CN115342684B - 一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，包括：手臂套件：包括上臂束紧套，肘部充气套件，气动控制装置；肩部固定装置：一端固定于射击手臂肩部，另一端穿过另一侧手臂腋下后穿回肩套带环并使用魔术贴贴合进行紧束；手套启动装置：手套启动装置内置压力应变片及蓝牙模块，用于向本发明气动控制装置发送开关控制信号。本发明使得单手持枪射击过程中手腕部与肘部关节转动自由度受到约束，同时气动肌肉组件对使用人员三角肌进行辅助拉紧以提供稳定拉力，本发明在一定程度上起到持手枪稳定射击和缓解手臂疲劳作用，适合单手持枪射击的情况。

Description

一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置

技术领域

本发明属于警用装备技术领域，具体涉及一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置。

背景技术

在警察单手持手枪射击过程中，常会由于长时间肌肉发力而导致持枪手臂肌肉疲劳，同时会由于手臂关节的抖动造成射击稳定性和精确射击能力降低，因此减小警察持手枪射击过程中手臂关节的抖动和手臂肌群的发力，对于缓解手臂肌肉疲劳和提高手枪射击精度具有重要应用价值。

国外的手枪射击稳定装置多采用刚性手枪枪套结构，通过枪套将手枪与射手手臂连接以稳定射击，通用性较差，在射击之前需进行枪套的安装，操作便捷性较差，由于采用刚性结构将人体与枪械进行连接，会对射手任务动作的灵活性造成显著影响。国内对用于手枪射击稳定性的可穿戴装置的研究较少，耿子晔等在穿戴式手枪射击稳定装置动力学仿真研究(10.3969/j.issn.1674-8085.2019.05.012)中设计的一款手枪稳定装置，装置需安装于固定平台之上，对手枪射击过程中后坐力进行部分抵消，但该装置需指定操作平台、无法执行任务时使用、更适合训练，且由于未设置明显阻尼装置，主要阻尼功能由人体关节完成，这在一定程度上增加了关节负担，且该装置仅考虑手腕关节，未考虑肘关节的抖动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于单手持手枪瞄准和射击过程中的柔性可穿戴装置，可以在一定程度上缓解手臂肌肉疲劳，也不影响警察射击过程中关节的灵活性和其他任务动作。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，包括：

肩部固定装置，用于将柔性可穿戴装置固定穿戴于人体之上；

手臂套件，设有上臂套件、肘部充气套件和气动控制装置；

上臂套件和肘部充气套件分别用于穿戴于人体射击侧手臂的上臂和肘部；

气动控制装置设有充气模块、气动肌肉束组、拉力检测模块，气路转接模块；

所述气动肌肉束组设置在上臂套件和肘部充气套件之间，用于在充气状态下对射击手臂进行辅助拉紧以缓解射击手臂三角肌疲劳；

气路转接模块，连接在肘部充气套件和气动肌肉束组，用于肘部充气套件和气动肌肉束组之间气路的连接、导通和对气动肌肉束组的放气；

拉力检测模块，用于检测气动肌肉束组的拉力，以控制气动肌肉束组内的气压维持于稳定范围；

所述充气模块用于对肘部充气套件和气动肌肉束组进行充气，肘部充气套件在充气状态下限制使用者肘部自由度；

手套启动装置，作为气动控制装置的启动开关，用于控制气动控制装置的启动关闭，同时对穿戴者腕部自由度进行限制。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明主体采用柔性材料，且使用时只需穿戴于人体手臂之上即可，无需安装于指定操作平台。同时与现有的枪套式手枪稳定装置相比，本发明对手枪型号无要求限制，此外，本发明的柔性材料可有效保持警察携带手枪执行任务及持枪射击过程中手臂动作的灵活性。

(2)本发明通过限制手腕关节自由度、肘关节自由度、为手臂提供稳定大小的拉力，在有效提高射击稳定性的同时，显著缓解了射击手臂的肌肉疲劳。

(3)本发明中的微型拉力传感器可以通过其支架在肩套上旋转角度，将本装置镜像对称穿戴即可满足左、右利手射手的使用。

附图说明

图1本发明柔性可穿戴装置示意图。

图2本发明的手臂套件爆炸图。

图3本发明的肩部固定装置爆炸图。

图4本发明的手套启动装置爆炸图。

图5本发明的气动组件控制流程图。

图6本发明的柔性可穿戴装置人体穿戴示意图。

图7本发明的柔性可穿戴装置持枪射击演示的侧视图。

附图标记说明：

100-手臂套件，200-肩部固定装置，300-手套启动装置，101-微型隔膜充气泵，102-充气泵固定件，103-铆钉一，104-铆钉二，105-铆钉三，106-软管一，107-肘部充气套，108-软管二，109-微型压力控制阀，110-软管三，111-组合管，112-软管四，113-软管五，114-软管六，115-软管七，116-气动肌肉束一，117-气动肌肉束二，118-气动肌肉束三，119-气动肌肉束四，120-软管八，121-软管九，122-软管十，123-软管十一，124-上臂套，125-拉力传感器连接装置，126-微型拉力传感器，127-拉力传感器支架，128-铆钉四，129-铆钉五，130-铆钉六，131-铆钉七，132-铆钉八，133-软管十二，134-微型电磁阀，201-肩套，202-弹性带，203-弹性带带环，301-手套本体，302-薄膜压力应变片。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

