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

Diese Arbeit wurde von der Natural Science Foundation of Chongqing, China (cstc2019jcyj-msxmX0046), dem Projekt der Chongqing Education Commission of China (KJQN202001127) und dem Projekt der Banan District Science and Technology Commission, Chongqing, China (2020TJZ010) unterstützt. Die Autoren danken Prof. Yan Yang für die Bereitstellung der Testseite. Wir danken auch Dr. Jingshu Wang und Dr. Jinghua Ma für ihre Anleitung zur Verwendung der Schwingungsmessinstrumente. Dank gebührt auch den Probanden für die uneingeschränkte Zusammenarbeit während der Experimente.

Alle Verfahren wurden von der Ethikkommission der Technischen Universität Chongqing genehmigt und jedes Fach hat vor der Teilnahme an dieser Studie schriftlich seine Zustimmung in Kenntnis der Sachlage erteilt.
1. HandtraktorVorbereitung
<ol><li>Stellen Sie sicher, dass der Handtraktor mit einem vollen Kraftstofftank, ohne Lose der Schrauben und ohne andere mechanische Defekte, die zu ungewöhnlichen Vibrationen führen würden, ordnungsgemäßen Prüfbedingungen ausgesetzt ist. ANMERKUN...

<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>

Das in dieser Studie vorgestellte Protokoll wurde auf der Grundlage der HTV-Normen4,5,24"erstellt und als Standardschritte für die Messung des HTV des menschlichen Hand-Arm-Systems während des Betriebs eines Handtraktors in einem stationären Zustand entwickelt. Dieser Zustand ist der stabilste Zustand des Handtraktors, um die zuverlässige Messung der tatsächlich auf Hand und Arm übertragenen Schwingungen zu gewährleisten....

Handtraktoren, auch als Stromfräser bekannt, sind in Entwicklungsländern weit verbreitet für die Landvorbereitung von kleinen Feldern. Der Feldbetrieb eines Handtraktors beinhaltet, hinter der Maschine zu gehen und seine Griffe zu halten, um seine Bewegung zu steuern. Die Bediener von Handtraktoren sind hohen Vibrationen ausgesetzt, die auf den kleinen Einzylindermotor und das Fehlen eines Aufhängungssystems von Handtraktoren zurückzuführen sind1. Das Hand-Arm-Vibrationssyndrom (HAVS)2 kann durch eine lange Ausdauer durch die Vibration, genannt Handübertragene Vibration (HTV), verursacht werden, die vom Handtraktor erzeugt und von den Händen des Bedieners empfangen wird. Um die Gesundheitsrisiken zu bewerten, die sich aus der Exposition der Bediener gegenüber dem HTV von Handtraktoren ergeben, ist es notwendig, ein Verfahren zur Messung des Schwingungsreaktionens des Hand-Arm-Systems festzulegen.
Das Hand-Arm-System besteht aus Knochen, Muskeln, Geweben, Venen und Arterien, Sehnen und Haut3, und die direkte Messung von HTV wirft viele Probleme. Die einschlägigen internationalen Normen4,5 enthalten Richtlinien für die Messung der Schwere der in unmittelbarer Nähe der Hand erzeugten Schwingungen, einschließlich des Koordinatensystems für die Hand, der Lage und Montage von Beschleunigungsmessern, der Messdauer, Kabelverbinderprobleme, etc. Die Normen berücksichtigen jedoch keine intrinsischen Variablen wie die Griffkraft, die Körperhaltung von Hand und Arm, einzelne Faktoren usw. Diese Faktoren wurden ausgiebig unter einer Vielzahl von Schwingungserregungen und Testbedingungen6,7,8,9,10,11,12,13, aber die Ergebnisse der verschiedenen Prüfer sind nicht in guter Übereinstimmung untersucht. Viele dieser Faktoren wurden nicht ausreichend verstanden, um in Standardmethoden einbezogen zu werden. Diese Einschränkung ist zum Teil auf die Komplexität des menschlichen Hand-Arm-Systems, die Testbedingungen und die Unterschiede in den eingesetzten Versuchs- und Messtechniken zurückzuführen.
Darüber hinaus wurden die meisten früheren Messungen von HTV unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen mit idealisierten Schwingungsanregungen, Griffkraft und Haltungsbedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse und experimentellen Verfahren dieser Messungen können daher nicht wirklich reale Bedingungen, wie die Betriebsbedingungen von Handtraktoren, replizieren. Darüber hinaus wurden nur begrenzte Anstrengungen unternommen, um das HTV von Handtraktoren mit Feldmessungen zu untersuchen. Diese Messungen wurden mit Beschleunigungsmessern durchgeführt, die am Handgelenk, Arm, Brust und Kopf des Bedieners befestigt sind, um die Ganzkörperschwingung unter den Transportbedingungen des Traktors zu messen1, oder unter den Bedingungen der Bodenbearbeitung in einem geergelten Feld und des Eintauchens in einem untergetauchten Feld mit unterschiedlichen Motordrehzahlen14. Die Wirkung der Griffkraft, die ein entscheidender Faktor von HTV7,8sein könnte, war nicht isoliert. Diese Methoden sind daher als standardisierte Messverfahren aufgrund der verschiedenen Zwangshaltungen des Bedieners während der Landwirtschaft, die den rauen Umweltbedingungen zugeschrieben werden, ungeeignet.
Die vorliegenden Forschungsarbeiten wurden durchgeführt, um zur Schaffung zuverlässiger und wiederholbarer Verfahren für die HTV-Messung von Handtraktoren im stationären Modus beizutragen. Abbildung 1 zeigt das schematische Diagramm des experimentellen Entwurfs. Ein in China hergestellter Handtraktor, der häufig von chinesischen Landwirten verwendet wird, wurde eingesetzt, und zehn Forscher wurden als Studienteilnehmer ausgewählt. Zur Messung der Vibrationen wurden sieben leichte piezoelektrische Beschleunigungsmesser eingesetzt, die am Traktor-Hand-Arm-System befestigt sind. Ein Tachometer und zwei Dünnschicht-Drucksensoren überwachten die Motordrehzahl und Griffkraft während der Prüfung. Die Probanden waren verpflichtet, den Handtraktor sequenziell mit bestimmten Motordrehzahlen und mit bestimmten Griffkräften zu betreiben, um die Schwingungseigenschaften in verschiedenen Betriebsarten zu erhalten. Dieses Manuskript enthält ein detailliertes Protokoll für die HTV-Messung des Traktor-Hand-Arm-Systems unter Berücksichtigung von Änderungen der Griffkraft und Schwingungsfrequenz.

