线的交点、食指指根与掌侧面连线的交点、小指下方掌纹与掌侧面连线的交点、食指指根下方掌纹与掌侧面连线的交点、大鱼际最宽处、桡骨茎突点和尺骨茎突点手掌连线的中点。
21.贴附具体过程为：除去受试者手部装饰物，使用酒精湿巾擦去受试者手部汗渍及有误，待受试者手部干燥后，将标记点贴附到图2中的标记点上。
22.s2：获取受试者手部皮肤形变量：具体的，在一实施方式中，采用手持式三维扫描仪获取受试者手部各状态的三维扫描模型，剔除与受试者手部无关的数据后进行模型封闭，得到完全闭合的手部三维扫描模型。在一实施方式中，所述三维扫描模型包括受试者手部伸直、抓握直径6cm透明圆柱的三维扫描模型，其中，获取受试者伸直手部三维扫描模型时，要求受试者贴附在一透明玻璃板上，以确保受试者手部伸直状态一致，从而避免测量误差。
23.将受试者三维扫描模型导入测量软件，获取标记点之间的距离，并计算手部皮肤形变量，所述手部皮肤形变量采用下述公式进行计算：p=b-a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）；式中，p为手部皮肤形变量，b为抓握6cm直径透明圆柱体时该部位两标记点间距离，a为手部伸直时该部位两标记点间距离。
24.s3：手背样板结构改善设计：请参阅图3、图5和图7，依照s2中所测得的数据，针对现有的电弧手套手背样板结构不合理的指长、近节指骨关节、掌骨关节及虎口处进行样板改善设计。
25.人手在抓握物体时，随抓握物体直径的不同，近节指骨关节、掌骨关节及虎口处产生不同程度的形变，依据测得的不同部位产生的皮肤形变，结合原版电弧手套结构，增减合
适松量。采用公式（2）计算某部位电弧手套的松量值。
26.q=p-y （2）式中：q为某部位电弧手套的松量值；p为手部皮肤形变量；y为该部位原版电弧手套尺寸。其中，q为正值，说明该部位需加放松量；q为负值时，该部位需缩减松量。
27.针对指长及近节指骨关节：在一实施方式中，原版男性手套的食指背长约为8.6cm，中指背长约为10.3cm，环指背长为9.7cm，小指背长约为7.2cm，尺寸均偏大，将改良版的手套四指长缩短0.2-1.3cm，调整食指长为7-8cm，中指长为8-9cm，环指长为8-9cm，小指长为6.5-7.5cm。
28.在一实施方式中，调整食指长为8cm，中指长为9cm，环指长为8.5cm，小指长为7cm。
29.食指近节指骨处在伸直和抓握物体时宽度形变范围主要集中在2.0-2.6cm，基于测量数据和面料弹性，在原版结构的基础上加放0.7-1.3cm的活动松量，则三版手套的食指宽度范围分别定为3-3.5cm、3.3-3.9cm和2.7-3.3cm；在一实施方式中，三版手套的食指的宽度分别定为3.3cm、3.6cm和3cm；中指近节指骨宽度形变范围在1.9-2.5cm，加放0.6-1.2cm的活动松量，则三版手套中指宽度范围分别定为3-3.3cm、3-3.5cm和2.5-3cm，具体的，在一实施方式中，三版手套中指宽度分别定为3.1cm、3.4cm和2.8cm；环近节指骨宽度形变在1.8-2.2cm，加放0.8-1.2cm的活动松量，则三版手套环指宽度范围分别定为2.7-3.3cm、3-3.3cm和2.5-3cm，具体的，在一实施方式中，三版手套环指宽度分别定为3cm、3.2cm和2.8cm；小指伸近节指骨宽度形变范围在1.6-2.1cm，加放0.7-1.2cm的活动松量，则三版手套小指宽度范围分别定为2.5-3cm、3-3.3cm和2.4-2.8cm，具体的，在一实施方式中，三版手套小指宽度分别定为2.8cm、3.1cm和2.6cm。
30.针对掌骨关节：小指掌骨宽皮肤形变范围为2.6-3.5cm；环指掌骨宽皮肤形变范围为1.9-2.4cm；中指掌骨宽皮肤形变范围为1.8-2.7cm；食指掌骨宽皮肤形变范围为2.9-3.9cm；拇指掌骨宽皮肤形变范围为2.9-3.3cm，对总掌骨宽加放三种不同松量，将三版手套的总掌骨宽度范围分别定为13-13.8cm、14-16cm和12-13cm，第一版手套掌骨区域的纵向距离在7-7.5cm；第二版手套掌骨区域的纵向距离在7.5-8cm；第三版手套掌骨区域的纵向距离约6.5-7cm。
