CN109243140A - 一种手部防护方法、装置及相关防护手套 - Google Patents

一种手部防护方法、装置及相关防护手套 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种手部防护方法、装置及相关防护手套，其中，该方法包括：探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；根据探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体伤害的风险等级；根据风险等级发出相应等级的警报。该方法通过对手部及其周围数据信息进行采集并综合分析判断从而发出不同等级的提示信号，提前预警，使操作人员提前了解周围环境并提前做好防护准备。该防护手套，将防护装置的主动信号提示与手套自身的被动防护功能相互结合，更加有效地增强了对手部的保护，从而大大降低了操作中对手部受伤的概率。

Description

一种手部防护方法、装置及相关防护手套
技术领域
本发明涉及安全防护领域，特别涉及一种手部防护方法、装置及相关防护手套。
背景技术
在机械加工业、建筑业、矿业、油田行业、实验处理等生产生活中，防护手套在各行各业应用十分普遍，因为应用场景的复杂多变，以市场上常见的防砸手套为例，其设计理念是在普通防护手套的指部及背部添加热塑树脂、橡胶等材料，形成防砸条或者防砸块。在使用过程中，如果发生事故，防砸条或者防砸块能够起到有效的缓冲作用，从而降低对使用者的损伤。但是在现实使用过程中，由于使用者安全意识薄弱或者个人习惯不好，以及使用环境复杂多变，防护手套的防护功能大大降低；且在一些特殊的使用环境中，使用者不得不将手置于危险的工作环境，这样的风险且复杂的环境，现有的防护手套只能被动地降低伤害程度，不能从根本上预防或者降低受伤事故的概率。
因此手部防护装置及防护手套的研究亟需提高，因为防护手套的使用价值在于发生事故时或者在生产生活中对使用者手部起有效的保护作用，且现今应用的防护手套多为被动防护功能的手套。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种手部防护方法、装置及相关防护手套。
作为本发明实施例的第一方面，涉及一种手部防护方法，包括以下步骤：
探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；
根据探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体伤害的风险等级；
根据风险等级发出相应等级的警报。
可选的，自身运动信息为手部的加速度数据；相对运动信息为手部与周围物体之间的相对距离数据。
可选的，加速度数据包括：加速度值和加速度方向；
相对距离数据包括：距离值、距离变化量和距离变化速度。
可选的，评估风险等级包括：将加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；
当加速度值小于第一加速度阀值时，将手部与位于手部各处方向上的周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；
当距离值之和小于第一距离阀值时，和/或，当距离值小于第二距离阀值且距离变化量大于预设的距离变化量阀值时，和/或，当距离变化速度大于距离变化速度阀值时，则确定为一级风险等级；否则，确定为无风险等级。
可选的，评估风险等级还包括：
当加速度值大于或者等于第一加速度阀值时，将在预设的第一时间阀值内，加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；将在预设的第二时间阀值内，将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较；
根据比较结果确定风险等级。
可选的，当第一次数大于第一次数阀值时，和/或，当第二次数大于第二次数阀值时，则确定为二级风险等级；
当第一次数大于预设的第三次数阀值且小于第一次数阀值时，和/或，第二次数大于预设的第四次数阀值且小于第二次数阀值时，确定为一级风险等级；
当第一次数小于第三次数阀值或第二次数小于第四次数阀值时，确定为无风险等级。
可选的，确定为一级风险等级之后还包括：当一级风险等级持续预设的第三时间阀值，则将一级风险等级升级成二级风险等级。
作为本发明实施例的第二方面，涉及一种手部防护装置，用于佩戴在手部，包括：探测模块、评估模块和提示模块；其中，探测模块与评估模块电联接；评估模块与提示模块电联接；
探测模块用于探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；
评估模块用于根据探测模块探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体伤害的风险等级；
提示模块用于根据评估模块评估出的风险等级发出相应等级的警报。
