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

Dit werk werd ondersteund door de Natural Science Foundation van Chongqing, China (cstc2019jcyj-msxmX0046), het project van Chongqing Education Commission of China (KJQN202001127) en het project van Banan District Science and Technology Commission, Chongqing, China (2020TJZ010). De auteurs willen prof. Yan Yang bedanken voor het beschikbaar stellen van de testsite. We zijn dr. Jingshu Wang en dr. Jinghua Ma ook dankbaar voor hun begeleiding bij het gebruik van de trillingsmeetinstrumenten. Dank gaat ook uit naar de proefpersonen voor hun volledige medewerking tijdens de experimenten.

Alle procedures werden goedgekeurd door de Ethische Commissie van de Chongqing University of Technology en elk onderwerp gaf schriftelijke geïnformeerde toestemming voorafgaand aan deelname aan deze studie.
1. Voorbereiding van de handtractor
<ol><li>Zorg ervoor dat de handtractor aan de juiste testomstandigheden wordt onderworpen met een volle brandstoftank, zonder losraken van bouten en zonder andere mechanische defecten die tot abnormale trillingen zouden leiden. OPMERKING: De specifi...

<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>

Het in deze studie gepresenteerde protocol werd vastgesteld op basis van HTV-normen4,5,24en werd ontwikkeld als de standaardstappen voor de meting van de HTV van het menselijke handarmsysteem tijdens de werking van een handtractor in stationaire toestand. Deze toestand is de meest stabiele toestand van de handtractor om de betrouwbare meting van de daadwerkelijk overgebrachte trillingen op de hand en arm te garanderen. Het berei...

Handtractoren, ook wel power tillers genoemd, worden in ontwikkelingslanden veel gebruikt voor de landvoorbereiding van kleine velden. De veldbediening van een handtractor houdt in dat u achter de machine loopt en de handgrepen vasthoudt om de beweging ervan te regelen. De exploitanten van handtractoren worden blootgesteld aan hoge trillingsniveaus, die kunnen worden toegeschreven aan de kleine eencilindermotor en het gebrek aan ophangsysteem van handtractoren1. Het hand-armtrillingssyndroom (HAVS)2 kan worden veroorzaakt door langdurig uithoudingsvermogen van de trilling, genaamd handgedraagbare trillingen (HTV), die door de handtractor worden gegenereerd en door de handen van de bestuurder worden ontvangen. Om de gezondheidsrisico's te beoordelen die voortvloeien uit de blootstelling van de bedieners aan de HTV van handtrekkers, moet een methode worden vastgesteld voor de meting van de trillingsrespons van het handarmsysteem.
Het hand-arm systeem bestaat uit botten, spieren, weefsels, aderen en slagaders, pezen en huid3, en de directe meting van HTV levert veel problemen op. De relevante internationale normen4,5 bevatten richtlijnen met betrekking tot de meting van de ernst van trillingen die in de directe omgeving van de hand worden gegenereerd, met inbegrip van het coördinatensysteem voor de hand, de locatie en montage van versnellingsmeters, de meetduur, problemen met de kabelconnector, enz. De normen houden echter geen rekening met intrinsieke variabelen, zoals de gripkracht, de houding van de hand en arm, individuele factoren, enz. Deze factoren zijn uitgebreid onderzocht onder een breed scala aan trillingsprikkels en testomstandigheden6,7,8,9,10,11,12,13, maar de resultaten van verschillende onderzoekers zijn het niet goed met u eens. Veel van deze factoren zijn onvoldoende begrepen om in standaardmethoden te worden opgenomen. Deze beperking is gedeeltelijk toe te schrijven aan de complexiteit van het handarmsysteem van de mens, de testomstandigheden en de verschillen in de toegepaste experimentele en meettechnieken.
Bovendien werden de meeste eerdere metingen van HTV uitgevoerd onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden met geïdealiseerde trillingsprikkels, gripkracht en houdingsomstandigheden. De bevindingen en experimentele procedures van deze metingen kunnen daarom niet echt de omstandigheden in de echte wereld repliceren, zoals de bedrijfsomstandigheden van handtractoren. Bovendien zijn slechts beperkte inspanningen geleverd om de HTV van handtractoren met veldmetingen te bestuderen. Deze metingen werden uitgevoerd met behulp van versnellingsmeters die aan de pols, arm, borst en het hoofd van de bestuurder waren bevestigd om de lichaamstrillingen te meten onder de vervoersomstandigheden van de trekker1, of onder de omstandigheden van het tillen in een tot een gestrekt veld en het kotsen in een ondergedompeld veld met verschillende niveaus van motortoerentallen14. Het effect van de grijpkracht, die een cruciale factor van HTV7,8zou kunnen zijn, was niet geïsoleerd. Deze methoden zijn daarom ongeschikt als gestandaardiseerde meetprocedures vanwege de verschillende gedwongen houdingen van de exploitant tijdens de landbouw die worden toegeschreven aan de barre omgevingsomstandigheden.
Dit onderzoek is uitgevoerd om bij te dragen tot de vaststelling van betrouwbare en herhaalbare procedures voor de HTV-meting van handtractoren in stationaire modus. Figuur 1 toont het schematische schema van het experimentele ontwerp. Een handtractor die in China wordt vervaardigd en vaak door Chinese landbouwers wordt gebruikt werd tewerkgesteld, en tien onderzoekers werden gekozen als onderwerpen voor de studie. Zeven lichtgewicht piëzo-elektrische versnellingsmeters die aan het tractor-hand-armsysteem waren bevestigd, werden gebruikt om de trilling te meten. Eén toerenteller en twee dunne-filmdruksensoren bewaakten het motortoerental en de gripkracht tijdens het testen. De proefpersonen moesten de handtractor opeenvolgend bedienen bij gespecificeerde motortoerentallen en met gespecificeerde gripkrachten om de trillingseigenschappen in verschillende bedrijfsmodi te verkrijgen. Dit manuscript biedt een gedetailleerd protocol voor de HTV-meting van het tractor-hand-armsysteem met unieke aandacht voor veranderingen in de gripkracht en trillingsfrequentie.