31.具体的，在一实施方式中，将三版手套的总掌骨宽分别定为13.8cm、15cm和12.6cm，第一版手套掌骨区域的纵向距离约7.3cm；第二版手套掌骨区域的纵向距离约7.8cm；第三版手套掌骨区域的纵向距离约6.8cm。
32.针对虎口处：调整手背虎口与大拇指片的连接处，通过调整手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域样片下端最左侧边缘点的斜率来实现虎口面积的松量变化。
33.其中，第一版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下端最左侧的横向距离在1.5-2cm，纵向距离在7-7.5cm，虎口面积适中。第二版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下端最左侧的横向距离在1.5-2.5cm，纵向距离在7-7.5cm，第三版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下端最左侧的横向距离在1.2-1.6cm，纵向距离为6-7cm。
34.具体的，在一实施方式中，第一版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下
端最左侧的横向距离为1.60cm，纵向距离为7.27cm，斜率为4.54，虎口面积适中。第二版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下端最左侧的横向距离为2.06cm，纵向距离为7.38cm，斜率为3.58，第三版手套食指根与掌侧面的交点到手套掌骨区域下端最左侧的横向距离为1.48cm，纵向距离为6.47cm，斜率为4.37。
35.s4：手掌样板结构改善设计：在手部做伸直和抓握动作过程中，手掌部位皮肤主要沿手部掌纹处发生形变，以区域状呈现受力分布，指端部位集中受力较大，掌心及掌骨处受力相对较小些，在此基础上，对现有电弧手套手掌部位样板进行结构改善设计。
36.请参阅图4，基于所测数据，小指根与手部掌纹距离约1.5-2.3cm，总体平均值约为1.8cm；食指根与手部掌纹距离约1.2-2.1cm，总体平均值为1.6cm。第一版手掌分区在保留原版手套在手掌四指掌骨处的内垫海绵的保护设计，以手部三条掌纹位置为基础，设计分区。
37.考虑到人手在手套中需要一定活动松量，将手套小指根距下端掌纹距离定为2.5-3cm，将手套食指根距下端掌纹距离定为2-3cm，以手部三条掌纹的位置来划分手套掌心的三个分区，保留原版手套在拇指指端下4-4.5cm采用双层面料防护的分区。具体的，在一实施方式中，将手套小指根距下端掌纹距离定为2.9cm，将手套食指根距下端掌纹距离定为2.5cm，以手部三条掌纹的位置来划分手套掌心的三个分区，保留原版手套在拇指指端下4.2cm采用双层面料防护的分区。
38.请参阅图6，第二版分区在掌纹分区的基础上，食指和中指指端是电力作业过程中常用的手指部位，在食指和中指指端向下3cm分区，与拇指指端一样采用双层面料防护，在确保其防护性能的前提下，增强食指和中指的活动舒适性；请参阅图8，第三版分区在掌纹分区的基础上，将中指和环指的掌心掌骨区域和中间的掌纹部分单独划分一块指叉区域，增强环指和中指一起活动的舒适性和灵活性，减少分区面料连接的阻碍感，并且在中指和环指指端向下3cm分区，采用双层面料防护。
39.本技术中所提供的一种电弧手套结构改善设计方法，采用三维扫描仪获取的人手三维模型能够实现重复测量，避免出现误差后重新测量的困难，使用测量软件根据标记贴纸获得的数据精度较高，测量效率高；并且本技术可以依据手背关节处产生的皮肤形变及虎口处产生的面积形变，在原版电弧手套的基础上加放松量，能够增强手背部运动灵活性和关节处的舒适性。同时，依据所测手掌掌纹据指根的距离与大鱼际宽，将手套手掌合理分区，增强了手掌部位的穿戴舒适性，符合人手抓握运动的结构特点。
