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

Questo lavoro è stato supportato dalla Natural Science Foundation di Chongqing, Cina (cstc2019jcyj-msxmX0046), dal progetto della Chongqing Education Commission of China (KJQN202001127) e dal progetto della Banan District Science and Technology Commission, Chongqing, Cina (2020TJZ010). Gli autori ringraziano il Prof. Siamo anche grati al Dr. Jingshu Wang e al Dr. Jinghua Ma per la loro guida nell'utilizzo della strumentazione di misurazione delle vibrazioni. Un ringraziamento va anche ai temi per la loro piena collaborazione durante gli esperimenti.

Tutte le procedure sono state approvate dal Comitato Etico dell'Università di Tecnologia di Chongqing e ogni materia ha fornito il consenso informato scritto prima della partecipazione a questo studio.
1. Preparazione del trattore a mano
<ol><li>Assicurarsi che il trattore a mano sia sottoposto a condizioni di prova adeguate con un serbatoio pieno di carburante, senza allentamento dei bulloni e senza altri difetti meccanici che comporterebbero vibrazioni anomale. NOTA: Le specifiche del ...

<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>

Il protocollo presentato in questo studio è stato stabilito sulla base degli standard HTV4,5,24, ed è stato sviluppato come passaggi standard per la misurazione dell'HTV del sistema uomo mano-braccio durante il funzionamento di un trattore a mano in condizioni stazionarie. Questa condizione è lo stato più stabile del trattore a mano per contribuire a garantire la misurazione affidabile della vibrazione effettivamente trasmes...

I trattori a mano, noti anche come fresatrici di potenza, sono ampiamente utilizzati nei paesi in via di sviluppo per la preparazione del terreno di piccoli campi. Il funzionamento sul campo di un trattore a mano comporta camminare dietro la macchina e tenere le maniglie per controllarne il movimento. Gli operatori dei trattori a mano sono esposti ad alti livelli di vibrazione, che potrebbero essere attribuiti al piccolo motore monocilindrico e alla mancanza di sistema di sospensione dei trattori amano 1. La sindrome da vibrazione mano-braccio (HAVS)2 può essere causata da una resistenza a lungo termine dalla vibrazione, denominata vibrazione trasmessa a mano (HTV), generata dal trattore a mano e ricevuta dalle mani dell'operatore. Per valutare i rischi per la salute derivanti dall'esposizione degli operatori all'HTV dei trattori a mano, è necessario stabilire un metodo per misurare la risposta alle vibrazioni del sistema mano-braccio.
Il sistema mano-braccio è composto da ossa, muscoli, tessuti, vene e arterie, tendini e pelle3e la misurazione diretta dell'HTV pone molti problemi. Le pertinenti norme internazionali4,5 forniscono linee guida relative alla misurazione della gravità delle vibrazioni generate nelle immediate vicinanze della mano, compreso il sistema di coordinate per la mano, la posizione e il montaggio degli accelerometri, la durata della misurazione, i problemi del connettore del cavo, ecc. Tuttavia, gli standard non prendono in considerazione variabili intrinseche, come la forza di presa, la postura della mano e del braccio, i singoli fattori, ecc. Questi fattori sono stati ampiamente esaminati in un'ampia gamma di eccitazioni di vibrazioni e condizioni di prova6,7,8,9,10,11,12,13, ma i risultati di diversi investigatori non sono in buoni accordi. Molti di questi fattori non sono stati sufficientemente compresi per essere incorporati nei metodi standard. Questa restrizione è in parte attribuibile alla complessità del sistema mano-braccio umano, alle condizioni di prova e alle differenze nelle tecniche sperimentali e di misurazione impiegate.
Inoltre, la maggior parte delle misurazioni precedenti dell'HTV sono state eseguite in condizioni attentamente controllate con eccitazioni di vibrazioni idealizzate, forza di presa e condizioni posturali. I risultati e le procedure sperimentali di queste misurazioni, quindi, potrebbero non replicare realmente le condizioni reali, come le condizioni operative dei trattori a mano. Inoltre, sono stati intrapresi sforzi limitati per studiare l'HTV dei trattori a mano con misurazioni sul campo. Queste misurazioni sono state eseguite utilizzando accelerometri attaccati al polso, al braccio, al torace e alla testa dell'operatore per misurare le vibrazioni di tutto il corpo nelle condizioni ditrasporto del trattore 1o nelle condizioni di lavorazione in un campo untilled e puddling in un campo sommerso con diversi livelli di velocità del motore14. L'effetto della forza di presa, che potrebbe essere un fattore cruciale di HTV7,8, non è stato isolato. Questi metodi non sono quindi adatti come procedure di misurazione standardizzate a causa delle varie posture forzate dell'operatore durante l'agricoltura attribuite alle dure condizioni ambientali.
La presente ricerca è stata intrapresa per contribuire alla definizione di procedure affidabili e ripetibili per la misurazione HTV dei trattori a mano in modo stazionario. La figura 1 presenta il diagramma schematico della progettazione sperimentale. Un trattore a mano prodotto in Cina e comunemente usato dagli agricoltori cinesi era impiegato, e dieci ricercatori sono stati scelti come soggetti per lo studio. Sette accelerometri piezoelettrici leggeri collegati al sistema trattore-braccio mano sono stati utilizzati per misurare la vibrazione. Un contagiri e due sensori di pressione a film sottile hanno monitorato la velocità del motore e la forza di presa durante i test. Ai soggetti è stato richiesto di azionare in sequenza il trattore a mano a velocità specifiche del motore e con forze di presa specificate per ottenere le caratteristiche di vibrazione in varie modalità operative. Questo manoscritto fornisce un protocollo dettagliato per la misurazione HTV del sistema trattore-braccio mano-braccio con considerazione unica dei cambiamenti nella forza di presa e nella frequenza delle vibrazioni.