<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

Exploitanten van handtractoren worden blootgesteld aan hoge niveaus van handgedraagbare trillingen (HTV). Deze trilling, die zowel vervelend als gevaarlijk voor de menselijke gezondheid kan zijn, wordt via zijn of haar handen en armen aan de operator overge dragen. Er moet echter nog een gestandaardiseerde methode voor het meten van HTV van handtractoren worden gedefinieerd. Het doel van het onderzoek was een experimentele methode te presenteren voor het onderzoek naar de biodynamische respons en trillingstransmissibility van het handarmsysteem tijdens de werking van een handtractor in stationaire modus. Metingen werden uitgevoerd met tien proefpersonen met behulp van drie gripkrachten en drie handvattrillingsniveaus om de invloeden van de handdruk en frequentie op handgedraagbare trillingen (HTV) te onderzoeken. De resultaten geven aan dat de dichtheid van de grip op de handgreep de trillingsrespons van het handarmsysteem beïnvloedt, vooral bij frequenties tussen 20 en 100 Hz. De transmissie van lagere frequenties in het handarmsysteem was relatief ongenattenuated. Ter vergelijking: demping bleek vrij duidelijk te zijn voor hogere frequenties tijdens de werking van de handtractor. De trillingstransmissibility aan verschillende delen van het hand-wapensysteem verminderde met de verhoging van de afstand van de trillingsbron. De voorgestelde methodologie draagt bij tot het verzamelen van consistente gegevens voor de evaluatie van de blootstelling aan trillingen van de machinist en de ergonomische ontwikkeling van handtractoren.

Het experiment werd uitgevoerd in het laboratorium (luchttemperatuur 22,0 °C ± 1,5 °C) bij tien gezonde proefpersonen (tabel 2) tijdens het gebruik van een handtractor in stationaire toestand.
Volgens het protocol werden trillingsversnellingsgegevens verzameld van het handvat van de handtractor, evenals de achterkant van de hand, de pols, de arm en de schouder van elk onderwerp. Het spectrum van de trillingsversnelling die aan de handgreep optreedt (invoer naar de hand) wer...

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

Hier presenteren we een gestandaardiseerde methode voor het meten van de handgedraagbare trillingen van handgrepen van een eenassige tractor met speciale verwijzing naar veranderingen in gripkracht en trillingsfrequentie.

