Medição da vibração transmitida à mão do sistema de braço da mão humana durante a operação de um trator de mão

O objetivo geral deste experimento é investigar a resposta biodinâmica e a transmissibilidade de vibração do sistema de braço-mão durante a operação para trator de mão. Este estudo fornece um protocolo para medição de vibração transmitida à mão do sistema trator-braço com a consideração de mudanças na força de aderência e frequência de vibração. Este método será útil para a compreensão das características de transmissão de vibração do sistema de braço-mão.

Comece, coloque o trator de mão em um local de teste com superfície seca, firme e nivelada do solo. Remova os materiais elastoméricos das alças. Após obter o consentimento informado de todos os sujeitos, meça as dimensões do corpo de cada sujeito, incluindo altura de pé, massa, comprimentos do antebraço, comprimento do braço superior e comprimento da mão.

Enrole os adaptadores do acelerômetro firmemente na mão e no braço de cada assunto. Cada adaptador era fabricado usando uma correia de nylon e um pedaço de folha de ferro galvanizada para fornecer um acessório rígido e leve. Os adaptadores do acelerômetro foram embrulhados nos locais da parte de trás da mão, extremidade distal do antebraço, extremidade proximal do antebraço, extremidade distal do braço superior, extremidade proximal do braço superior e acromação.

Antes de iniciar uma medição, reúna todos os componentes do sistema de medição, incluindo acelerômetros, sistema de aquisição de dados, sistema de sensoriamento de pressão de película fina, tacômetro, goniômetro digital, adaptadores do acelerômetro e outros componentes relevantes. Para configurar o sistema de medição de aceleração, primeiro, usando os cabos do acelerômetro, conecte os acelerômetros com o cartão de aquisição de dados. usando um cabo Ethernet, conecte o chassi com o computador.

Em seguida, conecte um acelerômetro tri-axial na alça esquerda ou no trator de mão, e conecte o outro no adaptador do acelerômetro da mão esquerda do sujeito. Anexar acelerômetros de eixo único um a um, nos adaptadores do acelerômetro do braço e ombro do sujeito. Ajuste as orientações dos acelerômetros tri-axiais para ser consistente com o sistema de coordenadas especificado.

Por fim, usando fita adesiva, fixe os cabos do acelerômetro na superfície da pele do braço do sujeito e no guidão do trator. Para configurar o sistema de medição da força de aderência, primeiro, usando fita adesiva de dois lados, conecte dois sensores de película fina na alça esquerda do trator de mão. Em seguida, coloque o sistema de tela em uma altura conveniente.

Para que o sujeito pudesse monitorar e ajustar a força de aderência ao nível especificado durante a operação do trator manual. Depois disso, instrua o sujeito a segurar e elevar a alça para uma posição horizontal. Meça a postura da mão e do braço do sujeito usando um goniômetro digital, incluindo o abdução horizontal do ombro, o abdução vertical do ombro, a extensão do cotovelo, a extensão do pulso e o desvio do pulso.

Peça ao sujeito para manter a postura até o final do julgamento. Ligue o trator de mão em ponto morto e continue funcionando a uma velocidade baixa do motor até que ele esteja estabilizado. Ligue o tacômetro, o dispositivo de sensor de pressão de filme fino, o computador portátil e o sistema de aquisição de dados de aceleração.

Definir os parâmetros de aceleração, modo de aquisição e taxa de amostragem para coleta de dados. Clique em Executar e aguarde cerca de dez segundos até que o sistema se estabilize e clique em Gravar para começar a gravar os dados de aceleração. Durante o teste, peça ao sujeito para monitorar o tacômetro e ajustar a velocidade do motor para 1.500 rotações por minuto até que ele seja estabilizado.

Em seguida, instrua o sujeito a ajustar cuidadosamente a força de aderência para 20 Newtons, e mantenha este nível de força de aderência por cerca de 30 segundos. Em seguida, ajuste a força de aderência para 30 Newtons e mantenha cerca de 30 segundos. E então, ajuste a força de aderência para 40 Newtons e mantenha cerca de 30 segundos.

Depois disso, ajuste a velocidade do motor para 2.500 rotações por minuto e repita o procedimento acima de ajuste da força de aderência. Por último, ajuste a velocidade do motor para 3.500 rotações por minuto e repita os procedimentos acima de ajuste da força de aderência. No final do ensaio, instrua o sujeito a abaixar a alça e desligar o motor do trator de mão.

Salve os dados de aceleração de vibração, remova e coloque os acelerômetros sobre o próximo assunto. Repita as etapas acima até o final da coleta de dados de todos os sujeitos. E exportar os dados da série temporal de aceleração para análise suplementar.

Esses gráficos exibem amostras do domínio de tempo e acelerações de domínio de frequência na alça por meia segunda duração. A aceleração máxima das direções X e Z ocorreu na frequência de 58 Hertz. A maior parte da energia de vibração foi encontrada centralizada na faixa de frequência de 50 a 200 hertz.

Obteve-se a relação média entre a força de aderência e a aceleração quadrada do sistema de braço-mão. Observou-se que o aumento da força de aderência aumentou a aceleração de vibração notavelmente em frequências entre 20 e 100 Hertz. E as três frequências de ressonância aumentaram quase linearmente com o aumento da força de aderência.

Enquanto isso, obteve-se a relação entre a velocidade do motor e a aceleração média-quadrada. Como mostrado nas parcelas, as frequências mais baixas foram transmitidas relativamente não autenticadas. Enquanto, a atenuação foi bastante marcada para frequências mais altas.

Assim, é razoável concluir que, a maior parte da energia vibracional foi dissipada na mão e no antebraço. Este número apresenta a transmissibilidade média em diferentes locais do sistema de braço-mão. Verificou-se que a transmissibilidade do sistema mão-braço diminuiu com o aumento da distância da fonte de vibração.

A maior transmissibilidade foi observada na parte de trás da mão. A frequência ressonante da transmissibilidade do pulso e cotovelo foi de cerca de 20 hertz. Também foi constatado que apenas vibrações de menos de 25 Hertz foram efetivamente transmitidas ao antebraço, braço superior e ombro.

Este método foi estabelecido com base em padrões de vibração transmissíveis à mão, e foi desenvolvido como um protocolo padrão para a medição da vibração transmitida à mão do sistema de braço-mão humano durante a operação de um trator de mão em condição estacionária. O peso total do acelerômetro e do adaptador deve ser o mais leve possível para reduzir os erros de medição. O teste de teste de cada sujeito deve ser concluído sem interrupção para reduzir o efeito da postura operacional.

As principais aplicações potenciais da metodologia proposta são a estimativa de fenômenos de interação homem-trator, o desenvolvimento ergonômico de tratores manuais e o desenvolvimento de dispositivos de proteção como isoladores e luvas.