Name: measurement of the hand transmitted vibration of the human hand arm system during operation of a hand tractor
Uploaded: 2021-06-16T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of the Hand Transmitted Vibration of the Human Hand Arm System During Operation of a Hand Tractor at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Natural Science Foundation of Chongqing, Kina (cstc2019jcyj-msxmX0046), projektet fra Chongqing Education Commission of China (KJQN202001127) og projektet fra Banan District Science and Technology Commission, Chongqing, Kina (2020TJZ010). Forfatterne vil gerne takke prof. Yan Yang for at levere teststedet. Vi er også taknemmelige for Dr. Jingshu Wang og Dr. Jinghua Ma for deres vejledning i at bruge vibrationsmålingsinstrumentering. Tak skal også til emnerne for deres helhjertede samarbejde under forsøgene.

Alle procedurer blev godkendt af Den Etiske Komité for Chongqing University of Technology, og hvert emne gav skriftligt informeret samtykke forud for deltagelse i denne undersøgelse.
1. Forberedelse af håndtraktorer
<ol><li>Sørg for, at håndtraktoren udsættes for ordentlige testbetingelser med en fuld brændstoftank, uden boltes løshed og uden andre mekaniske fejl, der ville resultere i unormale vibrationer. BEMÆRK: Specifikationerne for den håndtraktor, der anvendes i dette fors...