可选的，探测模块包括：距离探测单元和加速度探测单元；其中，距离探测单元用于探测手部与周围物体之间的相对距离数据作为相对运动信息；
加速度探测单元用于探测手部的加速度数据作为自身运动信息。
可选的，相对距离数据包括：距离值、距离变化量和距离变化速度；
加速度数据包括：加速度值和加速度方向。
可选的，评估模块包括：加速度比较单元、距离比较单元、等级确定单元；其中，
加速度比较单元，用于将加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；距离比较单元，用于当加速度值小于第一加速度阀值时，将手部与位于手部各处方向上的周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；
等级确定单元用于当距离值之和小于第一距离阀值时，和/或，当距离值小于第二距离阀值且距离变化量大于预设的距离变化量阀值时，和/或，当距离变化速度大于预设的距离变化速度阀值时，则确定为一级风险等级；否则，确定为无风险等级；
可选的，评估模块还包括：次数比较单元，用于当加速度值大于或者等于第一加速度阀值时，将在预设的第一时间阀值内，加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；将在预设的第二时间阀值内，将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较。
可选的，等级确定单元还用于根据比较结果确定风险等级。
可选的，等级确定单元还用于当第一次数大于第一次数阀值，和/或，当第二次数大于第二次数阀值时，则确定为二级风险等级；第一次数大于预设的第三次数阀值且小于等于第一次数阀值时，和/或，第二次数大于预设的第四次数阀值且小于等于第二次数阀值时，确定为一级风险等级；
当第一次数小于等于第三次数阀值或第二次数小于等于第四次数阀值时，确定为无风险等级。
可选的，评估模块还包括：等级升级单元，用于确定为一级风险等级之后还包括：当一级风险等级持续预设的第三时间阀值，则将一级风险等级升级成二级风险等级。
可选的，该装置还包括供电模块，供电模块为该装置提供电源，分别于探测模块、评估模块和提示模块电联接。
作为本发明实施例的第三方面，涉及一种防护手套，保护上述防护装置和手套本体，防护装置可拆卸地安装在手套本体中。
可选的，该防护手套还包括：防护条和防护块，防护条固定安装在手套本体的手指部位；防护块安装在手套本体的手背部位；
防护装置中的距离探测单元可拆卸地安装在防护条中；
防护装置中的加速度探测单元、评估模块和提示模块可拆卸地安装在防护块中。
可选的，防护条和防护块内预埋信号线和预设插口，探测模块、评估模块和提示模块通过插口可拆卸地安装在防护条和防护块中，并通过信号线连接。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的手部防护方法包括：探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；根据探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体伤害的风险等级；根据风险等级发出相应等级的警报。该方法通过对手部及其周围数据信息进行采集并综合评估判断从而发出不同等级的提示信号，解决了现有技术中被动防护的弊端，提前预警，使操作人员提前了解周围环境并提前做好防护准备。且本发明实施例提供的防护手套，将防护装置的主动信号提示与被动防护功能相互结合，更加有效地增强了对手部的保护，从而大大降低了操作中对手部伤害的概率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例一中提供的手部防护方法的流程图；
图2为本发明实施例一中提供的第一种评估手部被周围物体伤害的风险等级流程图；
图3为本发明实施例一中提供的第二种评估手部被周围物体伤害的风险等级流程图；
图4为本发明实施例二中提供的防护装置结构示意图；
图5为本发明实施例二中提供的防护装置具体结构图；
图6为本发明实施例三提供的一种具体的防护手套示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面分别对本发明实施例提供的一种手部防护方法、装置及相关防护手套的具体实施方式进行详细的说明。
实施例一
本发明实施例提供一种手部防护方法，该方法能够通过对手部及其周围数据信息进行采集并综合分析判断从而发出不同等级的提示信号，提前预警，使操作人员提前了解周围环境并提前做好防护准备。
流程参照图1所示，包括以下步骤：
S100、探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；
本发明实施例中手部的自身运动信息为手部的加速度数据，包括手部的加速度值和加速度方向；相对运动信息为手部与周围物体之间的相对距离数据，包括距离值、距离变化量和距离变化速度。
