Az antropometria és a biomechanika alapjai. Szabó Gyula

Átírás

1 Az antropometria és a biomechanika alapjai Szabó Gyula

2 Az antropometria helye TERMÉKFEJLESZTÉS / TERV ERGONÓMIAI FELADATOK ÉS TEVÉKENYSÉGEK ANTROPOMETRIAI ADATOK Az antropometria alkalmazásának célja a hatékony, biztonságos és kényelmes tevékenység biztosítása a méretek és elrendezés helyes megválasztásával 2/73

3 Antropometriai adatok felhasználása Termék jellemzőinek meghatározásához Nyílások minimális méreteinek meghatározásához Megfogási alak és méret meghatározásához Kezelőelemek távolságának meghatározásához és pozicionálására Kijelzők pozicionálására Optimális - elfogadható - elfogadhatatlan (elviselhetetlen) Erőkifejtési és nyomatékkorlátok meghatározásához 3/73

4 Szabványok (nem friss, nem naprakész lista!) ISO, EN, MSZ, BS, DIN, AFNOR, ÖNORM MSZ EN 547-1: 1998 MSZ EN 547-1:1996+A1:2009 Gépek biztonsága. Az emberi test méretei. 1. rész: Az egésztest hozzáférési helyek méretei meghatározásának alapelvei gépi munkahelyeken. MSZ EN 547-2: 1998 MSZ EN 547-2:1996+A1:2009 Gépek biztonsága. Az emberi test méretei. 2. rész: A hozzáférési nyílások méretezésének alapelvei. MSZ EN 547-3: 1998 MSZ EN 547-3:1996+A1:2009 Gépek biztonsága. Az emberi test méretei. 3. rész: Testméretek MSZ EN 614-1:1998 MSZ EN 614-1:2006+A1:2009 Gépek biztonsága. A kialakítás ergonómiai elvei. 1. rész: Fogalmak és általános elvek. MSZ : Gyermekasztalok funkcionális méretei MSZ : Gyermekülőbútorok funkcionális méretei MI 17231/1-77: Testméretek. Nők statikai és dinamikus testméretei MI 17231/2-77: Testméretek. Férfiak statikai és dinamikus testméretei 4/73

5 MSZ EN 547-3:1998 helyett MSZ EN 547-1:1996+A1:2009 Európai vizsgálatokból származó bizonyos antropometriai méret (összesen 28 adatot) közöl, tartalmazza pl. a testmagasság értéket a 95 és 99 percentilishez (1881 mm és 1944 mm), a Kézfejhosszúság a hüvelykujjig 5 percentilis értéket (88 mm). 5/73

6 Szabványos testhelyzetek és testméretek I. 6/73

7 Szabványos testhelyzetek és testméretek II. 7/73

8 Statikus antropometriai adatok: a kéz paraméterei 8/73

9 Mozgássérült antropometriai adatai kerekesszékben 9/73

10 Dinamikus antropometriai adatok Ízületi méretek (csuklótávolságok és szögtartományok) Tömegadatok Helyszükséglet (clearance) Elérési tartományok (reach) Kényelmes látás zónái 10/73

11 Az ízületek mozgástartományait leíró paraméterek 11/73

12 Helyszükséglet 12/73

13 A helyszükséglet különböző jellegzetes esetekben 13/73

14 Elérés Barnes által ajánlott vízszintes síkban lévő normális és maximális munkaterületek méretei (hüvelykben és cm-ben), amelyre ráillesztették a Squires által ajánlott normális munkateret, hogy érzékeltessék a különbséget. 14/73

15 Kényelmes elérés és optimális látási terület zónája A kényelmes elérés (ZCR) és az optimális látási terület zónája (OVZ) a vállakkal szemben 500 mm távolságra függőleges felületnél. 95% férfi (m) és 5% nő (w). (BML a test középvonala.) 15/73

16 Méretek definíció szerint (mérőpontok) Statikus méretek mérése Méretek fajtái Mérőeszközök Antropométer Hosszúsági Szélességi Rúdkörző Kerületi Egyéb Tapintókörző Fém mérőszalag Mérőhenger, lyuksablon Izületvastagság (condilus)mérő Bőrredővastagság mérő 16/73

