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

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע של צ'ונגצ'ינג, סין (cstc2019jcyj-msxmX0046), הפרויקט של ועדת החינוך של צ'ונגצ'ינג של סין (KJQN202001127), ואת הפרויקט של ועדת המדע והטכנולוגיה של מחוז בנאן, צ'ונגצ'ינג, סין (2020TJZ010). המחברים מבקשים להודות לפרופ' יאן יאנג על מתן אתר הבדיקה. אנו גם מודים לד"ר ג'ינגשו וואנג ודה"ר ג'ינגחואה מא על הנחייתם להשתמש במכשור מדידת הרטט. תודה גם לנבדקים על שיתוף הפעולה בלב שלם במהלך הניסויים.

כל ההליכים אושרו על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת צ'ונגצ'ינג לטכנולוגיה וכל נושא סיפק הסכמה מדעת בכתב לפני ההשתתפות במחקר זה.
1. הכנת טרקטור יד
<ol><li>ודא שהטרקטור היד נתון לתנאי בדיקה נאותים עם מיכל דלק מלא, ללא רופף של ברגים, וללא פגמים מכניים אחרים יגרמו לרטט חריג. הערה: המפ...

<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>

הפרוטוקול שהוצג במחקר זה נקבע על בסיס תקני HTV4,5,24, ופותח כצעדים סטנדרטיים למדידת HTV של מערכת זרוע היד האנושית במהלך הפעלת טרקטור יד במצב נייח. מצב זה הוא המצב היציב ביותר של טרקטור היד כדי לסייע להבטיח מדידה אמינה של הרטט מועבר למעשה ליד ולז...

טרקטורים ידניים, הידועים גם בשם עובדי כוח, נמצאים בשימוש נרחב במדינות מתפתחות להכנת קרקעות של שדות קטנים. פעולת השדה של טרקטור יד כרוכה בהליכה מאחורי המכונה והחזקת ידיותיה כדי לשלוט בתנועתה. מפעילי טרקטורים יד חשופים לרמות גבוהות של רטט, אשר ניתן לייחס מנוע צילינדר יחיד קטן וחוסר מערכת מתלים של טרקטורים יד1. תסמונת רטט זרוע היד (HAVS) 2 יכול להיגרם על ידיסיבולת ארוכת טווח מן הרטט, בשם רטט המועבר ביד (HTV), אשר נוצר על ידי טרקטור היד והתקבל על ידי הידיים של המפעיל. כדי להעריך את הסיכונים הבריאותיים הנגזרים מחשיפה של מפעילים ל- HTV של טרקטורים ביד, יש צורך לקבוע שיטה למדידת תגובת הרטט של מערכת זרוע היד.
מערכת זרוע היד מורכבת מעצמות, שרירים, רקמות, ורידים ועורקים, גידים ועור3, והמדידה הישירה של HTV מציבה בעיות רבות. התקנים הבינלאומיים הרלוונטיים4,5 מספקים קווים מנחים הנוגעים למדידת חומרת הרטט שנוצר בסביבה הקרובה של היד, כולל מערכת הקואורדינטות של היד, מיקום והרכבה של מדי תאוצה, משך המדידה, בעיות מחבר הכבלים וכו '. עם זאת, הסטנדרטים אינם לוקחים בחשבון משתנים מהותיים, כגון כוח האחיזה, תנוחת היד והזרוע, גורמים בודדים וכו '. גורמים אלה נבדקו בהרחבה תחת מגוון רחב של עירור רטט ותנאי בדיקה6,7,8,9,10,11,12,13, אבל התוצאות של חוקרים שונים אינם בהסכמה טובה. רבים מגורמים אלה לא הובנו מספיק כדי להיות משולבים בשיטות סטנדרטיות. הגבלה זו מיוחסת בחלקה למורכבויות של מערכת זרוע היד האנושית, לתנאי הבדיקה ולהבדלים בטכניקות הניסוי והמדידה שבהן נעשה שימוש.
יתר על כן, רוב המדידות הקודמות של HTV בוצעו בתנאים מבוקרים בקפידה עם עירור רטט אידיאלי, כוח אחיזה, ותנאי יציבה. הממצאים וההליכים הניסיוניים של מדידות אלה, אם כן, אינם יכולים לשכפל באמת את התנאים בעולם האמיתי, כגון תנאי הפעולה של טרקטורים ידניים. יתר על כן, רק מאמצים מוגבלים נעשו כדי ללמוד את HTV של טרקטורים יד עם מדידות שדה. מדידות אלה בוצעו באמצעות מדי תאוצה המחוברים לפרק כף היד, הזרוע, החזה והראש של המפעיל כדי למדוד את כל רטט הגוף בתנאי ההובלה של הטרקטור1, או בתנאים של עיקול בשדה עד פודינג בשדה שקוע עם רמות שונות של מהירויות מנוע14. ההשפעה של כוח האחיזה, אשר יכול להיות גורם מכריע של HTV7,8, לא היה מבודד. לפיכך, שיטות אלה אינן מתאימות להליכי מדידה סטנדרטיים בשל תנוחותיה הכפויות השונות של המפעילה בחקלאות המיוחסות לתנאי הסביבה הקשים.
המחקר הנוכחי נערך כדי לתרום להקמת נהלים אמינים וחוזרים על עצמם למדידת HTV של טרקטורים ביד במצב נייח. איור 1 מציג את הדיאגרמה הסכימטית של העיצוב הניסיוני. טרקטור יד המיוצר בסין ומשמש בדרך כלל על ידי חקלאים סינים הועסק, ועשרה עובדי מחקר נבחרו כנושאים למחקר. שבעה מדי תאוצה פיזואלקטריים קלים המחוברים למערכת זרועות הטרקטור שימשו למדידת הרטט. טכומטר אחד ושני חיישני לחץ דקים ניטרו את מהירות המנוע וכוח האחיזה במהלך הבדיקות. הנבדקים נדרשו להפעיל ברצף את טרקטור היד במהירויות מנוע מוגדרות ועם כוחות אחיזה מוגדרים כדי להשיג את מאפייני הרטט במצבים מבצעיים שונים. כתב יד זה מספק פרוטוקול מפורט למדידת HTV של מערכת זרועות הטרקטור עם התחשבות ייחודית בשינויים בכוח האחיזה ובתדירות הרטט.