<ol>
	<li>Ahmadian, H., Hassan-Beygi, S. R., Ghobadian, B., Najafi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ANFIS+modeling+of+vibration+transmissibility+of+a+power+tiller+to+operator.">ANFIS modeling of vibration transmissibility of a power tiller to operator.</a> Applied Acoustics. 138, 39-51 (2018).</li><li>Heaver, C., Goonetilleke, K. S., Ferguson, H., Shiralkar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand-arm+vibration+syndrome:+a+common+occupational+hazard+in+industrialized+countries.">Hand-arm vibration syndrome: a common occupational hazard in industrialized countries.</a> Journal of Hand Surgery. 36 (5), 354-363 (2011).</li><li>Geethanjali, G., Sujatha, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+Biomechanical+Response+of+Human+Hand-Arm+to+Random+Vibrations+of+Steering+Wheel+of+Tractor.">Study of Biomechanical Response of Human Hand-Arm to Random Vibrations of Steering Wheel of Tractor.</a> Molecular &amp; Cellular Biomechanics. 10 (4), 303-317 (2013).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ISO+5349-1:+Mechanical+Vibration:+Measurement+and+Evaluation+of+Human+Exposure+to+Hand+Transmitted+Vibration+Part+1:+General+requirements.">ISO 5349-1: Mechanical Vibration: Measurement and Evaluation of Human Exposure to Hand Transmitted Vibration Part 1: General requirements.</a> International Organization for Standardization. , (2001).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ISO5349-2:+Mechanical+vibration-+Measurement+and+evaluation+of+human+exposure+to+hand-transmitted+vibration.+Part+2:+Practical+guidance+for+measurement+at+the+workplace.">ISO5349-2: Mechanical vibration- Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration. Part 2: Practical guidance for measurement at the workplace.</a> International Organization for Standardization. , (2001).</li><li>Besa, A. J., Valero, F. J., Su&#241;er, J. L., Carballeira, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+the+mechanical+impedance+of+the+human+hand-arm+system:+The+influence+of+vibration+direction,+hand-arm+posture+and+muscle+tension.">Characterisation of the mechanical impedance of the human hand-arm system: The influence of vibration direction, hand-arm posture and muscle tension.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 37 (3), 225-231 (2007).</li><li>Marcotte, P., Aldien, Y., Boileau, P. &. #. 2. 0. 1. ;., Rakheja, S., Boutin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+handle+size+and+hand-handle+contact+force+on+the+biodynamic+response+of+the+hand-arm+system+under+zh-axis+vibration.">Effect of handle size and hand-handle contact force on the biodynamic response of the hand-arm system under zh-axis vibration.</a> Journal of Sound and Vibration. 283 (3-5), 1071-1091 (2005).</li><li>Pan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationships+between+hand+coupling+force+and+vibration+biodynamic+responses+of+the+hand-arm+system.">The relationships between hand coupling force and vibration biodynamic responses of the hand-arm system.</a> Ergonomics. 61 (6), 818-830 (2018).</li><li>Dong, R. G., Rakheja, S., Schopper, A. W., Han, B., Smutz, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand-transmitted+vibration+and+biodynamic+response+of+the+human+hand-arm:+a+critical+review.">Hand-transmitted vibration and biodynamic response of the human hand-arm: a critical review.</a> Critical Reviews In Biomedical Engineering. 29 (4), 393-439 (2001).</li><li>Marchetti, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+on+the+vibration+transmissibility+of+the+human+elbow+subjected+to+hand-transmitted+vibration.">An investigation on the vibration transmissibility of the human elbow subjected to hand-transmitted vibration.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 62, 82-89 (2017).</li><li>McDowell, T. W., Welcome, D. E., Warren, C., Xu, X. S., Dong, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+hand-transmitted+vibration+exposure+from+motorized+forks+used+for+beach-cleaning+operations.">Assessment of hand-transmitted vibration exposure from motorized forks used for beach-cleaning operations.</a> Annals of Work Exposures and Health. 57 (1), 43-53 (2013).</li><li>Tony, B. J. A. R., Alphin, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+analysis+to+assess+the+biomechanical+behavior+of+a+finger+model+gripping+handles+with+different+diameters.">Finite element analysis to assess the biomechanical behavior of a finger model gripping handles with different diameters.</a> Biomedical Human Kinetics. 11 (1), 69-79 (2019).