<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

Gli operatori dei trattori a mano sono esposti ad alti livelli di vibrazioni trasmesse a mano (HTV). Questa vibrazione, che può essere fastidiosa e pericolosa per la salute umana, viene impartita all'operatore attraverso le sue mani e le sue braccia. Tuttavia, non è ancora stato definito un metodo standardizzato per la misurazione dell'HTV dei trattori a mano. Lo studio aveva lo scopo di presentare un metodo sperimentale per lo studio della risposta biodinamica e della trasmissibilità delle vibrazioni del sistema mano-braccio durante il funzionamento di un trattore a mano in modo stazionario. Sono state effettuate misurazioni con dieci soggetti utilizzando tre forze di presa e tre livelli di vibrazione della maniglia per esaminare le influenze della pressione e della frequenza della mano sulle vibrazioni trasmesse a mano (HTV). I risultati indicano che la tenuta di aderenza sulla maniglia influenza la risposta di vibrazione del sistema mano-braccio, specialmente a frequenze tra 20 e 100 Hz. La trasmissione di frequenze più basse nel sistema mano-braccio era relativamente incustodita. In confronto, l'attenuazione è stata riscontrata come abbastanza marcata per frequenze più elevate durante il funzionamento del trattore a mano. La trasmissibilità delle vibrazioni a diverse parti del sistema mano-braccio è diminuita con l'aumento della distanza dalla sorgente di vibrazioni. La metodologia proposta contribuisce alla raccolta di dati coerenti per la valutazione dell'esposizione alle vibrazioni dell'operatore e allo sviluppo ergonomico dei trattori a mano.

L'esperimento è stato effettuato in laboratorio (temperatura dell'aria 22,0 °C ± 1,5 °C) su dieci soggetti sani(tabella 2)durante il funzionamento di un trattore a mano in condizioni stazionarie.
Seguendo il protocollo, i dati di accelerazione delle vibrazioni sono stati raccolti dalla maniglia del trattore a mano, così come la parte posteriore della mano, il polso, il braccio e la spalla di ogni soggetto. È stato ottenuto lo spettro dell'accelerazione delle vibrazioni c...

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

Qui presentiamo un metodo standardizzato per la misurazione delle vibrazioni trasmesse a mano dalle maniglie di un trattore monoassi con particolare riferimento ai cambiamenti nella forza di presa e nella frequenza delle vibrazioni.