<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

מפעילי טרקטורים יד חשופים לרמות גבוהות של רטט המועבר ביד (HTV). רטט זה, אשר יכול להיות גם מרגיז ומסוכן לבריאות האדם, מוענק למפעיל באמצעות ידיו וזרועותיו. עם זאת, שיטה סטנדרטית למדידת HTV של טרקטורים ביד טרם הוגדרה. מטרת המחקר הייתה להציג שיטה ניסיונית לחקירת התגובה הביודינמית והתמרנות הרטט של מערכת זרוע היד במהלך פעולת טרקטור יד במצב נייח. המדידות בוצעו עם עשרה נבדקים באמצעות שלושה כוחות אחיזה ושלוש רמות רטט ידית כדי לבחון את ההשפעות של לחץ היד ותדירות על רטט המועבר ביד (HTV). התוצאות מצביעות על כך שההידוק של האחיזה בידית משפיע על תגובת הרטט של מערכת זרוע היד, במיוחד בתדרים שבין 20 ל-100 הרץ. העברת התדרים הנמוכים יותר במערכת זרוע היד הייתה יחסית לא מנוצלת. לשם השוואה, הנחתה נמצאה מסומנת למדי עבור תדרים גבוהים יותר במהלך הפעולה של טרקטור היד. טרנסמיסיות הרטט לחלקים שונים של מערכת זרוע היד פחתה עם הגדלת המרחק ממקור הרטט. המתודולוגיה המוצעת תורמת לאיסוף נתונים עקביים להערכת חשיפה לרטט מפעיל ולפיתוח ארגונומיה של טרקטורים ידניים.

הניסוי בוצע במעבדה (טמפרטורת אוויר 22°C ± 1°C) בעשרה נבדקים בריאים(לוח 2)במהלך פעולת טרקטור יד במצב נייח.
בעקבות הפרוטוקול נאספו נתוני האצת רטט מהידית של טרקטור היד, כמו גם מהחלק האחורי של היד, פרק כף היד, הזרוע והכתף של כל נושא. הספקטרום של תאוצת הרטט המתרחשת בידית (קלט ?...

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

כאן, אנו מציגים שיטה סטנדרטית למדידת הרטט המועבר ביד מידות של טרקטור בעל ציר יחיד עם התייחסות מיוחדת לשינויים בכוח האחיזה ובתדירות הרטט.