上述手部加速度数据可以通过加速度传感器测定，加速度传感器通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。加速度传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。测量到的加速度数据包括：手部的加速度值和加速度方向；通过上述加速度值可以判断出手部的动作状态，可以为：静止状态、稳定运动状态和高速运动状态等；通过加速度方向可以判断出手部的运动方向，包括：单一方向运动数据和多个方向反复运动数据等。
上述相对距离数据可以通过测距传感器或者红外传感器测得，能够实现时刻测量手部到周围物体之间的距离，并将上述的距离值进行传递，上述测距传感器还可以测量距离变化量和距离变化速度等，比如手部与周围物体之间距离的变大(小)或者距离变大(小)的速度或者距离变大(小)速度的变快(慢)等，并将上述距离变化量或者距离变化速度的信息传递出去进行处理。
从而结合上述加速度数据和相对距离数据可以判定出手部所处的多个风险情景：
风险情景一：手部处于静止、匀速运动(稳定运动)状态或者是较稳定运动状态，手部被周围物体包围，形成狭小的空间，且手部与周围物体之间所处的空间时刻变化，则手部有被夹伤的风险；
风险情景二：手部处于静止、匀速运动(稳定运动)状态或者是较稳定运动状态，手部与周围任一方向物体之间的距离时刻变化(即手部一侧有物体靠近或有障碍物)，则手部有被撞击的风险；
风险情景三：手部处于高速变化的运功状态(激烈运动状态)，手部有“强惯性”地运动有撞击周围物体的风险；
风险情景四：手部处于高速变化的运动状态(激烈运动状态)，手部与周围任一方向物体之间的距离时刻变化(即手部一侧有物体靠近或有障碍物)，则手部有被撞击的风险。
S200、根据探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体伤害的风险等级；
对探测到的信息数据的评估处理是一个复杂的过程，需要对手部与周围物体之间的距离进行分析，判断是否有障碍物接近，是否有障碍物快速运动，手部是否有剧烈反复运动等，然后与预设的各种阀值进行比对，从而判断是否发出警报，发出几级警报等。
具体流程参照图2所示，第一种评估手部被周围物体伤害的风险等级流程图包括以下步骤：
S210、将加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；当加速度值小于预设的第一加速度阀值时，执行步骤S211，和/或，执行步骤S212，和/或，执行步骤S213；
例如，预设的第一加速度阀值可以为5m/s2，如果此时获取的手部加速度值为0m/s2，则可以判断出手部处于静止或匀速运动状态(稳定状态)；如果获取的手部加速度值一直小于5m/s2，则可以规定手部处于较稳定运动状态；如果在某一时刻获取的手部加速度值大于或等于5m/s2，则可以规定手部处于高速变化的运动状态(激烈运动状态)。上述预设的第一加速度阀值可以根据操作中实际需要进行调整，本发明实施例对此不作限定。
当加速度值小于预设的第一加速度阀值时，选择距离和或任一方向距离值与预设的阀值进行比较；上述距离和与预设的距离阀值比较对应上述风险情景一(类似门夹伤的情形)；上述任一距离、距离变化量与预设的距离阀值比较和任一方向物体距离变化速度与预设的阀值比较对应上述风险情景二(类似一物体撞击到手部情景)；当加速度值大于或者等于预设的第一加速度阀值时，选择加速度值超过预设的第二加速度阀值的次数与预设的次数阀值比较或选择手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的距离阀值的次数与预设的次数阀值比较；上述加速度值超过预设的第二加速度阀值的次数与预设的次数阀值比较对应上述风险情景三(类似反复挥动锤子砸物体的情景)，上述手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的距离阀值的次数与预设的次数阀值比较对应上述风险情景四(类似砸物体时，一侧物体靠近手部的情景)。
S211、将手部与位于手部各处方向上的周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；当距离值之和小于第一距离阀值时，执行步骤S221；否则，执行步骤S222；
类似于风险情景一情况，举例说明：
例如，预设的第一距离阀值为100cm，当前有4个测距传感器，且分别对应着不同的方向(分别命名为a、b、c、d，上述方向可以是手部周围的各个方向，也可以指一个方向上不同的具体方位，本发明实施例以及下方描述内容对此不作具体限定)，在M时刻，测距传感器距离周围物体的距离分别是：a处为30cm、b处为25cm、c处为40cm、d处为35cm，通过对不同方向距离进行累加，此时距离之和为130cm；在N时刻，测距传感器距离周围物体的距离分别是：a处为32cm、b处为22cm、c处为23cm、d处为21cm，通过对不同方向距离进行累加，此时距离之和为98cm。
从M时刻到N时刻，手部与周围物体之间的距离之和从130cm变化到98cm，M时刻距离之和大于第一距离阀值；在N时刻距离之和小于第一距离阀值。