Misurazione della vibrazione trasmessa a mano del sistema del braccio manuale umano durante il funzionamento di un trattore a mano

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

L'obiettivo generale di questo esperimento è quello di studiare la risposta biodinamica e la trasmissibilità delle vibrazioni del sistema mano-braccio durante il funzionamento del trattore a mano. Questo studio fornisce un protocollo per la misurazione delle vibrazioni trasmesse a mano del sistema trattore-braccio mano con considerazione dei cambiamenti nella forza di presa e nella frequenza delle vibrazioni. Questo metodo sarà utile per comprendere le caratteristiche di trasmissione delle vibrazioni del sistema mano-braccio.Iniziare, posizionare il trattore a mano in un sito di prova con superficie a secco, soda e piana. Rimuovere i materiali elastomerici delle maniglie. Dopo aver ottenuto il consenso informato di tutti i soggetti, misurare le dimensioni del corpo di ciascun soggetto, tra cui altezza in piedi, massa, lunghezze dell'avambraccio, lunghezza superiore del braccio e lunghezza della mano.Avvolgere saldamente gli adattatori dell'accelerometro sulla mano e sul braccio di ciascun soggetto. Ogni adattatore era fabbricato utilizzando un cinturino in nylon e un pezzo di lamiera di ferro zincato per fornire un attacco rigido e leggero. Gli adattatori dell'accelerometro erano avvolti nelle posizioni della parte posteriore della mano, nell'estremità distale dell'avambraccio, nell'estremità prossimale dell'avambraccio, nell'estremità distale della parte superiore del braccio, nell'estremità prossimale del braccio superiore e nell'acromione.Prima di iniziare una misurazione, raccogliere tutti i componenti del sistema di misurazione, inclusi accelerometri, sistema di acquisizione dati, sistema di rilevamento della pressione a film sottile, contagiri, goniometro digitale, adattatori accelerometrici e altri componenti pertinenti. Per impostare il sistema di misurazione dell'accelerazione, in primo luogo, utilizzando i cavi dell'accelerometro, collegare gli accelerometri con la scheda di acquisizione dati. utilizzando un cavo Ethernet, collegare lo chassis con il computer.Quindi, attaccare un accelerometro triassiale sulla maniglia sinistra o sul trattore a mano e attaccare l'altro sull'adattatore dell'accelerometro della mano sinistra del soggetto. Attaccare gli accelerometri a singolo asse uno per uno, sugli adattatori dell'accelerometro del braccio e della spalla del soggetto. Regolare gli orientamenti degli accelerometri triassiali in modo che siano coerenti con il sistema di coordinate specificato.Infine, utilizzando del nastro adesivo, fissare i cavi dell'accelerometro sulla superficie della pelle del braccio del soggetto e sul manubrio del trattore. Per impostare il sistema di misurazione della forza di presa, in primo luogo, utilizzando nastro adesivo a doppia parte, collegare due sensori a film sottile sulla maniglia sinistra del trattore a mano. Quindi, posizionare il sistema dello schermo a un'altezza comoda.In modo che il soggetto possa monitorare e regolare la forza di presa al livello specificato durante il funzionamento del trattore a mano. Successivamente, istruisi il soggetto a tenere e sollevare la maniglia in posizione orizzontale. Misurare la postura della mano e del braccio del soggetto utilizzando un goniometro digitale, tra cui il rapimento orizzontale della spalla, il rapimento verticale della spalla, l'estensione del gomito, l'estensione del polso e la deviazione del polso.Chiedi al soggetto di mantenere la postura fino alla fine della prova. Avviare il trattore a mano in modo neutro e continuare a funzionare a bassa velocità del motore fino a quando non viene stabilizzato. Accendere il contagiri, il dispositivo di rilevamento della pressione a film sottile, il computer portatile e il sistema di acquisizione dei dati di accelerazione.Impostare i parametri di accelerazione, modalità di acquisizione e frequenza di campionamento per la raccolta dei dati. Fare clic su Esegui e attendere una decina di secondi fino a stabilizzare il sistema, quindi fare clic su Registra per iniziare a registrare i dati di accelerazione. Durante il test, chiedere al soggetto di monitorare il contagiri e regolare la velocità del motore a 1.500 giri al minuto fino a quando non viene stabilizzato.Quindi, istruisci il soggetto a regolare attentamente la forza di presa a 20 Newton e mantieni questo livello di forza di