<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

Die Bediener von Handtraktoren sind hohen handübertragenen Vibrationen (HTV) ausgesetzt. Diese Schwingung, die lästig und gesundheitsgefährdend sein kann, wird dem Bediener über seine Hände und Arme vermittelt. Eine standardisierte Methode zur Messung von HTV von Handtraktoren muss jedoch noch definiert werden. Ziel der Studie war es, eine experimentelle Methode zur Untersuchung der biodynamischen Reaktion und Schwingungsübertragbarkeit des Hand-Arm-Systems während des Betriebs eines Handtraktors im stationären Modus vorzustellen. Die Messungen wurden mit zehn Probanden mit drei Griffkräften und drei Griffschwingungen durchgeführt, um die Einflüsse des Handdrucks und der Frequenz auf handübertragene Schwingungen (HTV) zu untersuchen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Haltedichte am Griff die Schwingungsreaktion des Hand-Arm-Systems beeinflusst, insbesondere bei Frequenzen zwischen 20 und 100 Hz. Die Übertragung niedrigerer Frequenzen im Hand-Arm-System war relativ unbehellet. Im Vergleich dazu wurde festgestellt, dass die Dämpfung während des Betriebs des Handtraktors für höhere Frequenzen recht ausgeprägt war. Die Schwingungsübertragbarkeit auf verschiedene Teile des Hand-Arm-Systems verringerte sich mit der Erhöhung des Abstands zur Schwingungsquelle. Die vorgeschlagene Methodik trägt zur Erhebung konsistenter Daten für die Bewertung der Schwingungsexposition des Bedieners und die ergonomische Entwicklung von Handtraktoren bei.

Das Experiment wurde im Labor (Lufttemperatur 22,0 °C ± 1,5 °C) an zehn gesunden Probanden(Tabelle 2) während des Betriebs eines Handtraktors in einem stationären Zustand durchgeführt.
Im Anschluss an das Protokoll wurden Schwingungsbeschleunigungsdaten aus dem Griff des Handtraktors sowie der Hand, des Handgelenks, des Arms und der Schulter jedes Motivs gesammelt. Das Spektrum der Schwingungsbeschleunigung, die am Griff (Eingang zur Hand) auftritt, wurde erreicht. <stro...

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

Hier stellen wir ein standardisiertes Verfahren zur Messung der handübertragenen Schwingung enthoben von Griffen eines einachsigen Traktors mit besonderem Bezug auf Änderungen der Griffkraft und Schwingungsfrequenz vor.

