Biomechanika pracy zakres badań i zastosowań.pdf

Biomechanika

Biomechanika –

zakres badań i zastosowań,

czyli mechanika układów żywych,

jest to interdyscyplinarna nauka

zakres badań i zastosowań,

biomechaniczne modele

jest to interdyscyplinarna nauka

badająca przyczyny i skutki działania

biomechaniczne modele

układu mięśniowo

badająca przyczyny i skutki działania

sił zewnętrznych i wewnętrznych

układu mięśniowo- szkieletowego

szkieletowego

sił zewnętrznych i wewnętrznych

na układy biologiczne

np . człowieka, zwierzę, roślinę, itp.)

. człowieka, zwierzę, roślinę, itp.)

Biomechanika pracy

Przedmiotem biomechaniki pracy

jest rozpatrywanie przyczyn i skutków

obciążeń układu

szkieletowego człowieka,

wynikających z pracy fizycznej.

Podstawowe metody badań w biomechanice

Modele wieloczłonowe

W modelu wieloczłonowym układ ruchu człowieka

Doświadczalne

Teoretyczne

(lub jego część, np

np . jedną kończynę)

. jedną kończynę) rozpatruje się

rozpatruje się

(miernictwo sił, przemieszczeń,

elektromiografia)

(modelowanie matematyczne

I symulacja komputerowa)

jako układ wieloczłonowy, czyli biomechanizm

biomechanizm

elektromiografia)

I symulacja komputerowa)

zbudowany z członów sztywnych połączonych

przegubami (stawy) i napędzanych siłami

Modele fizyczne

o parametrach skupionych

Modele fizyczne

o parametrach rozłożonych

Modele fizyczne

rozwijanymi przez mięśnie (lub zespoły mięśni).

o parametrach skupionych

(wieloczłonowe)

o parametrach rozłożonych

(MES)

(wieloczłonowe)

(MES)

Biomechanika

czyli mechanika układów żywych,

( np

Przedmiotem biomechaniki pracy

mięśniowo – szkieletowego człowieka,

mięśniowo

(lub jego część,

Doświadczalne

Teoretyczne

jako układ wieloczłonowy, czyli

(miernictwo sił, przemieszczeń,

(modelowanie matematyczne

Modele MES

Opis matematyczny modeli MES jest bardzo złożony.

Ma on postać bardzo rozbudowanych układów równań

dokładne odwzorowanie geometrii ciała lub

fragmentu ciała człowieka (

Ma on postać bardzo rozbudowanych układów równań

(w biomechanice: od kilkuset do kilkunastu tysięcy

. tułowia, segmentu ruchowego

kręgosłupa) za pomocą bardzo dużej liczby elementów.

np . tułowia, segmentu ruchowego

zależnie od

wielkości modelowanego fragmentu ciała), których wygenerowanie i

kręgosłupa) za pomocą bardzo dużej liczby elementów.

wielkości modelowanego fragmentu ciała), których wygenerowanie i

rozwiązanie możliwe jest jedynie za pomocą specjalnych metod

komputerowych.

zależności od potrzeby, czyli od celu rozwiązywanego zadania

komputerowych.

Modele takie umożliwiają

zależności od potrzeby, czyli od celu rozwiązywanego zadania

- określone właściwości geometryczne, materiałowe i inne.

Modele takie umożliwiają nie tylko

nie tylko wyznaczenie sił wewnętrznych

wyznaczenie sił wewnętrznych ,

określone właściwości geometryczne, materiałowe i inne.

określenie

rozkładów naprężeń i odkształceń w układzie mięśniowo

co bardzo ważne w biomechanice pracy - określenie

rozkładów naprężeń i odkształceń w układzie mięśniowo-

szkieletowym człowieka.

Modele MES

Zalety metody MES:

Metody modelowe

w projektowaniu przestrzeni pracy,

Metody modelowe

w projektowaniu przestrzeni pracy,

manekiny płaskie i przestrzenne,

łatwość modelowania przestrzennej budowy układu mięśniowo-

szkieletowego człowieka lub jego elementów,

manekiny płaskie i przestrzenne,

makiety, modele funkcjonalne

szkieletowego człowieka lub jego elementów,

łatwość wprowadzania zmian parametrów geometrycznych i

materiałowych modelu,

makiety, modele funkcjonalne

i komputerowe

materiałowych modelu,

i komputerowe

• możliwość badania statyki, dynamiki i stabilności układu mięśnio

wo-

szkieletowego,

• możliwość stosowania w modelu różnych kryteriów optymalizacyjnyc

Ocena stanowiska i procesu pracy

ocena ergonomiczna

procesu pracy i stanowiska pracy

ocena ergonomiczna

procesu pracy i stanowiska pracy

Podstawowe problemy do rozpatrzenia podczas projektowania nowego

lub oceny istniejącego stanowiska pracy oraz procesu pracy:

Zaprojektowanie zadania roboczego i dostosowanego

dostosowanego

lub oceny istniejącego stanowiska pracy oraz procesu pracy:

stanowiska pracy.

W zależności od rodzaju pracy (praca statyczna, praca

czy pracownik „pasuje” do stanowiska pracy ze względu na swoje

antropometryczne

W zależności od rodzaju pracy (praca statyczna, praca

dynamiczna, praca mieszana), przystępujemy do

cechy fizyczne (wymiary ciała, zasięgi rąk, pola

dobrego widzenia itp.)

dynamiczna, praca mieszana), przystępujemy do

dalszych etapów oceny.