S212、将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；当距离值小于第二距离阀值且距离变化量大于预设的距离变化量阀值时，执行步骤S221；否则，执行步骤S222；
类似于风险情景二情况，举例说明：
例如，预设的第二距离阀值为20cm、预设的距离变化量阀值为3m/s，当前也为4个测距传感器，且分别对应着不同的方向(分别命名为a、b、c、d)，在P时刻，测距传感器距离周围物体的距离分别是：a处为30cm、b处为18cm、c处为40cm、d处为35cm，通过对不同方向距离进行累加，此时距离之和为123cm，但是测距传感器b探测到的距离小于20cm，且此时探测到b方向物体的距离变化量为4m/s，则手部有被b方向物体撞击的风险；在Q时刻，测距传感器距离周围物体的距离分别是：a处为25cm、b处为22cm、c处为35cm、d处为45cm，通过对不同方向距离进行累加，此时距离之和为127cm，且任一方向的距离都不小于20cm，则此刻无被撞击风险，也不要判断各个方向的物体的距离变化量。
S213、将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；当距离变化速度大于预设的距离变化速度阀值时，执行步骤S221；否则，执行步骤S222；
例如，预设的距离变化速度阀值为3.5m/s2，当前也为4个测距传感器，且分别对应着不同的方向(分别命名为a、b、c、d)，测距传感器在G时刻测得不同方向的周围物体向手部移动的距离变化速度值分别为1m/s2、1.5m/s2、3m/s2、4.2m/s2。此时，探测到任一方向的距离变化速度大于预设的距离变化速度阀值，则此时执行步骤S221，为一级风险等级。只要探测到至少一个方向的周围物体向手部移动的距离变化速度值大于预设的距离变化速度阀值，则执行步骤S221。
S221、确定为一级风险等级；
上述N时刻距离之和小于第一距离阀值，则N时刻确定为一级风险等级；上述P时刻测距传感器b探测到b方向的物体的距离小于第二距离阀值且距离变化量大于预设的距离变化量阀值，则P时刻确定为一级风险等级；G时刻，手部d方向的物体距离变化速度大于预设的阀值，则G时刻确定为一级风险等级。
S222、确定为无风险等级。
上述M时刻距离之和大于第一距离阀值，则M时刻确定为无风险等级；上述Q时刻任一测距传感器对应的方向的距离值都不小于预设的第二距离阀值，则Q时刻确定为无风险等级。
上述步骤S211和步骤S212和步骤S213只要满足其中任一条件，都能执行步骤S221，如果两个条件或者三个条件都满足，也执行步骤S221。
参照图3所示，第二种评估手部被周围物体伤害的风险等级流程图包括以下步骤：
S210、将加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；当加速度值大于等于预设的第一加速度阀值时，执行步骤S214和/或执行步骤S215；
S214、将在预设的第一时间阀值内，加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；
S216、当第一次数大于第一次数阀值，执行步骤S223；
S217、当第一次数大于预设的第三次数阀值且小于等于第一次数阀值时，执行步骤S221；
S218、当第一次数小于等于第三次数阀值时，执行步骤S222。
类似于风险情景三情况，举例说明：
例如，预设的第一时间阀值为10s，预设的第二加速度阀值为8m/s2，预设的第一次数阀值为4次、预设的第三次数阀值为3次。在10s的时间段内探测到的有效的手部加速度值的次数为10次，加速度值分别是8.28m/s2、5.8m/s2、7.88m/s2、11.28m/s2、8.58m/s2、6.68m/s2、9.38m/s2、6.5m/s2、7.6m/s2、10.58m/s2，则在预设时间10s内超过了预设的第一次数阀值8m/s2的次数为5次。
S215、将在预设的第二时间阀值内，将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较；
S216、当第二次数大于第二次数阀值时，执行步骤S223；
S217、当第二次数大于预设的第四次数阀值且小于等于第二次数阀值时，执行步骤S221；
S218、当第二次数小于等于第四次数阀值时，执行步骤S222。
类似于风险情景四情况，举例说明：
例如，预设的第二时间阀值为10s，预设的第三距离阀值为20cm，预设的第二次数阀值为5次、第四次数阀值为2次。本发明实施例同样具有4个测距传感器，且分别对应着不同的方向(分别命名为a、b、c、d)，还具有一个加速度传感器。在预设的第二时间阀值内探测到10组有效数据，具体数据结果参照表1所示。
表1
