Razvoj virtualnega modela človeške roke za ergonomsko oblikovanje izdelkov : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2014

Anatomija   comfort   contact pressure   Disertacije   ergonomics   Ergonomija   finite element method   grasp simulation   handle shape   hiperelastične pene   hyper-elastic foam   izbira materiala   Izdelki   kontaktni tlak   material choice   medical imaging   medicinsko slikanje   metoda končnih elementov   oblika ročaja   Orodja   product development   razvoj izdelka   ročaj orodja   Ročaji   Roka   simulacija oprijema   tool-handle   udobje   virtual human hand model   virtualni model človeške roke

Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Velik del ročnih opravil je še vedno opravljen s pomočjo ročnih orodij. Pravilna zasnova ročaja orodja je tako lahko ključnega pomena za preprečevanje obolenj. Obstoječe metode načrtovanja upoštevajo valjaste ročaje in podajajo smernice za določitev optimalnih premerov za povečanje zmogljivosti in zviševanje udobja ob zmanjševanju možnosti za nastanek akutnih in kumulativnih travmatičnih obolenj. Oblika ročaja in materiali ročaja doslej niso bili podrobneje raziskani, kar bi imelo vpliv na izboljšanje ergonomije izdelka. Za premostitev omejitev glede določitve oblike ročaja, smo razvili anatomsko natančen statični virtualni model človeške roke v optimalnem krepkem oprijemu za neposredno oblikovanje ročaja orodja, ki temelji na interdisciplinarnem pristopu na osnovi medicinskega slikanja. Da bi odpravili omejitve glede pravilne določitve materiala ročaja orodja, smo uporabili metodo končnih elementov za simulacijo človeškega prsta ob oprijemu ročaja iz različnih materialov. Rezultati so pokazali, da ročaj orodja, ki temelji na razvitem virtualnem modelu človeške roke, zagotavlja bistveno večjo kontaktno površino in udobje v primerjavi s cilindričnim ročajem. Z večjo kontaktno površino in anatomsko obliko ročaja je mogoče preprečiti prekomerne deformacije mehkega tkiva in s tem prekomerne obremenitve na roko. Numerični izračuni so pokazali, da običajni materiali ročajev orodij ne zmanjšujejo kontaktnega tlaka ob oprijemu, predlagane hiper-elastične pene, ki upoštevajo nelinearno mehansko obnašanje mehkega tkiva pa lahko znatno zmanjšajo kontaktni tlak in hkrati ohranijo zadostno stopnjo stabilnosti. Rezultati tako potrjujejo domnevo, da lahko pravilna oblika in material ročaja orodja povečata učinkovitost in udobje in s tem zmanjšata tveganje za nastanek akutnih in kumulativnih travmatičnih obolenj.

08.08.2023