מדידת הרטט המועבר ביד של מערכת זרוע היד האנושית במהלך פעולת טרקטור יד

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

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לחקור את התגובה הביודינמית ואת יכולת הרטט של מערכת זרוע היד במהלך הפעולה לטרקטור יד. מחקר זה מספק פרוטוקול למדידת רטט המועברת ביד של מערכת זרועות הטרקטור-יד תוך התחשבות בשינויים בכוח האחיזה ובתדירות הרטט. שיטה זו תסייע להבנת מאפייני העברת הרטט של מערכת זרוע היד.בגין, הנח את טרקטור היד באתר בדיקה עם משטח קרקע יבש, מוצק ומפלס. הסר את החומרים האלסטומריים של נקודות האחיזה. לאחר קבלת הסכמה מדעת מכל הנבדקים, יש למדוד את ממדי הגוף של כל נבדק כולל גובה עמידה, מסה, אורכי זרוע, אורך הזרוע העליונה ואורך היד.לעטוף את מתאמי מד התאוצה בחוזקה על היד והזרוע של כל נושא. כל מתאם היה מפוברק באמצעות רצועת ניילון וחתיכת יריעת ברזל מגולוונת כדי לספק חיבור נוקשה וקל. מתאמי מד התאוצה נעטפו במקומות האחוריים של היד, קצה דיסטלי של האמה, קצה פרוקסימלי של האמה, קצה דיסטלי של הזרוע העליונה, קצה פרוקסימלי של הזרוע העליונה ואת אקרום.לפני התחלת המדידה, לאסוף את כל הרכיבים של מערכת המדידה, כולל מדי תאוצה, מערכת רכישת נתונים, מערכת חישת לחץ סרט דק, טכומטר, גוניומטר דיגיטלי, מתאמי מד תאוצה ורכיבים רלוונטיים אחרים. כדי להגדיר את מערכת מדידת התאוצה, תחילה, באמצעות כבלי מד התאוצה, חבר את מדי התאוצה באמצעות כרטיס רכישת הנתונים. באמצעות כבל Ethernet, חבר את המארז למחשב.לאחר מכן, חבר מד תאוצה תלת-צירי אחד על הידית השמאלית או על טרקטור היד, וחבר את השני למתאם מד התאוצה של יד שמאל של הנבדק. חבר מדי תאוצה חד-ציריים בזה אחר זה, על מתאמי מד התאוצה של הזרוע והכתף של הנבדק. התאם את הכיוונים של מדי התאוצה התלת-ציריים כך שיתאימו למערכת הקואורדינטות שצוינה.לבסוף, באמצעות סרט דבק, אבטח את כבלי מד התאוצה על משטח העור של זרוע הנבדק וכידון הטרקטור. כדי להגדיר את מערכת מדידת כוח האחיזה, תחילה, באמצעות סרט הדבקה דו-צדדי, חבר שני חיישני סרט דק על הידית השמאלית של טרקטור היד. לאחר מכן, מקם את מערכת המסך בגובה נוח.כך שהנושא יוכל לנטר ולהתאים את כוח האחיזה לרמה שצוינה במהלך פעולת טרקטור היד. לאחר מכן, הורה לנושא להחזיק ולהרים את נקודת האחיזה למיקום אופקי. למדוד את תנוחת היד והיד של הנושא באמצעות goniometer דיגיטלי, כולל חטיפה אופקית הכתף, חטיפה אנכית הכתף, הארכת המרפק, הארכת פרק כף היד ואת סטיית פרק כף היד.בקש מהנושא לשמור על היציבה עד סוף המשפט. הפעל את טרקטור היד בניטרלי, והמשך לפעול במהירות מנוע נמוכה עד שהוא יתייצב. הפעל את הטכומטר, התקן חישת הלחץ של הסרט הדק, המחשב הנייד ומערכת איסוף נתוני ההאצה.הגדר את הפרמטרים של האצה, מצב רכישה וקצב דגימה עבור איסוף נתונים. לחץ על הפעל והמתן כעשר שניות עד שהמערכת תתייצב ולאחר מכן לחץ על הקלט כדי להתחיל בהקלטת נתוני ההאצה. במהלך הבדיקה, בקשו מהנבדק לנטר את הטכומטר ולהתאים את מהירות המנוע ל-1,500 סיבובים בדקה עד לייצובו.לאחר מכן, הורה לנושא להתאים את כוח האחיזה בזהירות ל-20 ניוטון, ולשמור על רמת כוח אחיזה זו למשך כ-30 שניות. לאחר מכן, כוונן את כוח האחיזה ל-30 ניוטון ושמור על 30 שניות. ואז, להתאים את כוח האחיזה ל40 ניוטון ולשמור על 30 שניות.לאחר מכן, כוונן את מהירות המנוע ל-2,500 סיבובים לדקה וחזור על ההליך הנ"ל של כוונון כוח האחיזה. לבסוף, להתאים את מהירות המנוע ל 3, 500 סיבובים לדקה ולחזור על ההליכים לעיל של כוונון כוח אחיזה. בסוף המשפט, להורות לנושא להניח את הידית ולכבות את המנוע של טרקטור היד.