表1中4个测距传感器，且分别对应着不同的方向(分别命名为a、b、c、d)，分别对手部四个方向距离周围物体的距离进行统计，并且同时统计手部的自身加速度值。从表1中可以看出，在10s内只有3组加速度值超过了第二加速度阀值(分别是第1组、第2组和第10组)，不符合风险情景三报警的情景，但是统计到任一手部与周围物体之间的相对距离小于预设的第三距离阀值的次数大于预设的第二次数阀值，分别为第2组d方向、第3组a方向、第5组b方向、第7组c方向、第8组d方向、第9组b方向，共计6次超过了预设的第三距离阀值(20cm)，大于预设的第二次数阀值(5次)。在第2组数据中，如果手部有向d方向运动的趋势，且d方向的物体也在靠近手部，则手部有极高的被撞击风险。
S221、确定为一级风险等级；
S222、确定为无风险等级；
S223、确定为二级风险等级。
上述第一时间阀值内加速度值超过第二加速度阀值的次数5次大于预设的第一次数阀值4次，确定为二级风险等级；如果测得的是3次，则确定为一级风险等级，如果是1次则为无风险等级。上述举例说明中在第二时间阀值内，手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数大于预设的第二次数阀值，确定为二级风险等级。
S300、根据风险等级发出相应等级的警报。
风险警报可以是蜂鸣、LED灯、振动器等。警报可以分为一级提示警报和二级提示警报。例如，一级提示警报可以是蜂鸣和LED灯慢频率启动；二级提示警报可以是蜂鸣和LED灯快频率启动。本发明实施例对上述具体分为几级提示警报和如何实现提示警报不作具体限定。
在一个可选的实施例中，确定为一级风险等级之后还包括：当一级风险等级持续预设的第三时间阀值，则将一级风险等级升级成二级风险等级。
在实际操作过程中，不同的风险等级之间可以相互转换，因为不可能长期保持在不变的风险等级。例如，预设的第三时间阀值是6s，在满足一级风险等级的条件，且持续6s之后，风险等级升级。例如在N或者P时刻，继续保持一级风险等级6s后，升级成二级风险等级。因为手部周围的物体可能继续靠近手部，手部受到伤害的风险增高，随着时间的延长，风险等级也逐步提升。不满足高等级的风险等级条件，持续一定的时间会自动降级，本发明实施例对此不再做具体描述。
上述第一加速度阀值、第二加速度阀值、第一距离阀值、第二距离阀值、第三距离阀值、距离变化量阀值、距离变化速度阀值、第一次数阀值、第二次数阀值、第三次数阀值、第四次数阀值、第一时间阀值、第二时间阀值和第三时间阀值等具体数值可以根据实际操作中不同的情况进行调整，本发明实施例对此数值不作具体限定。
本发明实施例提供的上述手部防护方法解决了现有技术中被动防护的弊端，提出了一种全新的主动防护预警装置，提前预警以便于使操作人员更加快捷地了解周围环境并提前做好防护准备，而且可以根据不同等级的提示信号及时作出动作调整和规避，使手部重新回归到安全区域，从而大大降低了发生事故时受伤的概率。
实施例二
本发明实施例的第二方面，涉及一种手部防护装置，参照图4所示，该装置包括：探测模块11、评估模块12和提示模块13；其中，探测模块11与评估模块12电联接；评估模块12与提示模块13电联接；
探测模块11用于探测手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息；评估模块12用于根据探测模块探测到的自身运动信息和相对运动信息评估手部被周围物体砸中的风险等级；提示模块13用于根据评估模块评估出的风险等级发出相应等级的警报。对采集到的信息数据的评估处理是一个复杂的过程，需要对手部与周围物体之间的距离进行分析，判断是否有障碍物接近，是否有障碍物快速运动，手部是否有剧烈反复运动等，然后与预设的各种阀值进行比对，从而判断是否发出警报，发出几级警报等。
上述电联接可以是直接连接，多为通过信号线连接；也可以是间接连接，即通过虚拟信号比如网络连接等；还可以是电磁感应耦合连接，本发明实施例对此不作具体限定。
本发明实施例提供的上述手部防护装置，通过探测模块将手部的自身运动信息以及手部与周围物体之间的相对运动信息进行采集，然后通过评估模块进行综合评估判断后从而发出不同等级的提示信号，解决了现有技术中被动防护的弊端，提前预警，使操作人员提前了解周围环境并提前做好防护准备。本发明实施例解决了现有技术中被动防护的弊端，提出了一种全新的主动防护预警装置，提前预警以便于使操作人员更加快捷地了解周围环境并提前做好防护准备，而且可以根据不同等级的提示信号及时作出动作调整和规避，使手部重新回归到安全区域，从而大大降低了发生事故时受伤的概率。
在一个可选的实施例中，参照图5所示，该装置的探测模块11包括：距离探测单元111和加速度探测单元112；其中，距离探测单元111用于探测手部与周围物体之间的相对距离数据作为相对运动信息；加速度探测单元112用于探测手部的加速度数据作为自身运动信息。
距离探测单元111和加速度探测单元112的详细介绍和具体的实施方式参照实施例一中的方法部分的描述，在此不再赘述。
在一个可选的实施例中，相对距离数据包括：距离值、距离变化量和距离变化速度；加速度数据包括：加速度值和加速度方向。
在一个可选的实施例中，参照图5所示，评估模块12包括：加速度比较单元121、距离比较单元122、等级确定单元124；其中，