</li><li>Tony, B. J. A. R., Alphin, M. S., Velmurugan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+handle+shape+and+size+to+reduce+the+hand-arm+vibration+discomfort.">Influence of handle shape and size to reduce the hand-arm vibration discomfort.</a> Work. 63 (3), 415-426 (2019).</li><li>Dewangan, V. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+hand-transmitted+vibration+of+a+hand+tractor+used+in+three+operational+modes.">Characteristics of hand-transmitted vibration of a hand tractor used in three operational modes.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 39 (1), 239-245 (2009).</li><li>Kalra, M., Rakheja, S., Marcotte, P., Dewangan, K. N., Adewusi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+coupling+forces+at+the+power+tool+handle-hand+interface.">Measurement of coupling forces at the power tool handle-hand interface.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 50, 105-120 (2015).</li><li>Gurram, R., Rakheja, S., Gouw, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+hand+grip+pressure+distribution+and+EMG+of+finger+flexor+muscles+under+dynamic+loads.">A study of hand grip pressure distribution and EMG of finger flexor muscles under dynamic loads.</a> Ergonomics. 38 (4), 684-699 (1995).</li><li>Tarabini, M., Saggin, B., Scaccabarozzi, D., Moschioni, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hand-arm+mechanical+impedance+in+presence+of+unknown+vibration+direction.">Hand-arm mechanical impedance in presence of unknown vibration direction.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 43 (1), 52-61 (2013).</li><li>Aatola, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmission+of+vibration+to+the+wrist+and+comparison+of+frequency+response+function+estimators.">Transmission of vibration to the wrist and comparison of frequency response function estimators.</a> Journal of Sound and Vibration. 131 (3), 497-507 (1989).</li><li>Kihlberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodynamic+response+of+the+hand-arm+system+to+vibration+from+an+impact+hammer+and+a+grinder.">Biodynamic response of the hand-arm system to vibration from an impact hammer and a grinder.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 16 (1), 1-8 (1995).</li><li>Gurram, R., Rakheja, S., Gouw, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibration+transmission+characteristics+of+the+human+hand-arm+and+gloves.">Vibration transmission characteristics of the human hand-arm and gloves.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 13 (3), 217-234 (1994).</li><li>Burstr&#246;m, A. S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmission+of+vibration+energy+to+different+parts+of+the+human+hand-arm+system.">Transmission of vibration energy to different parts of the human hand-arm system.</a> Int Arch Occup Environ Health. 70 (3), 199-204 (1997).</li><li>Hartung, E., Dupuis, H., Scheffer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+grip+and+push+forces+on+the+acute+response+of+the+hand-arm+system+under+vibrating+conditions.">Effects of grip and push forces on the acute response of the hand-arm system under vibrating conditions.</a> International Archives of Occupational and Environmental Health. 64 (6), 463-467 (1993).</li><li>Pope, M. H., Magnusson, M., Hansson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+upper+extremity+attenuates+intermediate+frequency+vibrations.">The upper extremity attenuates intermediate frequency vibrations.</a> Journal of Biomechanics. 30 (2), 103-108 (1997).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ISO+8041-1:+Human+response+to+vibration-Measuring+instrumentation.">ISO 8041-1: Human response to vibration-Measuring instrumentation.</a> International Organization for Standardization. , (2017).</li><li>Ying, Y. B., Zhang, L. B., Xu, F., Dong, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibratory+characteristics+and+hand-transmitted+vibration+reduction+of+walking+tractor.">Vibratory characteristics and hand-transmitted vibration reduction of walking tractor.</a> Transactions Of The ASAE. 41 (4), 917-922 (1998).</li><li>Dewangan, K. N., Tewari, V. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+vibration+transmission+in+the+hand-arm+system+and+subjective+response+during+field+operation+of+a+hand+tractor.">Characteristics of vibration transmission in the hand-arm system and subjective response during field operation of a hand tractor.</a> Biosystems Engineering. 100 (4), 535-546 (2008).</li><li>Xu, X. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrations+transmitted+from+human+hands+to+upper+arm,+shoulder,+back,+neck,+and+head.">Vibrations transmitted from human hands to upper arm, shoulder, back, neck, and head.</a> International Journal of Industrial Ergonomics. 62, 1-12 (2017).</li></ol>

