[发明专利]一种皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及纺织测量技术领域中的纺织面料的摩擦性能测试领域，特别是涉及一种基于多轴力三维同步运动平台的皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置。

背景技术

日常生活中，纺织品是人类最亲密的接触伙伴，人体皮肤与纺织品在接触过程中有滑移运动、扭转(因织物与皮肤接触时发生相对旋转而产生)或相对运动趋势时便产生摩擦，具有不可回避性。二者间的接触摩擦随时、随地发生，且随外界环境、接触状态而异，如湿态摩擦、热摩擦、曲面摩擦、捏持摩擦、扭转摩擦等。在一定程度上，皮肤/纺织品间的接触摩擦对纺织品的接触舒适性(也称触觉舒适性)，甚至防褥疮、防压力溃疡等功能纺织品的功效具有决定性作用，如人体持续运动过后大量排汗造成皮肤与织物间粘附、摩擦作用增强而引起的人体不适感，或皮肤/纺织品间的不适/过度摩擦引起人体皮肤擦伤、起泡等不同程度的损伤。由于纺织品是具有丰富纹理结构的纤维集合体，表面纹理甚至集合体在小应力作用下易于变形，以致皮肤与其接触的摩擦行为有别于两刚性物体间或均质平滑柔性体间的摩擦，不仅偏离经典摩擦定律，且伴随接触压力、接触方式甚至环境温湿度的变化而变化。总之，无论是哪一类纺织品，当其与人体皮肤接触并发生相对滑动时，其摩擦行为会涉及到两类力学机制：一是粘附摩擦，为平行于接触面的切向作用效应；二是形变摩擦，是因纺织品及皮肤表面的不平整性而产生的接触、滑移过程中的震动效应。这就涉及摩擦行为发生时接触力的动态性和运动方式的任意性。因此，不固定接触压力，测量在匀速或变速动态接触运动过程中摩擦作用的变化，无论是摩擦作用力，还是摩擦扭转作用，才能真实反映人体皮肤/纺织品间的接触摩擦状态，这对表征纺织品的使用性能具有十分重要的意义。

目前国内外对皮肤/纺织品实际接触时的摩擦测试装置研究并不多见。比较成熟且已商业化的测试系统是日本学者Kawabata开发的织物风格测试仪系列的KES-FB4表面性能试验仪[Kawabata，1996]，该试验仪主要考查静态摩擦行为，采用模拟人手指纹的阵列钢丝探头与织物表面间相对滑动得到摩擦系数在位移上的变化曲线，在测试过程中给予恒定压力(50CN)，忽略了人伴随滑动难易而改变接触压力的动态性，且采用的一维传感器无法同时记录二者接触界面法向和切向作用力的实时变化；同时，中国专利(专利公开号：CN102175600A，公开日期：2011.09.07)《一种检测织物与皮肤间摩擦性能的装置及方法》中提供一种基于二维压力传感器下检测的织物与皮肤间摩擦性能装置及方法，所提装置虽然能准确检测在常预加张力作用下的织物/皮肤间干态和湿态摩擦性能，但无法测试出由织物表面不平整性导致的接触力或压力变化及由此产生的粘滑现象，也不能测试织物-皮肤间任意方向相对运动时形成的摩擦、扭转作用；另外，中国专利(专利公开号：CN 2805698Y，公开日期：2005.8.16)《皮肤摩擦特性专用测试装置》，采用可更换测试材料(如假肢接受腔材料、纺织材料、劳动体育用品材料)的触头与人体或动物皮肤在体、离体之间往复移动，通过三维力传感器实时测试在不同作用力和速度下的摩擦力和摩擦系数，但该装置仅可测量皮肤与纺织材料间往复式移动下的摩擦运动，不能涵盖人体皮肤与织物接触时的多方向性(单向、往复和旋转式)摩擦运动，无法进行多种接触、运动方式下的摩擦作用和摩擦扭转测试。综上所述，不难看出，现有的基于皮肤/纺织品间接触摩擦的测试装置，并不能反映皮肤与纺织品接触、滑动时产生的摩擦现象，无论是任意运动方向下的摩擦作用力，还是扭转摩擦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置，既能实时测试接触滑动过程中摩擦力、压力、力矩作用，又能真实反映皮肤/纺织品间多向接触摩擦运动过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种皮肤纺织品生物摩擦动态测量装置，包括测试底座，所述测试底座后部固定有立座；所述测试底座前部安装第一滑台和第二滑台；所述第一滑台安装在所述第二滑台的移动面板上；所述第一滑台上还安装有测试面板；所述立座正面设有可上下移动的安装面板；所述安装面板上固定有测试触头；所述测试触头位于所述测试面板上方；所述测试触头与安装面板之间安装有多轴力/力矩传感器；所述多轴力/力矩传感器通过供电盒与PC机数据处理系统相连；所述第一滑台通过第一传动机构使所述测试面板左右移动；所述第二滑台通过第二传动机构使所述移动面板前后移动；所述安装面板通过第三传动机构上下移动。