加速度比较单元121，用于将加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；距离比较单元122，用于当加速度值小于第一加速度阀值时，将手部与位于手部各处方向上的周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；将手部与位于手部任一方向上的周围物体向手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；等级确定单元124用于当距离值之和小于第一距离阀值时，和/或，当距离值小于第二距离阀值且距离变化量大于预设的距离变化量阀值时，和/或，当距离变化速度大于预设的距离变化速度阀值时，则确定为一级风险等级；否则，确定为无风险等级；
上述速度比较单元121、距离比较单元122、等级确定单元124的详细介绍和具体的实施方式参照实施例一中的方法部分的描述，在此不再赘述。
在一个可选的实施例中，参照图5所示，评估模块12包括：次数比较单元123用于当加速度值大于或者等于第一加速度阀值时，将在预设的第一时间阀值内，加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；将在预设的第二时间阀值内，将手部与位于手部任一方向上的周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较。
上述次数比较单元123的详细介绍和具体的实施方式参照实施例一中的方法部分的描述，在此不再赘述。
在一个可选的实施例中，上述等级确定单元124还用于根据比较结果确定风险等级。具体的可以是：当第一次数大于第一次数阀值，和/或，当第二次数大于第二次数阀值时，则确定为二级风险等级；第一次数大于预设的第三次数阀值且小于等于第一次数阀值时，和/或，第二次数大于预设的第四次数阀值且小于等于第二次数阀值时，确定为一级风险等级；当第一次数小于等于第三次数阀值或第二次数小于等于第四次数阀值时，确定为无风险等级。
在一个可选的实施例中，参照图5所示，评估模块12还包括：等级升级单元125，用于确定为一级风险等级之后还包括：当一级风险等级持续预设的第三时间阀值，则将一级风险等级升级成二级风险等级。
在一个可选的实施例中，参照图5所示，提示模块13包括：一级提示单元131和二级提示单元132；其中，一级提示单元131接收上述等级确认单元124确认的一级风险等级信号并进行一级提示警报；二级提示单元132接收上述等级确认单元124确认的二级风险等级信号并进行二级提示警报。
提示警报可以是蜂鸣、LED灯、振动器等。例如，一级提示警报可以是蜂鸣和LED灯慢频率启动；二级提示警报可以是蜂鸣和LED灯快频率启动。本发明实施例对上述具体如何提示不作具体限定。
在一个可选的实施例中，参照图4或图5所示，该装置还包括供电模块14，电模块14为该装置提供电源，分别与上述探测模块11、评估模块12和提示模块13电联接。
实施例三
本发明实施例的第三方面，涉及一种防护手套，包括上述防护装置和手套本体，其中防护装置可拆卸地安装在手套本体中。
防护装置可以捆绑在手套本体上，比如捆绑在手套本体的手腕部位；防护装置还可以制作成薄型手套形状，应用时先佩戴在手部，然后外侧穿戴上手套本体，同样可以达到相同的技术效果。上述防护装置应用寿命比手套本体长很多，手套本体损坏之后可以将手套本体替换，防护装置继续与新的手套本体结合使用。防护装置和手套本体还可以多种方式结合在一起，本发明实施例并不能全部举例说明。
上述手套本体可以是针织、缝制的手套，或者是橡胶材质的手套等，本发明实施例对手套本体的材质不作具体限定。
在一个可选的实施例中，上述防护手套还可以包括：防护条和防护块，防护条固定安装在手套本体的手指部位；防护块安装在手套本体的手背部位；防护装置中的距离探测单元可拆卸地安装在防护条中；防护装置中的加速度探测单元、评估模块、提示模块和供电模块可拆卸地安装在防护块中。
上述防护条和防护块主要材质可以是：热塑性树脂、塑料、橡胶等；防护条和防护块可以通过缝制、黏贴、熨烫等方式连接在手套本体的手指部位和手背部位。
在一个可选的实施例中，防护条和防护块内预埋信号线和预设插口，探测模块、评估模块和提示模块通过插口可拆卸地安装在防护条和防护块中，并通过信号线连接。
上述预设的插口可以是工程塑料，可以设计成沟槽滑推的连接方式，还可以带有自锁功能，且上述塑料插口外部还有防护条或者防护块，避免撞击时将上述防护装置损坏。
在一个具体的实施例中，参照图6所示，图中浅灰色部分为手套本体，深灰色长条状为安装在手套本体的手指部位的防护条和手背部位的防护块，在防护条或者防护块上嵌有工程塑料插口，手部防护装置通过工程塑料可拆卸地安装在防护条或者防护块中。