Protokollen i denne undersøgelse blev etableret på grundlag af HTV-standarderne4,5,24og blev udviklet som standardtrin til måling af HTV i det menneskelige håndarmssystem under drift af en håndtraktor i stationær stand. Denne tilstand er den mest stabile tilstand af håndtraktoren for at hjælpe med at sikre pålidelig måling af de vibrationer, der faktisk overføres til hånden og armen. Det variable interval, der anses ...

Håndtraktorer, også kendt som kraftfræsere, anvendes i vid udstrækning i udviklingslandene til jordforberedelse af små marker. En håndtraktors feltdrift indebærer, at man går bag maskinen og holder sine håndtag for at styre dens bevægelse. Operatørerne af håndtraktorer udsættes for høje vibrationsniveauer, som kan tilskrives den lille encylindrede motor og mangel på affjedringssystem for håndtraktorer1. Hånd-arm vibrationssyndromet (HAVS)2 kan være forårsaget af lang periode udholdenhed fra vibrationer, navngivne hånd transmitteret vibration (HTV), som genereres af hånden traktor og modtages af operatørens hænder. For at vurdere de sundhedsrisici, der er forbundet med operatørernes udsættelse for håndtraktorers HTV, er det nødvendigt at fastlægge en metode til måling af hånd-arm-systemets vibrationsrespons.
Hånd-arm-systemet er sammensat af knogler, muskler, væv, vener og arterier, sener og hud3, og den direkte måling af HTV udgør mange problemer. De relevante internationale standarder4,5 indeholder retningslinjer for måling af vibrationernes alvorlighed i umiddelbar nærhed af hånden, herunder koordinatsystemet for hånden, placering og montering af accelerometre, målevarighed, kabelstikproblemer osv. Standarderne tager dog ikke højde for iboende variabler, såsom grebskraften, hånd- og armstillingen, individuelle faktorer osv.. Disse faktorer er blevet undersøgt grundigt under en lang række vibrationsudsendelser og testbetingelser 6 ,7,8,9,10,11,12,13, men resultaterne fra forskellige efterforskere er ikke i god overensstemmelse. Mange af disse faktorer er ikke blevet tilstrækkeligt forstået til at blive indarbejdet i standardmetoder. Denne begrænsning skyldes til dels kompleksiteten i det menneskelige hånd-arm-system, testbetingelserne og forskellene i de anvendte forsøgs- og måleteknikker.
Desuden blev de fleste af de tidligere målinger af HTV udført under omhyggeligt kontrollerede forhold med idealiserede vibrationsudsendelser, grebskraft og posturale forhold. Resultaterne og de eksperimentelle procedurer for disse målinger kan derfor ikke rigtig gentage den virkelige verden, såsom driftsbetingelserne for håndtraktorer. Desuden er der kun gjort en begrænset indsats for at undersøge HTV for håndtraktorer med feltmålinger. Disse målinger blev udført ved hjælp af accelerometre fastgjort til operatørens håndled, arm, bryst og hoved for at måle helkropsvibrationen under traktorens transportforhold1eller under betingelserne for at vippe i et flisebelagt felt og puddling i et nedsænket felt med forskellige niveauer af motorhastigheder14. Effekten af greb kraft, som kunne være en afgørende faktor for HTV7,8, var ikke isoleret. Disse metoder er derfor uegnede som standardiserede måleprocedurer på grund af operatørens forskellige tvungne arbejdsstillinger under landbruget tilskrives de barske miljøforhold.
Den nuværende forskning blev udført for at bidrage til etableringen af pålidelige og repeterbare procedurer for HTV-måling af håndtraktorer i stationær tilstand. Figur 1 viser det skematiske diagram over forsøgsdesignet. En håndtraktor fremstillet i Kina og almindeligt anvendt af kinesiske landmænd blev ansat, og ti forskere blev valgt som emner for undersøgelsen. Syv lette piezoelektriske accelerometre, der var fastgjort til traktor-hånd-arm-systemet, blev brugt til at måle vibrationerne. Et omdrejningstæller og to tyndfilmstryksensorer overvågede motorens hastighed og grebskraft under testen. Forsøgspersonerne var forpligtet til sekventielt at betjene håndtraktoren ved bestemte motorhastigheder og med specificerede grebskræfter for at opnå vibrationsegenskaberne i forskellige driftstilstande. Dette manuskript giver en detaljeret protokol for HTV-måling af traktor-hånd-arm-systemet med unik overvejelse af ændringer i grebskraft og vibrationsfrekvens.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Accelerometers</td>
			<td>PCB Piezotronics Inc.</td>
			<td>352C33, 356A04</td>
			<td>Used to measure vibration signals. Including 2 tri-axial accelerometers and 5 single-axis accelerometers.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CompactDAQ System</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>cRIO-9045,NI-9234 C</td>
			<td>Used for acceleration acquisition. The system consists of a chassis and 3 data acquisition cards.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital caliper</td>
			<td>Sanliang</td>
			<td>160800635</td>
			<td>Used to measure dimensions of the hand.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital goniometer</td>
			<td>Sanliang</td>
			<td>802973</td>
			<td>Used to measure hand and arm posture.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop computer</td>
			<td>Lenovo</td>
			<td>Ideapad 500s</td>
			<td>To run the softwares.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks Inc.</td>
			<td>Version 2020a</td>
			<td>Used for data processing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI SignalExpress</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>Trial version 2015</td>
			<td>Use to acquire, analyze and present acceleration data.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tachometer</td>
			<td>Sanliang</td>
			<td>TM 680</td>
			<td>Used to measure engine speed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thin-film pressure sensing system</td>
			<td>YourCee</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Used to measure grip force. The system consists of 2 thin-film sensors, a STM32 singlechip and a LED display.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of the hand transmitted vibration of the human hand arm system during operation of a hand tractor

