趙健 李哲

天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院 天津 300384

1 康復(fù)訓(xùn)練器材的人機接口功能設(shè)計要求

1.1 基本功能要求

上肢的康復(fù)訓(xùn)練器材，是以其中的電機運轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，從而帶動病患雙手及整個上肢開展周期性的旋轉(zhuǎn)運動，最終達(dá)到恢復(fù)上肢活動能力的目標(biāo)。但是康復(fù)病患自身的肌力和正常人的差距明顯，甚至于部分病患無法完成上肢恢復(fù)訓(xùn)練，再加之關(guān)節(jié)活動范圍不足，在缺乏外力輔助的情況下，難以完成上肢運動。由此出發(fā)，康復(fù)訓(xùn)練器材中的人機接口所需要具備的基本功能就是連接病患和器材，在康復(fù)病患的初期訓(xùn)練工作中，只能夠?qū)崿F(xiàn)被動及輔助運動。這些運動能夠完成的前提就是病患自身的肢體運動可以跟上器材的轉(zhuǎn)動。在這種要求下，康復(fù)器材的人機接口就可以在全面發(fā)揮人機連接功能的基礎(chǔ)上，確保病患在康復(fù)訓(xùn)練的過程中，機體能夠和器材做出有效的連接[1]。

1.2 人際操作功能要求

任何產(chǎn)品生產(chǎn)出來的目的就是為人們服務(wù)，并且人們在使用產(chǎn)品的過程中，也是一個人和產(chǎn)品之間的交互過程，為此，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器材的過程中，還需要考慮到人機操作功能。具體而言，主要是包括產(chǎn)品的良好操作性、舒適性及維修性等內(nèi)容。還需要注意的一點是，人們在使用產(chǎn)品的過程中，人和產(chǎn)品之間往往是出于一種動態(tài)保護的關(guān)系下，這也就意味著在設(shè)計人機操作裝置的過程中，需要同時考慮到靜態(tài)及動態(tài)下的人機交互關(guān)系，只有這樣方可保障產(chǎn)品使用工作時的狀態(tài)能夠完全符合機體的運動的狀態(tài)。從這種要求出發(fā)，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器材人機接口的過程中，病患和人機接口之間主要的交互操作是器材的穿戴和脫卸，但考慮到康復(fù)直接患者自身活動存在一定的不便性，這也就意味著在設(shè)計人機接口功能的過程中需要全面考慮患者器材穿戴及脫卸的方便性。在生產(chǎn)制造康復(fù)訓(xùn)練器材的過程中，通過使用先進的生產(chǎn)制造工藝以及簡單巧妙的結(jié)構(gòu)來有效的實現(xiàn)訓(xùn)練康復(fù)器材人機接口的穿戴和脫卸功能，從而真正意義上降低病患對于人機接口功能學(xué)習(xí)和使用的門檻以及成本。同時由于殘疾病患自身在康復(fù)訓(xùn)練的過程中，心理狀態(tài)相對較為脆弱，如果人際操作設(shè)計變得較為復(fù)雜，很容易在患者使用的過程中失去相應(yīng)的耐心，除此之外也會對患者自身本就敏感脆弱的心理造成二次傷害。而這些簡單巧妙的人機操作功能設(shè)計，不但在情感方面很好地展現(xiàn)了對于殘疾患者的關(guān)心，而且還很好地滿足了病患對于人機接口功能方面的需求。