17 Antropometriai mérés antropométer 17/73

18 Antropometriai mérés - rúdkörző 18/73

19 Antropometriai mérés - tapintó körző 19/73

20 Antropometria mérés - Condilus mérő 20/73

21 Fejkerület mérés 21/73

22 Marokátmérő mérés 22/73

23 Ujjátmérő mérés 23/73

24 Antropometriai mérés Bőrredő-vastagságmérő 24/73

25 Testmagasság eloszlás 25/73

26 Emberi különbözőség: felnőttek testmagassága 26/73

27 A különbözőség statisztikai leírása A mérhető különbség véletlen vagy nem? Az átlag és eloszlás Egy méret- több méret dilemma Átlag? Sáv? Minimum? Maximum? stb... 27/73

28 Normál eloszlás, átlag, szórás és a percentilisek összefüggései 28/73

29 Percentilis és szórás P3 = x 1,88 s P5 = x 1,64 s P50 = x P95 = x + 1,64 s P97 = x + 1,88 s 29/73

30 Gyakoriság (%) "Procrusztész ágya" Felhasználói tulajdonság 30/73

31 Gyakoriság (%) Tervező önmaga Felhasználói tulajdonság 31/73

32 Gyakoriság (%) Az átlag Felhasználói tulajdonság 32/73

33 Gyakoriság (%) Alacsonyabb Felhasználói tulajdonság 33/73

34 Gyakoriság (%) Magasabb Felhasználói tulajdonság 34/73

35 Gyakoriság (%) Szabályozható Felhasználói tulajdonság 35/73

36 Gyakoriság (%) Variációk Felhasználói tulajdonság 36/73

37 Gyakoriság (%) Speciális igények Felhasználói tulajdonság 37/73

38 Táblázat használata Ülésmagasság magyarázó ábra Férfi adatok (cm) 5 percentilis érték átlagérték 95 percentilis érték Hivatkozások a szabvány más részeire Ülésmagasság 38/73

39 PeopleSize 1. 39/73

40 PeopleSize 2. 40/73

41 Az emberi erő és nyomatékkifejtés

42 Az erőkifejtést befolyásoló változók Környezeti változók Termék változók Interakciós változók testhelyzet + erő Személyi változók 42/73

43 Személyi változók 1. Nem 2. Kor 3. Jobb-bal oldaliság 4. Antropometriai változók 5. Ruházat 6. Pszichológiai és fizikai tényezők (motiváció, cirkadián ritmus stb.) 7. Egyéb személyi jellemzők (gyakorlottság, műszaki ismeretek, kézügyesség, intelligencia, mozgási sémák) 43/73

44 Termék változók 1. Forma, alak 2. Méret 3. Pozíció 4. Érintkezési felület anyaga (súrlódási tényező, keménység) 5. Meghatározott vagy nem definiált mozdulat 6. Statikus kontra dinamikus 7. Szükséges pontosság 8. Ellenállás 9. Súly 44/73

45 Környezeti változók 1. Támasz 2. Térbeli korlátok (mozgás szabadságfoka) 3. Vibráció, rezgés 4. Hőmérséklet és páratartalom 5. Magasság 45/73

46 Interakciós változók Testhelyzet Erő 2. Az érintkező testrész 2. Szükséges erő nagysága 3. Erőkifejtésre használt 3. A mozdulat sebessége testrész(ek) 4. Gyorsulás 4. Jobb, bal vagy mindkét oldal 5. Időtartam 5. Termék pozíciója az 6. Az erő iránya érintkezésnél 6. Izületek szöge 7. Egyidejű mozdulatok (ismétlődő, azonos vagy különböző) 7. Az erő irányváltása 8. Ismétlés/gyakoriság (ciklusok száma, az erőkifejtés és pihenés időtartama) 46/73

47 Hajlítás és nyújtás illusztrációja 47/73

48 Hajlító erő eloszlása Ujjak Boka 48/73

49 Kor és nem hatása a maximális izomerő kifejtésre 49/73

50 Maximális taposóerő változása a pedál és ülés relatív helyzetétől függően 50/73

51 A fáradtság és a fájdalom kezdete a térd és a váll esetében 51/73

52 A terhelés és igénybevétel koncepciója egészségkárosodás határa (tolerancia) Terhelés = f(stressztényezők, stressz teljesítés határa (teljesítő képesség és ésszerűség) log (stressz időtartam T) időtartam T) Igénybevétel = el n öv ek ed és e mértéke H, stressz ig én yb ev ét log (stressz-mérték H) életveszély határvonala kényelem határa (ésszerűség és megelégedettség) f(terhelés, egyéni jellemzők és képességek) 52/73