参照图6所示，手部防护装置的探测模块、评估模块和提示模块分别通过工程塑料插口可拆卸地安装在防护条或者防护块上，本发明实施例根据在操作过程中的需要，将距离探测单元(图中E所示)安装在手指部位，当然其安装位置和数量可以按照实际需求作出调整。参照图中所示，本发明实施例提供的防护手套中的距离探测单元设计位于手指的第二关节处，这样更能典型地代表手指所处的位置和所处的风险情形。加速度探测单元(图中A所示)通过上述工程塑料插口可拆卸地安装在手背部位的防护块上，将上述加速度探测单元设计在手背部位，能够更好的代表手部整体的加速度和运动方向。评估模块(图中B所示)、提示模块(图中C所示)和供电模块(图中D所示)通过上述工程塑料插口可拆卸地安装在手背部位的防护块上，当然，上述手背部位各模块的位置可以根据实际需求进行调整，本发明实施例对此不作限定。
关于上述探测模块，由于各个工种和工作环境的不同，操作者所面临的风险也不同，在防护手套的应用上，不同操作者面临的手部冲撞风险的方向和复杂性都有许多差别，因此不同的工种会有不同的设计需求，上述探测模块的位置就会按照实际的需求进行调整。原则上，冲撞风险环境越大，越复杂，需要的探测模块数量也就越多，分布的位置也需要越充分。在防护手套应用时，操作人员收到警报提示后，通过重新风险评估、调整手部的位置、调整动作姿势或动作模式，从而使操作者的工作状态重新回归到安全区域，进而从根本上降低受伤事故的概率。
图6中虚线为预埋在防护条或者防护块中的信号线，方便手部防护装置各个部位之间的电联接。当然，也可以不设置信号线，手部防护装置的各部位无线连接或者耦合连接，本发明实施例对此不作限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上述手部防护方法。
除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理(如电子)量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种手部防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
探测所述手部的自身运动信息以及所述手部与周围物体之间的相对运动信息；
根据探测到的所述自身运动信息和所述相对运动信息评估所述手部被所述周围物体伤害的风险等级；
根据所述风险等级发出相应等级的警报。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自身运动信息为所述手部的加速度数据；所述相对运动信息为所述手部与所述周围物体之间的相对距离数据。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加速度数据包括：加速度值和加速度方向；
所述相对距离数据包括：距离值、距离变化量和距离变化速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，评估所述风险等级包括：
将所述加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；
当所述加速度值小于所述第一加速度阀值时，将所述手部与位于所述手部各处方向上的所述周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体向所述手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体向所述手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；
当所述距离值之和小于所述第一距离阀值时，和/或，当所述距离值小于所述第二距离阀值且所述距离变化量大于所述距离变化量阀值时，和/或，当所述距离变化速度大于所述距离变化速度阀值时，则确定为一级风险等级；否则，确定为无风险等级。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，评估所述风险等级还包括：
当所述加速度值大于或者等于所述第一加速度阀值时，将在预设的第一时间阀值内，所述加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；将在预设的第二时间阀值内，将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较；
根据比较结果确定风险等级。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定风险等级包括：
当所述第一次数大于所述第一次数阀值时，和/或，当所述第二次数大于所述第二次数阀值时，则确定为二级风险等级；
当所述第一次数大于预设的第三次数阀值且小于等于所述第一次数阀值时，和/或，所述第二次数大于预设的第四次数阀值且小于等于所述第二次数阀值时，确定为一级风险等级；
当所述第一次数小于等于第三次数阀值或所述第二次数小于等于第四次数阀值时，确定为无风险等级。
7.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，确定为一级风险等级之后还包括：当所述一级风险等级持续预设的第三时间阀值时，则将所述一级风险等级升级成二级风险等级。