Operatører af håndtraktorer udsættes for høje niveauer af håndstyrede vibrationer (HTV). Denne vibration, som kan være både irriterende og farlig for menneskers sundhed, formidles til operatøren via hans eller hendes hænder og arme. Der er dog endnu ikke fastlagt en standardiseret metode til måling af HTV for håndtraktorer. Formålet med undersøgelsen var at præsentere en eksperimentel metode til undersøgelse af hånd-arm-systemets biodynamiske respons- og vibrationstransalitet under drift af en håndtraktor i stationær tilstand. Målinger blev udført med ti forsøgspersoner ved hjælp af tre grebskræfter og tre håndtagsvibrationsniveauer for at undersøge håndtrykkets og frekvensens påvirkninger på håndafførte vibrationer (HTV). Resultaterne viser, at tætheden af greb på håndtaget påvirker hånd-arm-systemets vibrationsrespons, især ved frekvenser mellem 20 og 100 Hz. Transmissionen af lavere frekvenser i hånd-arm-systemet var relativt uopmærksom. Til sammenligning viste det sig, at aftænding var ret markant for højere frekvenser under håndtraktorens drift. Vibrationstransmissibiliteten til forskellige dele af hånd-arm-systemet faldt med stigningen i afstanden fra vibrationskilden. Den foreslåede metode bidrager til indsamling af konsistente data til vurdering af operatørens vibrationseksponering og ergonomiudviklingen af håndtraktorer.

Forsøget blev udført i laboratoriet (lufttemperatur 22,0 °C ± 1,5 °C) på ti raske forsøgspersoner(tabel 2)under drift af en håndtraktor i stationær stand.
Efter protokollen blev der indsamlet vibrationsaccelerationsdata fra håndtraktorens håndtag samt bagsiden af hånden, håndleddet, armen og skulderen på hvert emne. Spektret af vibrationsaccelerationen, der forekommer ved håndtaget (indgang til hånden), blev opnået. Figur 8 viser ...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of the Hand Transmitted Vibration of the Human Hand Arm System During Operation of a Hand Tractor at JoVE.com

Measurement of the Hand Transmitted Vibration of the Human Hand Arm System During Operation of a Hand Tractor

Her præsenterer vi en standardiseret metode til måling af håndafførte vibrationer fra håndtag på en enkeltakslet traktor med særlig henvisning til ændringer i grebskraft og vibrationsfrekvens.

Måling af håndafført vibrationer i det menneskelige håndarmsystem under drift af en håndtraktor

Operators of hand tractors are exposed to high levels of hand transmitted vibration (HTV). This vibration, which can be both irksome and hazardous to ...