Messung der handübertragenen Schwingung des menschlichen Handarmsystems während des Betriebs eines Handtraktors

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

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, die biodynamische Reaktion und Schwingungstransmissibilität des Hand-Arm-Systems während des Betriebs für Handtraktoren zu untersuchen. Diese Studie liefert ein Protokoll zur handübertragenen Schwingungsmessung des Traktor-Hand-Arm-Systems unter Berücksichtigung von Änderungen der Griffkraft und Der Schwingungsfrequenz. Diese Methode wird hilfreich sein, um die Schwingungsübertragungseigenschaften des Hand-Arm-Systems zu verstehen.Beginnen Sie, legen Sie den Handtraktor in einem Testgelände mit trockener, fester und ebener Bodenoberfläche. Entfernen Sie die elastomeren Materialien der Griffe. Messen Sie nach Einholung der informierten Zustimmung aller Probanden die Körpermaße jedes Probanden, einschließlich Standhöhe, Masse, Unterarmlängen, Oberarmlänge und Handlänge.Wickeln Sie die Beschleunigungsmesseradapter fest an der Hand und dem Arm jedes Motivs. Jeder Adapter war ein mit einem Nylonband und einem Stück verzinktem Eisenblech hergestellt, um eine starre und leichte Befestigung zu bieten. Die Beschleunigungsmesseradapter wurden an den Stellen der Handrückseite, des distalen Endes des Unterarms, des proximalen Endes des Unterarms, des distalen Endes des Oberarms, des proximalen Endes des Oberarms und des Akromons eingewickelt.Sammeln Sie vor Beginn einer Messung alle Komponenten des Messsystems, einschließlich Beschleunigungsmesser, Datenerfassungssystem, Dünnschichtdruckmesssystem, Tachometer, digitaler Goniometer, Beschleunigungsadapter und andere relevante Komponenten. Um das Beschleunigungsmesssystem einzurichten, schließen Sie zunächst mit Hilfe der Beschleunigungsmesserkabel die Beschleunigungsmesser mit der Datenerfassungskarte an. über ein Ethernet-Kabel das Gehäuse mit dem Computer verbinden.Befestigen Sie dann einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser am linken Griff oder am Handtraktor, und befestigen Sie den anderen am Beschleunigungsadapter der linken Hand des Motivs. Befestigen Sie Einachsbeschleunigungsmesser nacheinander an den Beschleunigungsadaptern des Armes und der Schulter des Motivs. Passen Sie die Ausrichtungen der dreiachsigen Beschleunigungsmesser so an, dass sie mit dem angegebenen Koordinatensystem übereinstimmen.Schließlich, mit Klebeband, sichern Sie die Beschleunigungsmesser Kabel auf der Hautoberfläche des Motivs Arm und der Traktor Lenker. Um das Griffkraftmesssystem einzurichten, befestigen Sie zunächst mit doppelseitigem Klebeband zwei Dünnschichtsensoren am linken Griff des Handtraktors. Platzieren Sie dann das Bildschirmsystem in bequemer Höhe.Damit das Subjekt die Griffkraft während des Betriebs des Handtraktors überwachen und auf das angegebene Niveau einstellen kann. Weisen Sie danach das Subjekt an, den Griff zu halten und in eine horizontale Position zu heben. Messen Sie die Hand- und Armhaltung des Motivs mit einem digitalen Goniometer, einschließlich der horizontalen Schulterentführung, der vertikalen Schulterentführung, der Ellenbogenverlängerung, der Handgelenkverlängerung und der Handgelenkabweichung.Bitten Sie den Betreffenden, die Haltung bis zum Ende der Studie beizubehalten. Starten Sie den Handtraktor neutral und fahren Sie mit einer niedrigen Motordrehzahl, bis er stabilisiert ist. Schalten Sie den Tachometer, das Dünnschichtdruckmessgerät, den Laptop-Computer und das Beschleunigungsdatenerfassungssystem ein.Legen Sie die Parameter Beschleunigung, Erfassungsmodus und Abtastrate für die Datenerfassung fest. Klicken Sie auf Ausführen und warten Sie etwa zehn Sekunden, bis sich das System stabilisiert hat, und klicken Sie dann auf Aufzeichnen, um mit der Aufzeichnung der Beschleunigungsdaten zu beginnen. Bitten Sie den Versuch, den Tachometer zu überwachen und die Motordrehzahl auf 1.500 Umdrehungen pro Minute einzustellen, bis er stabilisiert ist.Dann weisen Sie das Subjekt an, die Griffkraft sorgfältig auf 20 Newton einzustellen und diesen Griffkraftpegel etwa 30 Sekunden lang beizubehalten. Passen Sie als Nächstes die Griffkraft auf 30 Newton an und halten Sie etwa 30 Sekunden. Und dann stellen Sie die Griffkraft auf 40 Newton s und halten Sie etwa 30 Sekunden.Danach stellen Sie die Motordrehzahl auf 2.500 Umdrehungen pro Minute ein und wiederholen Sie den obigen Vorgang der Griffkrafteinstellung. Stellen Sie schließlich die Motordrehzahl auf 3.500 Umdrehungen pro Minute ein und wiederholen Sie die oben genannten