40.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围。

技术特征：

1.一种电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：包含以下步骤：s1：粘贴标记点：所述标记点采用直径4mm，厚度0.1mm的圆形标记贴纸；s2：获取受试者手部皮肤形变量：采用手持三维扫描仪获取受试者手部个状态的三维扫描模型，并剔除与受试者手部无关的数据后进行模型封闭，得到完全闭合的手部三维扫描模型；将受试者手部三维扫描模型导入测量软件，获取标记点之间的距离，并通过下式计算手部皮肤形变量：p=b-a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）；式中，p为手部皮肤形变量，b为抓握6cm直径透明圆柱体时该部位两标记点间距离，a为手部伸直时该部位两标记点间距离；s3：根据s2中测的的数据分别对手背样板结构及手掌样板结构进行改善设计。2.根据权利要求1所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s1中，贴附位置包括右手手背各指尖点、各近节指骨关节、各掌骨关节、各近节指骨关节点上下1cm处、各掌骨关节点上下1cm处、拇指与食指虎口皮肤褶皱处、拇指掌骨与食指掌骨连线的中点、桡骨茎突点、尺骨茎突点及桡骨茎突点和尺骨茎突点手背连线的中点；手掌各手指根横纹中点、指中横纹中点小指指根与掌侧面连线的交点、食指指根与掌侧面连线的交点、小指下方掌纹与掌侧面连线的交点、食指指根下方掌纹与掌侧面连线的交点、大鱼际最宽处、桡骨茎突点和尺骨茎突点手掌连线的中点。3.根据权利要求2所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s1贴附具体过程为：除去受试者手部装饰物，使用酒精湿巾擦去受试者手部汗渍及有误，待受试者手部干燥后，将标记点贴附在受试者手上。4.根据权利要求1所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s2中的三维扫描模型包括受试者手部伸直、抓握状态的三维扫描模型，其中获取受试者伸直手部三维扫描模型时，要求受试者将手掌贴附在一透明玻璃板上，扫描抓握状态的三维扫描模型时，要求受试者抓握直径6cm透明圆柱进行扫描。5.根据权利要求1所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s3中手背样板结构改善设计包括指长及近节指骨关节的设计、掌骨关节的设计及虎口处的设计。6.根据权利要求5所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s3中，采用公式（2）计算某部位电弧手套的松量值；q=p-y （2）式中：q为某部位电弧手套的松量值；p为手部皮肤形变量；y为该部位原版电弧手套尺寸，当q为正值，说明该部位需加放松量；当q为负值时，该部位需缩减松量。7.根据权利要求1所述的电弧手套结构改善设计方法，其特征在于：所述s3中手掌样板结构改善设计是以：在手部作伸直和抓握动作的过程中，手掌部位皮肤主要沿手部掌纹处发生形变，以区域状呈现受力分布，指端部位集中受力较大，掌心及掌骨处受力相对小一些为基础进行改善设计的。

技术总结

本发明提供一种电弧手套结构改善设计方法，涉及电弧手套技术领域，包含以下步骤：粘贴标记点：所述标记点采用直径4mm，厚度0.1mm的圆形标记贴纸；获取受试者手部皮肤形变量：采用手持三维扫描仪获取受试者手部个状态的三维扫描模型，并剔除与受试者手部无关的数据后进行模型封闭，得到完全闭合的手部三维扫描模型；将受试者手部三维扫描模型导入测量软件，获取标记点之间的距离，并通过P=b-a计算手部皮肤形变量；根据S2中测的的数据分别对手背样板结构及手掌样板结构进行改善设计。采用三维扫描仪获取的人手三维模型能够实现重复测量，避免出现误差后重新测量的困难。使用测量软件根据标记贴纸获得的数据精度较高，测量效率高。高。高。