8.一种手部防护装置，用于佩戴在手部，其特征在于，包括：探测模块、评估模块和提示模块；其中，
所述探测模块与所述评估模块电联接；所述评估模块与所述提示模块电联接；
所述探测模块用于探测所述手部的自身运动信息以及所述手部与周围物体之间的相对运动信息；
所述评估模块用于根据所述探测模块探测到的所述自身运动信息和所述相对运动信息评估所述手部被所述周围物体伤害的风险等级；
所述提示模块用于根据所述评估模块评估出的所述风险等级发出相应等级的警报。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述探测模块包括：距离探测单元和加速度探测单元；其中，
所述距离探测单元用于探测所述手部与所述周围物体之间的相对距离数据作为所述相对运动信息；
所述加速度探测单元用于探测所述手部的加速度数据作为所述自身运动信息。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述相对距离数据包括：距离值、距离变化量和距离变化速度；
所述加速度数据包括：加速度值和加速度方向。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述评估模块包括：加速度比较单元、距离比较单元、等级确定单元；其中，
所述加速度比较单元，用于将所述加速度值与预设的第一加速度阀值进行比较；
所述距离比较单元，用于当所述加速度值小于所述第一加速度阀值时，将所述手部与位于所述手部各处方向上的所述周围物体之间的距离值之和与预设的第一距离阀值进行比较；将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体之间的距离值与第二距离阀值进行比较并将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体向所述手部移动的距离变化量与预设的距离变化量阀值进行比较；将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体向所述手部移动的距离变化速度与预设的距离变化速度阀值进行比较；
所述等级确定单元，用于当所述距离值之和小于所述第一距离阀值时，和/或，当所述距离值小于所述第二距离阀值且所述距离变化量大于预设的距离变化量阀值时，和/或，当所述距离变化速度大于所述距离变化速度阀值时，则确定为一级风险等级；否则，确定为无风险等级。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：
所述评估模块还包括：次数比较单元，用于当所述加速度值大于或者等于所述第一加速度阀值时，将在预设的第一时间阀值内，所述加速度值大于或者等于预设的第二加速度阀值的第一次数与预设的第一次数阀值、第三次数阀值比较；将在预设的第二时间阀值内，将所述手部与位于所述手部任一方向上的所述周围物体之间的距离值小于预设的第三距离阀值的第二次数与预设的第二次数阀值、第四次数阀值比较；
所述等级确定单元还用于根据比较结果确定风险等级。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述等级确定单元还用于：
当所述第一次数大于所述第一次数阀值，和/或，当所述第二次数大于所述第二次数阀值时，则确定为二级风险等级；
当所述第一次数大于预设的第三次数阀值且小于等于所述第一次数阀值时，和/或，所述第二次数大于预设的第四次数阀值且小于等于所述第二次数阀值时，确定为一级风险等级；
当所述第一次数小于等于第三次数阀值或所述第二次数小于等于第四次数阀值时，确定为无风险等级。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述评估模块还包括：等级升级单元，用于在所述等级确定单元确定为一级风险等级之后，当所述一级风险等级持续预设的第三时间阀值，则将所述一级风险等级升级成二级风险等级。
15.如权利要求8-14任一所述的装置，其特征在于，还包括：供电模块，所述供电模块为所述装置提供电源，分别与所述探测模块、所述评估模块和所述提示模块电联接。
16.一种防护手套，其特征在于，包括如权利要求7-14任一所述的防护装置和手套本体，其中，所述防护装置可拆卸地安装在所述手套本体中。
17.如权利要求16所述的防护手套，其特征在于，还包括：防护条和防护块，所述防护条固定安装在所述手套本体的手指部位；所述防护块安装在所述手套本体的手背部位；
所述防护装置中的距离探测单元可拆卸地安装在所述防护条中；
所述防护装置中的加速度探测单元、评估模块和提示模块可拆卸地安装在所述防护块中。
18.如权利要求17所述的防护手套，其特征在于，所述防护条和所述防护块内预埋信号线和预设插口，所述探测模块、评估模块和提示模块通过所述插口可拆卸地安装在所述防护条和所述防护块中，并通过所述信号线连接。
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