修枝机手柄角度调节的人机特性研究

摘要

修枝机是使用最为普遍的园林工具之一，根据园林工人的使用反馈，修枝机手柄的人机设计存在一定的改进空间，因此如何改善修枝机手柄使用的人机性能是一个值得研究的问题。本文在对修枝机设计和使用情况调研的基础上，从十几种修剪姿势中总结出四种最典型的修剪姿势，设计并制作了两套样机，然后利用表面肌电测量技术通过实验法对修枝机手柄角度调节的人机特性进行了研究，为手柄人机特性的量化提供了一定参考。
　　研究结果表明:a）随着时间的延长，被测肌肉处于逐渐疲劳的状态，相应的RMS值呈现波动性的上升趋势。b）在左手持握前手柄的修剪姿势中，施力最大的是肱桡肌和腕部肌肉，施力最小的是右侧斜方肌和右手肱二头肌。c）左侧肌肉的施力与右侧肌肉的施力存在差异，通过换手可以均衡左右手的疲劳度，达到延长工作时间的目的。d）水平面的修剪姿势中，随着修剪高度的增加身体的施力和疲劳都在增大。垂直面的修剪难度高于水平面。e）统计学分析表明，修枝机手柄的设计能显著的影响手柄的人机性能。 f）水平低位势时，样机A和样机B的疲劳度基本相同;水平中位势时，样机A比样机B疲劳度平均减少5.47％，具有人机优越性;水平高位势时，样机A比样机B疲劳度平均减少26.22％，具有明显的人机优越性;垂直侧扭势时，样机A比样机B疲劳度平均减少38.21％，具有十分明显的人机优越性。
　　最后还对此种研究方法的应用前景进行了的展望。

目录

摘要

声明

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究目的和意义

1．4 研究内容

1．5 研究方法

第2章 基础理论研究

2．1 人机工程理论

2．1．1 人机工程概述

2．1．2 上肢生物力学

2．1．3 肌肉的生理特征与肌肉疲劳

2．1．4 累积性伤害

2．1．5 手工具设计基本原则

2．2 表面肌电测量技术研究

2．2．1 表面肌电信号的形成

2．2．2 表面肌电信号的特征

2．2．3 表面肌电信号的分析方法

2．2．4 表面肌电信号在肌肉疲劳中的应用

2．3 修枝机设计与使用研究

2．3．1 修枝机设计现状

2．3．2 修剪对象的形态及尺寸特点

2．3．3 绿篱修剪基本规范

2．3．4 修枝机手柄的人机性毹影响因素

第3章 相关问题深入研究

3．1 修剪姿势研究

3．1．1．调研概况

3．1．2．调研结果

3．1．3．典型修剪姿势的确定

3．2 实验样机的设计和制作

3．3 数据转换软件的编程

3．3．1．MATLAB简介

3．3．2．实验用数据转换软件编程

3．4 实验采集部位研究

3．5 数据取样方法研究

第4章 实验开展和数据采集

4．1 实验方案概述

4．2 实验准备

4．2．1．实验对象

4．2．2．实验仪器和材料

4．2．3．实验姿势

4．2．4．MVC的测量

4．3 实验步骤

4．3．1．粘贴电极片

4．3．2．仪器连接

4．3．3．肌电信号记录

4．4 实验注意事项

第5章 实验结果和数据分析

5．1 数据转换

5．2 数据标准化

5．3 数据统计和分析

5．3．1 施力大小和疲劳的变化过程

5．3．2 施力大小和疲劳的肌肉分布

5．3．3 施力大小和疲劳的姿势分布

5．3．4 样本t检验

5．3．5 疲劳度差值

第6章 总结和展望

6．1 总结

6．1．1 研究结论

6．1．2 研究的不足和建议

6．2 展望

参考文献

附录1—matlab数据转换程序

附录2—受试者RMS值随时间变化统计表

附录3—受试者被测肌肉RMS值统计表

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