Verfahren der Griffkrafteinstellung. Weisen Sie am Ende der Prüfung den Betreffenden an, den Griff niederzulegen und den Motor des Handtraktors herunterzufahren.Speichern Sie die Daten zur Schwingungsbeschleunigung, entfernen Sie die Beschleunigungsmesser und platzieren Sie sie auf dem nächsten Motiv. Wiederholen Sie die obigen Schritte bis zum Ende der Datensammlungen aller Themen. Und exportieren Sie die Beschleunigungszeitreihendaten für weitere Analysen.Diese Diagramme zeigen Beispiele der Zeitdomänen- und Frequenzbereichsbeschleunigungen am Handle für eine halbe Sekunde Zeitdauer an. Die maximale Beschleunigung der X- und Z-Richtungen erfolgte bei einer Frequenz von 58 Hertz. Der größte Teil der Schwingungsenergie wurde im Frequenzbereich von 50 bis 200 Hertz zentralisiert.Die mittlere Beziehung zwischen der Griffkraft und der wurzelmittleren quadratischen Beschleunigung des Hand-Arm-Systems wurde erreicht. Es wurde beobachtet, dass die Erhöhung der Griffkraft die Schwingungsbeschleunigung insbesondere bei Frequenzen zwischen 20 und 100 Hertz erhöhte. Und die drei Resonanzfrequenzen wurden mit der Erhöhung der Griffkraft fast linear erhöht.In der Zwischenzeit wurde die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und der Wurzel-Mittel-Quadrat-Beschleunigung erreicht. Wie in den Diagrammen dargestellt, wurden niedrigere Frequenzen relativ unbehelliiert übertragen. Während, Dämpfung war ziemlich deutlich für höhere Frequenzen.Daher ist es vernünftig zu schlussfolgern, dass der größte Teil der Schwingungsenergie in der Hand und im Unterarm abgeführt wurde. Diese Abbildung stellt die gemittelte Übertragbarkeit an verschiedenen Stellen des Hand-Arm-Systems dar. Es wurde festgestellt, dass die Übertragbarkeit des Hand-Arm-Systems mit der Erhöhung des Abstands von der Schwingungsquelle abnahm.Die höchste Übertragbarkeit wurde auf der Rückseite der Hand beobachtet. Die Resonanzfrequenz der Handgelenk- und Ellenbogentransmissibilität betrug etwa 20 Hertz. Es wurde auch festgestellt, dass nur Schwingungen von weniger als 25 Hertz effektiv auf den Unterarm, den Oberarm und die Schulter übertragen wurden.Dieses Verfahren wurde auf Basis von handübertragenen Schwingungsnormen entwickelt und als Standardprotokoll zur Messung der handübertragenen Schwingung des menschlichen Hand-Arm-Systems während des Betriebs eines Handtraktors in stationärem Zustand entwickelt. Das Gesamtgewicht des Beschleunigungsmessers und adaptersollte so leicht wie möglich sein, um Messfehler zu reduzieren. Die Testprüfung jedes Probanden sollte ohne Unterbrechung abgeschlossen werden, um die Wirkung der Betriebshaltung zu reduzieren.Die wichtigsten Einsatzmöglichkeiten der vorgeschlagenen Methodik sind die Abschätzung von Mensch-Traktor-Wechselwirkungsphänomenen, die ergonomische Entwicklung von Handtraktoren und die Entwicklung von Schutzvorrichtungen wie Isolatoren und Handschuhen.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Experimentelle Messung der Settling Velocity von sphärischen Partikeln in unbeschränkten und geschlossenen Tensid-basierten Scherdünnungsviskoelastischen Flüssigkeiten

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

Forschung

Ingenieurwesen

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

Integration einer Triplett-Triplett-Annihilation Up-Conversion-System, um Farbstoffsolarzellantwort auf Sub-Bandgap-Licht 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

Herstellung und Betrieb eines Nano-Optical Fließband

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

Entwicklung eines Versuchsaufbau zur Messung des Restitutionskoeffizienten unter Vakuumbedingungen

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

Die Messung der Unsteady Flächenpressung eines Remote-Mikrofon-Sonde

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 kontrollierte Manipulation einzelner Moleküle über ein Rastersondenmikroskop mit einer 3D-Virtual-Reality-Schnittstelle

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

Größe-gesteuerte Poly (Ethylenglycol) Diacrylate Tröpfchen über Semi-3-dimensionale fließen mit Schwerpunkt mikrofluidischen Geräte-Generation

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

Bau und Betrieb eines lichtgetriebenen Gold Nanorod Rotary Motor Systems

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

Herstellung von weichen pneumatische Netzwerk Aktoren mit schrägen Kammern

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

Betrieb des Collaborative Composite Manufacturing (CCM) Systems

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