Det overordnede mål med dette eksperiment er at undersøge håndarmsystemets biodynamiske respons- og vibrationstransformibilitet under betjeningen af håndtraktor. Denne undersøgelse giver en protokol for håndstyret vibrationsmåling af traktor-hånd-arm-systemet under hensyntagen til ændringer i grebskraften og vibrationsfrekvensen. Denne metode vil være nyttig for forståelsen af hånd-arm-systemets vibrationstransmissionskarakteristika.Begynd med at placere håndtraktoren på et teststed med tør, fast og jævn jordoverflade. Fjern håndtagenes elastomeriske materialer. Efter at have indhentet informeret samtykke fra alle forsøgspersonerne, måle hvert emnes kropsdimensioner, herunder stående højde, masse, underarm længder, overarm længde og hånd længde.Ombryd accelerometeradapterne tæt på hvert motivs hånd og arm. Hver adapter var en fabrikeret ved hjælp af en nylon rem og et stykke galvaniseret jernplade til at give en stiv og let fastgørelse. Accelerometeradapterne blev pakket ind på placeringen af bagsiden af hånden, distal ende af underarmen, proksimal ende af underarmen, distal ende af overarmen, proksimal ende af overarmen og acromion.Før du påbegynder en måling, skal du samle alle komponenterne i målesystemet, herunder accelerometre, dataindsamlingssystem, tyndfilmstryksensorsystem, omdriveometer, digitalt goniometer, accelerometeradaptere og andre relevante komponenter. For at konfigurere accelerationsmålingssystemet skal accelerometerkablerne først forbinde accelerometrene med dataopsamlingskortet. ved hjælp af et Ethernet-kabel skal du slutte kabinettet til computeren.Fastgør derefter et triaksialt accelerometer på venstre håndtag eller håndtraktor, og fastgør det andet på accelerometeradapteren på motivets venstre hånd. Fastgør accelerometre med en enkelt akse en efter en på accelerometeradapterne på motivets arm og skulder. Juster retningerne af de triaksiale accelerometre for at være i overensstemmelse med det angivne koordinatsystem.Endelig, ved hjælp af tape, fastgør accelerometerkablerne på hudoverfladen på motivets arm og traktorens styr. For at opsætte målesystemet for grebskraft skal du først ved hjælp af dobbeltsidet klæbebånd fastgøre to tyndfilmssensorer på venstre håndtag på håndtraktoren. Placer derefter skærmsystemet i en bekvem højde.Således at motivet kunne overvåge og justere grebskraften til det angivne niveau under håndtraktorens drift. Derefter skal motivet instrueres i at holde og hæve håndtaget til en vandret position. Mål motivets hånd- og armstilling ved hjælp af et digitalt goniometer, herunder skuldervandrette bortførelse, skulderen lodret bortførelse, albueforlængelsen, håndledsforlængelsen og håndledsafvigelsen.Bed forsøgspersonen om at opretholde kropsholdningen indtil forsøgets afslutning. Start håndtraktoren i frigear, og fortsæt med at køre med lav motorhastighed, indtil den er stabiliseret. Tænd for omdrejningstælleren, tyndfilmstryksensorenheden, den bærbare computer og accelerationsdataopsamlingssystemet.Angiv parametrene acceleration, anskaffelsestilstand og samplingfrekvens for dataindsamling. Klik på Kør, og vent ca. ti sekunder, indtil systemet er stabiliseret, og klik derefter på Optag for at begynde at registrere accelerationsdataene. Under testen skal du bede forsøgspersonen om at overvåge omdrejningstælleren og justere motorhastigheden til 1.500 omdrejninger i minuttet, indtil den er stabiliseret.Derefter instruere emnet justere greb kraft omhyggeligt til 20 Newtons, og holde dette greb kraft niveau i ca 30 sekunder. Derefter justeres grebskraften til 30 Newtons og holde omkring 30 sekunder. Og derefter justere greb kraft til 40 Newtons og holde omkring 30 sekunder.Derefter skal du justere motorhastigheden til 2.500 omdrejninger i minuttet og gentage ovenstående procedure for justering af grebskraft. Til sidst skal motorhastigheden justeres til 3.500 omdrejninger i minuttet, og ovennævnte procedurer for justering af grebskraften gentages. Ved forsøgets afslutning skal forsøgspersonen instrueres i at sætte håndtaget ned og lukke håndtraktorens motor.Gem vibrationsaccelerationsdata, fjern og placer accelerometrene på det næste emne. Gentag ovenstående trin indtil slutningen af dataindsamlingerne for alle emnerne. Og eksporter accelerationstidsseriedataene til yderligere analyse.Disse afbildninger viser eksempler på tidsdomænet og frekvensdomæneaccelerationer på håndtaget i en halv anden varighed. Den maksimale acceleration af X- og Z-anvisningerne skete med en frekvens på 58 Hertz. Det meste af vibrationsenergien viste sig at være centraliseret i frekvensområdet fra 50 til 200 hertz.Den gennemsnitlige sammenhæng mellem grebskraften og den rod-gennemsnitlige firkantede acceleration af hånd-arm-systemet blev opnået. Det blev bemærket, at stigningen i grebskraften øgede vibrationsaccelerationen, især ved frekvenser mellem 20 og 100 Hertz. Og de tre resonansfrekvenser viste sig at stige næsten lineært med forøgelsen af grebskraften.I mellemtiden blev forholdet mellem motorhastigheden og rod-middel-kvadrat acceleration opnået. Som det fremgår af observationsområderne, blev lavere frekvenser transmitteret relativt uopmærksomt. Mens attenuation var ret markeret for højere frekvenser.Det er således rimeligt at konkludere, at det meste af vibrationsenergien blev spredt i hånden og underarmen. Dette tal viser den gennemsnitlige overførbarhed forskellige steder i hånd-arm-systemet. Det konstateredes, at hånd-arm-systemets overførbarhed faldt med forøgelsen af afstanden fra vibrationskilden.Den højeste transmissibility blev observeret på bagsiden af hånden. Resonansfrekvensen af håndleddet og albuetransmissibiliteten var omkring 20 hertz. Det blev også konstateret, at kun vibrationer på mindre end 25 Hertz effektivt blev overført til underarmen, overarmen og skulderen.Denne metode blev fastlagt på grundlag af hånd transmitterede vibrationsstandarder og blev udviklet som en standardprotokol til måling af håndafførte vibrationer i det menneskelige håndarmssystem under drift af en håndtraktor i stationær stand. Accelerometerets og adapterens samlede vægt skal være så let som muligt for at reducere målefejl. Testforsøget for hvert forsøgsperson skal gennemføres uden afbrydelse for at reducere virkningen af arbejdsstillingen.De vigtigste potentielle anvendelser af den foreslåede metode er vurderingen af samspillet mellem mennesker og traktorer, ergonomiudviklingen af håndtraktorer og udviklingen af beskyttelsesanordninger såsom isolatorer og handsker.