本实施例的一种用于提高手枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，包括手臂套件100，肩部固定装置200，手套启动装置300；

所述手臂套件包括上臂套124、肘部充气套件107和气动控制装置；

所述气动控制装置包括微型隔膜充气泵组件、微型压力控制阀109、气动肌肉束组、微型拉力传感器组件、微型电磁阀134及一系列管路组成；

所述微型隔膜充气泵组件包括微型隔膜充气泵101和充气泵固定件102组成，充气泵固定件102通过铆钉一103、铆钉二104、铆钉三105将充气泵固连于肩套201之上，使用软管一106将充气泵101出气孔与肘部充气套107相连，其中肘部充气套107紧束于手臂肘部。

所述肘部充气套件出气孔通过软管二108与微型压力控制阀109进气孔相接，压力控制阀109出气孔经软管三110与组合管111进气孔相连，组合管111为一入多出的管路(本实施例中采用五出)，组合管111的其中四个出气孔使用软管四、五、六、七(112、113、114、115)分别与气动肌肉束一、二、三、四(116、117、118、119)一端相连，气动肌肉束一、二、三、四(116、117、118、119)另一端分别使用软管八、九、十、十一(120、121、122、123)与拉力传感器连接装置125相连，微型拉力传感器126另一端使用强力胶固定在拉力传感器连接装置125上；

所述微型拉力传感器组件包括微型拉力传感器126、拉力传感器支架127组成，使用铆钉四、五、六、七(128、129、130、131)将微型拉力传感器126固定连接于肩套201之上；

所述拉力传感器支架127由两部分组成，其间使用铆钉八132进行连接，可确保拉力传感器支架127与肩套201之间可以进行旋转。

所述微型电磁阀134经软管十二133与组合管111的第五出气孔相连。

所述微型压力控制阀109、微型电磁阀134、组合管111与上臂套贴合面均使用胶水粘贴于上臂套124之上，各肌肉束一端通过软管与组合管连接后使用铁丝或金属扎带进行紧束并穿过上臂套124进行位置固定；

所述各气动元件使用软管相连后均使用铁丝或金属扎带进行缠绕紧束，以保证气路密封性。

所述肩部固定装置由肩套201、弹性带202及带环203组成，其中弹性带202无魔术贴一端与肩套201后部进行缝合连接，同时带环203缝合于肩套201前部。弹性带202经背后绕腋下，在前胸处穿过带环203拉紧后使用魔术贴进行贴合，以保证肩套201稳定贴合于人体肩部。

所述手套启动装置，包括手套本体301与薄膜压力应变片302，其中薄膜压力应变片302测力部分粘贴于手套本体301外部虎口处，使用中手套本体301在手腕处进行紧束，对人体腕关节自由度进行限制，以保证射击过程中手腕关节的稳定性。其压力应变片302模块与蓝牙模块相连，将采集到的信号处理后作为启停信号经蓝牙模块发送至气动控制装置(设有微处理器，图中未示出，微处理器接受信号，用于控制隔膜充气泵101和微型电磁阀134开关)。

图6和图7演示了本柔性可穿戴装置穿戴于人体后的示意图，首先将肩部套件贴合于使用者肩部，将弹性带自使用者腋下穿过，紧束于胸前，手臂依次穿过上臂套、肘部充气套，并佩戴手套，其中上臂套移动至上臂，肘部充气套移动至肘部，佩戴完成。

本发明中气动肌肉控制装置的控制机理在于：使用者在持手枪准备射击时，手部虎口处的薄膜压力应变片受压产生信号，经信号处理后产生启动电信号控制微型隔膜充气泵电路接通进行工作，隔膜充气泵经软管一对肘部充气套进行充气，气套产生径向膨胀对肘部产生紧束，稳定使用者肘部运动，当其内气压达到压力控制阀109的导通阈值之后，压力控制阀109导通，此时对启动肌肉束组进行充气，充气后的气动肌肉产生径向膨胀，轴向收缩，在上臂与肩部之间产生拉力。过大过小的拉力均达不到理想稳定射击的目的，过小的拉力不能较好释放三角肌，过大的拉力会改变手臂角度，难以准确瞄准，经研究发现5～10N拉力可较好释放手臂三角肌发力，降低三角肌处肌肉激活度，缓解手臂肌肉疲劳，提高佩戴者单手持手枪射击舒适性，以此设置气动肌肉拉力的最低和最高阈值，使用微型拉力传感器对气动肌肉束组产生的拉力进行测量，当拉力小于设定阈值之后，拉力传感器将检测的拉力值传递给处理器，处理器产生控制信号使充气泵继续充气；当拉力大于设定阈值之后，处理器产生控制信号使充气泵停止工作，同时产生信号控制微型电磁阀出气孔接通，对气动肌肉束组进行放气，这样可以将拉力始终维持在预设值左右。射击结束后，佩戴者收回手枪，虎口处压力解除，控制单元产生信号将电磁阀出气孔接通并关闭充气泵电源，此时气动肌肉束组充分放气，肘部充气套内部残余气体经使用者主动按压进行排气，一次使用过程结束，所设计的拉力传感器支架使得拉力传感器可基于肩套旋转方向，由于肩套、手套等单元均为对称结构，所以对管路进行重新连接后可以适配不同左、右利手使用者。