presa per circa 30 secondi. Quindi, regolare la forza di presa a 30 Newton e mantenere circa 30 secondi. Quindi, regolare la forza di presa a 40 Newton e mantenere circa 30 secondi.Successivamente, regolare il velocità del motore a 2.500 giri al minuto e ripetere la procedura di regolazione della forza di presa di cui sopra. Infine, regolare la velocità del motore a 3.500 giri al minuto e ripetere le procedure di regolazione della forza di presa di cui sopra. Al termine della prova, istruire il soggetto a mettere giù la maniglia e spegnere il motore del trattore a mano.Salvare i dati di accelerazione delle vibrazioni, rimuovere e posizionare gli accelerometri sul soggetto successivo. Ripetere i passaggi precedenti fino alla fine delle raccolte dati di tutti i soggetti. Ed esportare i dati delle serie temporali di accelerazione per ulteriori analisi.Questi grafici visualizzano esempi del dominio del tempo e delle accelerazioni del dominio della frequenza sull'handle per una durata di mezzo secondo. L'accelerazione massima delle direzioni X e Z avvenne alla frequenza di 58 Hertz. La maggior parte dell'energia di vibrazione è stata trovata centralizzata nella gamma di frequenza da 50 a 200 hertz.È stata ottenuta la relazione media tra la forza di presa e l'accelerazione quadrata media della radice del sistema mano-braccio. È stato osservato che l'aumento della forza di presa ha aumentato l'accelerazione delle vibrazioni in particolare a frequenze tra 20 e 100 Hertz. E le tre frequenze di risonanza sono state trovate ad aumentare quasi linearmente con l'aumento della forza di presa.Nel frattempo, è stata ottenuta la relazione tra la velocità del motore e l'accelerazione radice-media-quadrato. Come mostrato nei grafici, le frequenze più basse sono state trasmesse relativamente incustodite. Mentre, l'attenuazione era abbastanza marcata per frequenze più alte.Pertanto, è ragionevole concludere che, la maggior parte dell'energia vibrazionale è stata dissipata nella mano e nell'avambraccio. Questa cifra presenta la trasmissibilità mediata in diverse posizioni del sistema mano-braccio. Si è constatato che la trasmissibilità del sistema mano-braccio è diminuita con l'aumento della distanza dalla sorgente di vibrazioni.La massima trasmissibilità è stata osservata sul retro della mano. La frequenza risonante della trasmissibilità del polso e del gomito era di circa 20 hertz. Si è anche scoperto che solo le vibrazioni inferiori a 25 Hertz sono state effettivamente trasmesse all'avambraccio, alla parte superiore del braccio e alla spalla.Questo metodo è stato stabilito sulla base di norme di vibrazione trasmesse a mano ed è stato sviluppato come protocollo standard per la misurazione delle vibrazioni trasmesse a mano del sistema mano-braccio umano durante il funzionamento di un trattore a mano in condizioni stazionarie. Il peso totale dell'accelerometro e dell'adattatore dovrebbe essere il più leggero possibile per ridurre gli errori di misurazione. La prova di prova di ciascun soggetto deve essere completata senza interruzione per ridurre l'effetto della postura di funzionamento.Le principali applicazioni potenziali della metodologia proposta sono la stima dei fenomeni di interazione uomo-trattore, lo sviluppo ergonomico dei trattori a mano e lo sviluppo di dispositivi di protezione come isolatori e guanti.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Misurazione sperimentale della velocità di sedimentazione delle particelle sferiche in fluidi viscoelastici a base di tensioattivi non raffinati e confinati

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

Ricerca

Ingegneria

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

L&#39;integrazione di un Triplet-tripletta Annihilation sistema Up-conversione per migliorare Dye-sensibilizzati Risposta Solar Cell a Sub-bandgap Luce

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

Fabbricazione e funzionamento di un nano-ottica Nastro trasportatore

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

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Sviluppo di un apparato sperimentale per la misura del coefficiente di restituzione sotto vuoto Condizioni

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

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

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Funzionamento del sistema di produzione composita collaborativa (CCM)

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