Research

JoVE Journal

Engineering

Experimental Measurement of Settling Velocity of Spherical Particles in Unconfined and Confined Surfactant-based Shear Thinning Viscoelastic Fluids

Eksperimentel måling af afregningshastigheden af sfæriske partikler i udefinerede og begrænsede overfladeaktive-baserede Shear Thinning Vicoelastic Fluids

An experimental study is performed to measure the terminal settling velocities of spherical particles in surfactant based shear thinning viscoelastic ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

Integration en Triplet-triplet Annihilation Opkonvertering System til Enhance Dye-sensibiliserede Solar celle respons til Sub-båndgab Light

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

Fabrikation og Drift af et Nano-Optical transportbånd

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Udvikling af en forsøgsopstilling til måling af Restitutionskoefficienten under vakuum

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Målingen af ​​Usikker Surface Pressure Ved hjælp af en fjernbetjening mikrofon Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

Hand Kontrolleret Manipulation af enkelte molekyler via en Scanning Probe mikroskop med en 3D Virtual Reality-grænseflade

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Generation af størrelse-kontrollerede Poly (etylenglykol) Diacrylate dråber via Semi-3-dimensionelle Flow med fokus mikrofluid enheder

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

Opførelse og drift af en lys-drevne guld Nanorod roterende Motor System

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Fabrikation af bløde pneumatisk netværk aktuatorer med skrå kamre

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing (CCM) System

Operation of the Collaborative Composite Manufacturing CCM System

Drift af det kollaborative komposit fremstillings system (CCM)

The automated tape placement and the automated fiber placement (AFP) machines provide a safer working environment and reduce the labor intensity of ...