53 A szükséges pihenőidő alakulása a munka időtartama és jellege szerint A munka jellegét az energia- felhasználás (kcal/perc) határozza meg: 1-2,5: könnyű, 2,6-3,75: közepes, 3,8-6,0: nehéz, 6,1-10,0: nagyon nehéz, 10,0 - különösen nehéz 53/73

54 A látás és a fej-nyak helyzete 54/73

55 Az optimális munkamagasság 55/73

56 A csukló helyzete 56/73

57 A nyomaték változása a testhelyzettől függően 57/73

58 Csigolyaközti nyomóerő 58/73

59 A helyes testhelyzet tervezésének alapelvei Tervezzünk természetes testhelyzetekre Ösztönözzünk gyakori testhelyzet változtatásra Alkalmazzunk megfelelő háttámaszt ülő testhelyzetben Biztosítsuk az erőkifejtéshez szükséges optimális testhelyzetet Kerüljük a fej és törzs előredőlését, a felemelt felsőkart igénylő testhelyzeteket, a csavart és aszimmetrikus testhelyzeteket, a mozgástartomány szélső helyzeteit tartósan igénylő testhelyzeteket, az érzékeny szövetek igénybevételét a test megtámasztására. 59/73

60 Milyen egészségkárosodással kell számolnom, ha kézi anyagmozgatással foglalkozom? Korongkopás Ülőideg becsípődés Gerincsérv (különösen az alsó ágyékcsigolyáknál) Izomgörcs a hát/csípő izmaiban Ínproblémák (főleg a csuklóban és a könyökben lévő inak sérülése) Izomhúzódás a karban (főleg a forgatóizom és az alkar sérülése). A már korábban is fennálló degeneratív állapot súlyosbodása. 60/73

61 Mi van a háttérben? Gerincsérv: akkor fordul elő, amikor a porckorong belső része nyomást gyakorol egy idegre. Fájdalom vagy zsibbadtság a lábban a hát alsó részénél fellépő sérv általános tünete. 61/73

62 Milyen anyagmozgatási helyzetek vannak? Szállítás Emelés / süllyesztés Tolás / húzás Anyagmozgatás gépi eszköz segítségével Tartás Kézi mozgatás csoportosan 62/73

63 Az ember, mint mechanikus szerkezet Ha egyenes háttal emelünk, akkor a porckorongon az erőeloszlás természetes (balra) Görbe háttal történő emelésnél fokozott a porckorongsérv esélye! (jobbra) 63/73

64 Az emelhető teher ideális tömege függ az emelés helyétől Vállmagasság Könyökmagasság Kézfejmagasság Lábszár közép-magasság Nő Férfi 64/73

65 Antropometria a tervezésben Felhasználói kör Testhelyzet Használó - termék kapcsolati felületek Antropometriai mérések Balesetmegelőzés és kényelem feltétele Antropometriai adattárak Antropometriai adat Termék méret Ruházati és biztonsági korrekció Percentilis érték 65/73

66 Az antropometriai illesztés A felhasználó adekvát modelljét - megfelelő nemzetiség, nem, kor, percentilis a termék és környezetének modelljéhez illesztjük. A beállított, különböző funkcionális testhelyzetekben ellenőrizzük, értékeljük az ütközéseket, szükséges biztonsági hézagokat, az elérés és látás zónáit (kényelmes megfelelő nem megfelelő). Képekkel illusztrált értékelést készítünk a termék méreteiről, használatáról. 66/73

67 CAAA fogalma A számítógéppel támogatott antropometriai tervezés és értékelés (Computer Aided Anthropometric Assessment, CAAA) korszerű számítógépes termékértékelő módszer, melyben a termék és környezetének elektronikus modelljébe helyezhetjük a potenciális vagy valós felhasználó modelljét. A funkcionális testhelyzetek segítségével kimutathatók a helyszükségleti, elérési, látási megfelelőségek vagy deficitek. Fejlettebb változatai terhelésértékeket is számítanak. 67/73

68 CAAA illesztés folyamata Termék, termékkörnyezet modellje (CAD) Antropometriai adattár CAAA Embermodell meghatározása Felhasználói kört jellemző tulajdonságok alapján Funkcionális testhelyzet beállítása Értékelés Illesztés mértékének meghatározása 68/73

69 ADAPS képernyőkép és menütérkép 69/73

70 VISION 70/73

71 MANNEQUIN 71/73

72 ANTHROPOS 72/73

73 JACK 73/73