射击过程中本装置对穿戴者手腕及肘关节转动自由度进行限制，提高佩戴者持枪射击手臂的稳定性；同时上臂套对使用者肱二头、肱三头肌进行辅助束紧，对该处肌肉肌力产生均衡分散作用，这在一定程度上改善了该处肌肉受力并缓解肌肉疲劳；此外气动肌肉在上臂及肩部之间产生预设拉力对手臂进行拉紧，该拉力在一定程度上克服了手臂及枪支重力，极大程度上降低了人体三角肌发力，缓解了三角肌疲劳。总体设计使得持枪臂主要肌群受力更加均匀，最大肌肉激活度有效降低，持枪臂更加稳定，穿戴者可以更舒适、稳定地射击。

本发明基于以上原理进行设计，使得穿戴者手臂主要发力肌肉得以释放，最大肌肉激活度有效降低，有效缓解了穿戴者双手持枪射击过程中主要发力手臂肌肉疲劳。此外，本专利为柔性穿戴装置，且各气动元件体积小、重量轻，结构简单，具有良好的携行性和操作简便性，确保穿戴者在执行任务过程中的动作灵活性。

Claims (5)

1.一种用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，其特征在于，包括：

肩部固定装置，用于将柔性可穿戴装置固定穿戴于人体之上；

手臂套件，设有上臂套件、肘部充气套件和气动控制装置；

上臂套件和肘部充气套件分别用于穿戴于人体射击侧手臂的上臂和肘部；

气动控制装置设有充气模块、气动肌肉束组、拉力检测模块，气路转接模块；

所述气动肌肉束组设置在上臂套件和肘部充气套件之间，用于在充气状态下对射击手臂进行辅助拉紧以缓解射击手臂三角肌疲劳；

气路转接模块，连接在肘部充气套件和气动肌肉束组，用于肘部充气套件和气动肌肉束组之间气路的连接、导通和对气动肌肉束组的放气；

拉力检测模块，用于检测气动肌肉束组的拉力，以控制气动肌肉束组内的气压维持于稳定范围；

所述充气模块用于对肘部充气套件和气动肌肉束组进行充气，肘部充气套件在充气状态下限制使用者肘部自由度；

手套启动装置，作为气动控制装置的启动开关，用于控制气动控制装置的启动关闭，同时对穿戴者腕部自由度进行限制；

所述气路转接模块包括压力控制阀、组合管、电磁阀；

所述压力控制阀的进气口通过软管与肘部充气套件相连，出气口通过软管与组合管进气口相连，组合管的多个出气口分别与气动肌肉束组和电磁阀相连；当肘部充气套件充气压力达到压力控制阀的导通压力时，压力控制阀导通并通过组合管对气动肌肉束组进行充气；当拉力检测模块检测到气动肌肉束组拉力达到设定最大拉力阈值时，电磁阀开启，同时控制隔膜充气泵关闭，通过组合管对气动肌肉束组进行放气，当拉力检测模块检测到气动肌肉束组拉力达到设定最小拉力阈值时，电磁阀关闭，同时控制隔膜充气泵启动对气动肌肉束组进行充气。

2.根据权利要求1所述的用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，其特征在于，所述充气模块采用隔膜充气泵，隔膜充气泵通过固定件固定在肩套之上，隔膜充气泵通过软管与肘部充气套件相连。

3.根据权利要求1所述的用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，其特征在于，所述拉力检测模块采用拉力传感器，拉力传感器通过连接件与气动肌肉束组相连，拉力传感器通过支架与肩部固定装置铰接。

4.根据权利要求1所述的用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，其特征在于，所述手套启动装置包括手套本体与薄膜压力应变片，所述薄膜压力应变片测力部分粘贴于手套本体外部虎口处，使用中手套本体在使用者手腕处进行紧束，对人体腕关节自由度进行限制，以保证射击过程中手腕关节的稳定性。

5.根据权利要求1所述的用于提高单手持枪射击稳定性的柔性可穿戴装置，其特征在于，所述肩部固定装置包括肩套、弹性带及带环，其中弹性带与肩套后部进行缝合连接，同时带环缝合于肩套前部；使用时先将肩套贴合于人体肩部，弹性带由背部经左侧腋下穿过后于人体胸部穿过带环并以魔术贴紧密贴合。