שמור את נתוני האצת הרטט, הסר והנח את מדי התאוצה בנושא הבא. חזור על השלבים לעיל עד לסוף אוספי הנתונים של כל הנושאים. ולייצא את נתוני סדרת זמן ההאצה לניתוח נוסף.התוויות אלה מציגות דוגמאות של התאוצות של תחום הזמן ותחום התדירות במאזן המזהה למשך חצי שנייה. ההאצה המרבית של כיווני X ו- Z התרחשה בתדר של 58 הרץ. רוב אנרגיית הרטט נמצאה ריכוזית בטווח התדרים בין 50 ל -200 הרץ.הקשר האכזרי בין כוח האחיזה לבין האצה ריבועית ממוצעת של מערכת זרוע היד הושג. נצפתה כי העלייה בכוח האחיזה הגבירה את האצת הרטט בעיקר בתדרים שבין 20 ל-100 הרץ. ושלושת תדרי התהודה נמצאו גדלים כמעט באופן ליניארי עם הגדלת כוח האחיזה.בינתיים, הקשר בין מהירות המנוע לבין תאוצה שורש-ממוצע מרובע הושג. כפי שניתן לראות בחלקות, תדרים נמוכים יותר הועברו יחסית ללא טעם. בעוד, הנחתה היה מסומן למדי עבור תדרים גבוהים יותר.לפיכך, סביר להסיק כי רוב האנרגיה הרטט התפוגגה ביד ובאמה. נתון זה מציג את ההמרה הממוצעת במקומות שונים של מערכת זרוע היד. נמצא כי ההעברה של מערכת זרוע היד פחתה עם הגדלת המרחק ממקור הרטט.ההמרה הגבוהה ביותר נצפתה בחלק האחורי של היד. תדר התהודה של פרק כף היד והעברת המרפק היה בסביבות 20 הרץ. כמו כן נמצא כי רק תנודות של פחות מ-25 הרץ הועברו ביעילות לזרוע, לזרוע העליונה ולכתף.שיטה זו הוקמה על בסיס תקני רטט המועברים ביד, ופותחה כפרוטוקול סטנדרטי למדידת הרטט המועבר ביד של מערכת זרוע היד האנושית במהלך הפעלת טרקטור יד במצב נייח. המשקל הכולל של מד התאוצה והמתאם צריך להיות קל ככל האפשר כדי להפחית שגיאות מדידה. יש להשלים את ניסוי הבדיקה של כל נבדק ללא הפרעה כדי להפחית את ההשפעה של תנוחת ההפעלה.היישומים הפוטנציאליים העיקריים של המתודולוגיה המוצעת הם הערכת תופעות האינטראקציה בין אדם לטרקטור, התפתחות ארגונומיה של טרקטורים ביד ופיתוח מכשירי הגנה כגון מבודדים וכפפות.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

מדידה ניסיונית של מהירות יישוב של חלקיקים כדוריים בנוזלים ויסקואלסטיים לא מכופתרים ומרותקים על בסיס חומרים פעילי שטח

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

שילוב מערכת Up-המרת שלישיית שלישיית השמדה כדי לשפר רגיש-Dye תגובת תאי שמש לאור תת bandgap

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

ייצור ותפעול של מסוע ננו-אופטי

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

פיתוח של התקנה ניסיונית עבור המדידה של מקדם התקומה בתנאי אבק

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

המדידה לחץ Surface בלתי עמיד באמצעות בדיקת מיקרופון מרחוק

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

יד מבוקרת מניפולציה של יחיד מולקולות באמצעות סריקת הבדיקה במיקרוסקופ עם ממשק מציאות 3D Virtual

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

דור של פולי שבשליטת גודל (אתילן גליקול) Diacrylate טיפות דרך דו-תלת-ממדי לזרום התמקדות Microfluidic מכשירים

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

הקמה ותפעול של מערכת מנוע מונחה אור רוטרי Nanorod זהב

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

ייצור של מפעילים רשת פנאומטיים רך עם המלוכסן צ'יימברס

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

מבצע של מערכת הייצור המשולב שיתופי (CCM)

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