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适配食指佩戴的本体感觉测试用手指探头

项目分类:通讯工具类 发布时间:2022-07-30 ID:688331
  • 适配食指佩戴的本体感觉测试用手指探头

  在人体本体感觉相关的实验研究场景中,这类指部连接构件是测试链路里直接接触受试者的核心前端部件,所有结构设计都围绕佩戴贴合度、信号传导稳定性、长期佩戴无压感几个核心指标展开,毕竟测试过程中受试者需要保持自然的手指活动状态,任何结构上的突兀凸起或者尺寸偏差带来的异物感,都会直接影响本体感觉反馈的测试数据准确性。

  从实际使用场景出发,这个构件的安装边界完全贴合成人食指前端的生理轮廓,建模阶段参考了GB/T 10000-1988中国成年人人体尺寸标准里的食指指节围度、指节长度、指腹弧度数据,内壁做了0.2mm的弧度过渡处理,没有尖锐的棱角,避免长时间佩戴造成局部压痕。构件整体采用薄壁结构设计,壁厚控制在1.2mm,既保证3D打印过程中不会出现翘边变形,也能控制整体重量在5g以内,佩戴时不会给手指带来额外负重,干扰受试者的本体感觉判断。

  结构设计上,构件分为指腹贴合区、探头安装位、走线槽三个功能区域,指腹贴合区做了微纹理处理,增加和皮肤之间的静摩擦力,测试过程中不会因为手指轻微出汗或者活动出现滑移错位;探头安装位预留了标准的传感器安装卡槽,卡槽尺寸公差控制在±0.05mm,刚好可以卡入常用的微型压力或者位移传感探头,不需要额外粘接固定,拆装都很方便,也方便实验结束后对探头进行消毒处理;走线槽沿着构件侧壁延伸到指根方向,槽深0.8mm,可以把传感器的信号线完全嵌入槽内,避免线材外露勾挂到实验设备或者衣物,影响测试动作的完成度。

  考虑到这类实验辅具需要根据不同受试者的指型做快速迭代调整,整个模型的参数化建模逻辑做了分层处理,指围尺寸、指节长度、安装位深度这些核心参数都做了参数关联,只需要调整对应参数值就能快速生成适配不同指型的构件模型,不需要重新绘制整体结构,大幅缩短了定制化辅具的制作周期。3D打印制作时选用光敏树脂作为原材料,打印层厚设置为0.05mm,打印完成后只需要做简单的支撑去除和表面抛光,就能直接投入使用,表面粗糙度可以达到Ra1.6,和皮肤接触时没有明显的粗糙感。

  实际测试验证阶段,这个构件可以适配90%以上的成年受试者食指尺寸,佩戴后手指的自然弯曲、伸展活动都不会受到结构限制,探头和指腹的接触压力保持在稳定区间,不会因为手指活动出现接触压力波动导致的信号噪声,相比之前用绑带固定探头的方式,数据采集的稳定性提升了40%以上,也省去了每次测试前反复调整绑带松紧、校准探头位置的步骤,单组测试的准备时间可以缩短三分之一左右。

  结构上还做了边缘的圆角弱化处理,所有和皮肤接触的边缘都做了R0.5的圆角,即使测试过程中手指做较大幅度的屈曲动作,构件边缘也不会硌到指节皮肤。构件的整体长度控制在28mm,刚好覆盖食指的远节指骨区域,不会延伸到中节指骨影响关节的活动角度,安装时只需要将构件顺着食指方向推入,到指腹贴合区完全贴住指腹位置即可,不需要额外的固定绑带或者粘接剂,依靠结构本身的微弹力和摩擦力就能实现可靠固定,测试完成后可以直接取下,不会在皮肤上残留胶痕或者勒痕。

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