Meting van de handgedraagbaretrilling van het menselijke handarmsysteem tijdens de werking van een handtractor

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

Het algemene doel van dit experiment is om de biodynamische respons en trillingstransmissibility van het handarmsysteem tijdens de werking voor handtractor te onderzoeken. Deze studie biedt een protocol voor handgedraagbare trillingsmeting van het tractor-hand-armsysteem met inachtneming van veranderingen in de gripkracht en trillingsfrequentie. Deze methode zal nuttig zijn voor het begrijpen van de trillingsoverdrachtskenmerken van het handarmsysteem.Begin, plaats de handtractor op een testlocatie met droog, stevig en een vlak grondoppervlak. Verwijder de elastomeermaterialen van de handgrepen. Na het verkrijgen van geïnformeerde toestemming van alle proefpersonen, meet u de lichaamsafmetingen van elk onderwerp, inclusief staande hoogte, massa, onderarmlengtes, lengte van de bovenarm en handlengte.Wikkel de versnellingsmeteradapters stevig op de hand en arm van elk onderwerp. Elke adapter was gemaakt met behulp van een nylon band en een stuk gegalvaniseerd ijzeren vel om een stijve en lichte bevestiging te bieden. De versnellingsmeteradapters werden gewikkeld op de plaatsen van de achterkant van de hand, distaal uiteinde van de onderarm, proximaal uiteinde van de onderarm, distaal uiteinde van de bovenarm, proximaal uiteinde van de bovenarm en het acromion.Voordat u een meting start, verzamelt u alle componenten van het meetsysteem, waaronder versnellingsmeters, gegevensverwervingssysteem, dunne-filmdrukdetectiesysteem, toerenteller, digitale goniometer, versnellingsmeteradapters en andere relevante componenten. Om het versnellingsmeetsysteem in te stellen, sluit u eerst met behulp van de versnellingsmeterkabels de versnellingsmeters aan op de gegevensverwervingskaart. sluit het chassis met behulp van een Ethernet-kabel aan op de computer.Bevestig vervolgens een triaxiale versnellingsmeter aan de linkerhandgreep of de handtractor en bevestig de andere op de versnellingsmeteradapter van de linkerhand van het onderwerp. Bevestig een-voor-een een-as versnellingsmeters op de versnellingsmeteradapters van de arm en schouder van het onderwerp. Pas de oriëntaties van de triaxiale versnellingsmeters aan om consistent te zijn met het opgegeven coördinatensysteem.Bevestig ten slotte met plakband de versnellingsmeterkabels op het huidoppervlak van de arm van het onderwerp en het stuur van de tractor. Om het grijpkrachtmeetsysteem in te stellen, bevestigt u eerst met dubbelzijdig plakband twee dunne-filmsensoren aan de linkergreep van de handtractor. Plaats vervolgens het schermsysteem op een geschikte hoogte.Zodat het onderwerp de grijpkracht tijdens de werking van de handtractor kon bewaken en aanpassen aan het opgegeven niveau. Instrueer het onderwerp daarna om de handgreep in een horizontale positie te houden en op te tillen. Meet de hand- en armhouding van het onderwerp met behulp van een digitale goniometer, inclusief de horizontale abductie van de schouder, de verticale abductie van de schouder, de elleboogverlenging, de polsverlenging en de polsafwijking.Vraag de proefpersoon om de houding te behouden tot het einde van de proef. Start de handtractor in neutraal en blijf draaien bij een laag motortoerental totdat deze gestabiliseerd is. Schakel de toerenteller, het dunne-filmdrukdetectieapparaat, de laptopcomputer en het versnellingsgegevensverwervingssysteem in.Stel de parameters van versnelling, acquisitiemodus en bemonsteringsfrequentie in voor gegevensverzameling. Klik op Uitvoeren en wacht ongeveer tien seconden totdat het systeem is gestabiliseerd en klik vervolgens op Opnemen om te beginnen met het opnemen van de versnellingsgegevens. Vraag het onderwerp tijdens het testen om de toerenteller te controleren en het motortoerental aan te passen tot 1500 omwentelingen per minuut totdat deze is gestabiliseerd.Instrueer vervolgens het onderwerp de gripkracht zorgvuldig aan te passen tot 20 Newton en houd deze gripkracht ongeveer 30 seconden op peil. Pas vervolgens de gripkracht aan op 30 Newton en houd ongeveer 30 seconden. En pas vervolgens de grijpkracht aan tot 40 Newton en houd ongeveer 30 seconden.Stel daarna het motortoerental in op 2.500 omwentelingen per minuut en herhaal de bovenstaande procedure van het instellen van de gripkracht. Stel ten slotte het motortoerental in op 3.500 omwentelingen per minuut en herhaal de bovenstaande procedures voor het afstellen van de