1.3 安全保障功能要求

對于康復(fù)訓(xùn)練器材人機接口的設(shè)計工作來說，由于接受康復(fù)訓(xùn)練的病患自身機能存在一定的缺陷，會進一步增加在康復(fù)訓(xùn)練過程中存在的不確定性。在患者實施康復(fù)訓(xùn)練的過程中，肌肉痙攣以及肌無力等情況也是會經(jīng)常發(fā)生的，這種情形下，在設(shè)計康復(fù)訓(xùn)練器人機接口的過程中，需要對患者自身生理缺陷可能會帶來的安全隱患做出全面的考慮。并且康復(fù)訓(xùn)練器材人機接口的設(shè)計也并不可能做到十全十美，而這也就意味著在康復(fù)訓(xùn)練器材出現(xiàn)相應(yīng)事故的時候，需要首先保障病患自身的安全。具體一些來說，就是在儀器自身檢測到病患機體出現(xiàn)痙攣等異常或者是訓(xùn)練器材自身發(fā)生故障的前提下，人機接口需要在第一時間內(nèi)完成人機分離的操作，從而優(yōu)先保障病患的人身安全[2]。

2 康復(fù)訓(xùn)練器材的人際接口設(shè)計分析

2.1 固定裝置設(shè)計分析

為了更好的實現(xiàn)之前所提到的康復(fù)訓(xùn)練器材的人機交互功能目標(biāo)，在設(shè)計其人機接口的過程中，彈簧鋼片需要采用65mm的彈簧鋼，在經(jīng)過相應(yīng)的特殊加工之后，這一類型的彈簧鋼片本身將會具備十分良好的彈性，并且具備較長的疲勞壽命以及綜合力學(xué)性能，其截面形狀是一個中間高兩邊低的凸字形。在正常情況下鋼片是處于一種拉伸的伸直狀態(tài)，在使用者將手臂放置在器材上的時候，中間凸起的部分就會因為受到壓力而產(chǎn)生相應(yīng)的形變，港片就會在立刻彎曲的情況下，圍繞在使用者的手臂上，很好地實現(xiàn)了病患手臂和器材的固定。鋼片的具體長度可以根據(jù)使用者手臂的粗細(xì)程度進行相應(yīng)的選擇和條件。在使用完畢之后，只需要將兩端拉直雙臂便可以取出。

2.2 分離裝置設(shè)計分析

在使用者身體機能出現(xiàn)異常或者是訓(xùn)練康復(fù)器材發(fā)生故障的前提下，需要及時將病患的上肢和器材分離。在設(shè)計相應(yīng)的分離裝置的過程中可以使用粘扣帶的結(jié)構(gòu)，粘扣帶結(jié)構(gòu)主要是由一條表面帶有細(xì)小鉤子的鉤面粘扣帶和另一條表面帶有毛圈的毛面粘扣帶組合構(gòu)成的，不同的粘扣帶扣在一起便可形成不同性質(zhì)的緊固件產(chǎn)品，也具有即拉即開的特性，這種設(shè)計方式可以極大地保障病患在康復(fù)訓(xùn)練過程中的人身安全。分離裝置自身的支撐板是和后面的粘扣帶固定在一起的，而蒙面的粘扣帶一端總是固定在整個康復(fù)訓(xùn)練器材的外殼上，并且其另一端需要繞過滾軸和推桿進行連接，并在連接件的幫助下和推桿做出緊密的連接。而在分離的過程中，只需要收縮推桿毛面粘扣帶可以在力量的影響下剝離開，如此一來便實現(xiàn)了上肢和康復(fù)訓(xùn)練器材的完美分離[3]。

3 結(jié)語

康復(fù)訓(xùn)練器材對于殘疾病患恢復(fù)自身機體功能，回歸到正常的社會生活中有著十分重要的意義。而在具體的康復(fù)訓(xùn)練的過程中，器材自身的安全性高低對于康復(fù)訓(xùn)練的效果以及病患自身的人身安全都會有著十分直接的影響，在這種情況下，本文在全面分析訓(xùn)練康復(fù)器材的基本功能、人機操作功能以及安全保障功能三方面要求的前提下，針對上肢訓(xùn)練康復(fù)器材的固定和分離裝置設(shè)計做出了相應(yīng)的分析，以便為今后康復(fù)訓(xùn)練器材的設(shè)計完善提供相應(yīng)的參考。