gripkracht. Geef de proef aan het einde van de proef de opdracht om de handgreep neer te leggen en de motor van de handtractor uit te schakelen.Sla de trillingsversnellingsgegevens op, verwijder en plaats de versnellingsmeters op het volgende onderwerp. Herhaal de bovenstaande stappen tot het einde van de gegevensverzamelingen van alle onderwerpen. En exporteer de versnellingstijdreeksgegevens voor verdere analyse.Deze plots geven voorbeelden weer van het tijddomein en frequentiedomeinversnellingen op de handgreep voor een halve seconde tijdsduur. De maximale versnelling van de X- en Z-richtingen vond plaats met een frequentie van 58 Hertz. Het grootste deel van de trillingsenergie bleek gecentraliseerd te zijn in het frequentiebereik van 50 tot 200 hertz.De gemiddelde relatie tussen de grijpkracht en wortelgemiddelde vierkante versnelling van het handarmsysteem werd verkregen. Er werd waargenomen dat de toename van de grijpkracht de trillingsversnelling verhoogde, met name bij frequenties tussen 20 en 100 Hertz. En de drie resonantiefrequenties bleken bijna lineair toe te nemen met de toename van de grijpkracht.Ondertussen werd de relatie tussen het motortoerental en de wortel-ondertussen-vierkante versnelling verkregen. Zoals in de waarnemingspunten is aangetoond, werden lagere frequenties relatief ongenattenuated uitgezonden. Terwijl demping vrij duidelijk was voor hogere frequenties.Het is dus redelijk om te concluderen dat het grootste deel van de trillingsenergie in de hand en de onderarm werd afgevoerd. Dit cijfer geeft de gemiddelde overdraagbaarheid op verschillende locaties van het handarmsysteem aan. Er werd vastgesteld dat de overdraagbaarheid van het handarmsysteem afnam met de toename van de afstand tot de trillingsbron.De hoogste overdraagbaarheid werd aan de achterkant van de hand waargenomen. De resonantiefrequentie van de pols- en elleboogoverdraagbarelijkheid was ongeveer 20 hertz. Er werd ook vastgesteld dat alleen trillingen van minder dan 25 Hertz effectief werden overgedragen op de onderarm, bovenarm en de schouder.Deze methode werd vastgesteld op basis van handgedraagbaretrillingsnormen en werd ontwikkeld als een standaardprotocol voor de meting van de handgedraagbare trillingen van het menselijke handarmsysteem tijdens de werking van een handtractor in stationaire toestand. Het totale gewicht van de versnellingsmeter en adapter moet zo licht mogelijk zijn om meetfouten te verminderen. De testproef van elk onderwerp moet zonder onderbreking worden voltooid om het effect van de werkhouding te verminderen.De belangrijkste potentiële toepassingen van de voorgestelde methodologie zijn de schatting van de interactieverschijnselen tussen mens en tractor, de ergonomische ontwikkeling van handtractoren en de ontwikkeling van beschermende voorzieningen zoals isolatoren en handschoenen.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Experimentele meting van de bezinksnelheid van bolvormige deeltjes in ongeconfinieerde en beperkte op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde afschuifverdunning visco-elastische vloeistoffen

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

De integratie van een Drietal-triplet Annihilation Up-conversie systeem om Dye-zonnecel Response to Sub-bandgap Light Enhance

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

Fabricage en exploitatie van een Nano-Optical transportband

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

Ontwikkeling van een experimentele opstelling voor het meten van de Coëfficiënt van Restitutie onder vacuüm

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

De meting van Unsteady Surface Pressure Met behulp van een Remote Microphone 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 Gecontroleerde Manipulatie van enkele moleculen via een Scanning Probe Microscope met een 3D Virtual Reality Interface

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

Generatie van grootte bestuurde Poly (ethyleen Glycol) Diacrylate druppels via Semi-3-dimensionale Flow gericht Microfluidic apparaten

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

Bouw en de exploitatie van een licht gestuurde gouden nanostaafjes Rotary locomotorisch stelsel

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

Fabricage van zachte pneumatische netwerk Actuators met schuine Chambers

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

Werking van het collaborative Composite Manufacturing (CCM) systeem

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