(wartości sił i

momentów, które jest w stanie rozwijać w celu wykonywania pracy

i biomechaniczne cechy fizyczne (wartości sił i

dalszych etapów oceny.

• Analiza statyczna

momentów, które jest w stanie rozwijać w celu wykonywania pracy w

(zdolność

do odbierania i przetwarzania informacji niezbędnych do bezpiecz

oraz cechy psychomotoryczne (zdolność

Analiza statyczna obciążeń układu mięśniowo

obciążeń układu mięśniowo-

do odbierania i przetwarzania informacji niezbędnych do bezpiecz nego

nego

szkieletowego,

• Analiza dynamiczna

dla siebie i otoczenia wykonywania pracy)?

• czy wykonywana praca nie powoduje bezpośrednich lub odległych w

Analiza dynamiczna (jeśli wymagana)

(jeśli wymagana) - bezpośrednio

bezpośrednio

czy wykonywana praca nie powoduje bezpośrednich lub odległych w

czasie zagrożeń dla zdrowia pracownika

czasie zagrożeń dla zdrowia pracownika ( np

np . kumulowania się skutków

. kumulowania się skutków

lub po wstępnej analizie statycznej.

przeciążeń)?

Opis matematyczny modeli MES jest bardzo złożony.

Zasada

Zasada - dokładne odwzorowanie geometrii ciała lub

fragmentu ciała człowieka ( np

(w biomechanice: od kilkuset do kilkunastu tysięcy - zależnie od

Są to tzw. elementy skończone, którym można przypisać

Są to tzw. elementy skończone, którym można przypisać - w

lecz także

lecz także - co bardzo ważne w biomechanice pracy

• łatwość modelowania przestrzennej budowy układu mięśniowo

• łatwość wprowadzania zmian parametrów geometrycznych i

możliwość badania statyki, dynamiki i stabilności układu mięśnio wo

szkieletowego,

możliwość stosowania w modelu różnych kryteriów optymalizacyjnyc h.

• Zaprojektowanie zadania roboczego i

Podstawowe problemy do rozpatrzenia podczas projektowania nowego

do niego

do niego stanowiska pracy.

• czy pracownik „pasuje” do stanowiska pracy ze względu na swoje

antropometryczne cechy fizyczne (wymiary ciała, zasięgi rąk, pola

dobrego widzenia itp.) i biomechaniczne cechy fizyczne

ciągu całego dnia roboczego) oraz cechy psychomotoryczne

ciągu całego dnia roboczego)

szkieletowego

dla siebie i otoczenia wykonywania pracy)?

Wymiary ciała ludzkiego

jako czynnik

determinujący strukturę przestrzenną

obiektu technicznego

Kryteria antropometryczne

Na potrzeby ergonomii dane antropometryczne

populacji określane są przez wymiary

Cechy antropometryczne człowieka

populacji określane są przez wymiary centyli

centyli

można podzielić na dwie grupy :

skrajnych 5. i 95. oraz środkowego -

50. Wymiary

) - skrajnych 5. i 95. oraz środkowego

skrajnych stanowią miary

ograniczające i obejmują 90% populacji

centyli skrajnych stanowią miary

określające wysokości, szerokości,

długości, głębokości i obwody ciała,

ograniczające i obejmują 90% populacji.

długości, głębokości i obwody ciała,

Centylpopulacji –wartość cechy antropometrycznej p , dla której p % populacji

ma mniejszą wartość tej cechy, natomiast pozostała część populacji wartość

większą niż p .

funkcjonalne - np

np . zakresy kątowe

. zakresy kątowe

oraz dystanse ruchów rąk i nóg.

Granice zasięgu i strefy

funkcjonalne rąk

Wysokość pola pracy

funkcjonalne rąk

Wysokość robocza zależy od

• pozycji ciała przy pracy

Do precyzyjnego wyznaczania przestrzennych

stref pracy stosuje się kryteria zasięgów rąk,

pozycji ciała przy pracy

– w pozycji stojącej ustalana jest

stref pracy stosuje się kryteria zasięgów rąk,

definiowane jako:

w pozycji stojącej ustalana jest

w odniesieniu do wysokości łokciowej,

definiowane jako:

w odniesieniu do wysokości łokciowej,

– w pozycji siedzącej

ustalana

w odniesieniu do wysokości kolanowej.

zasięg normalny,

• zasięg maksymalny,

w odniesieniu do wysokości kolanowej.

• charakteru pracy

charakteru pracy

– dokładność,

zasięg maksymalny,

• zasięg wymuszony.

dokładność,

– siła.

zasięg wymuszony.

siła.

Wymiary ciała ludzkiego

Na potrzeby ergonomii dane antropometryczne

( percentyli

percentyli )

• somatyczne

somatyczne - określające wysokości, szerokości,

50. Wymiary centyli

• funkcjonalne

Granice zasięgu i strefy

Wysokość robocza zależy od

Do precyzyjnego wyznaczania przestrzennych

w pozycji siedzącej - ustalana

• zasięg normalny,

Odległości bezpieczeństwa

Miary człowieka wyznaczają parametry

bezpieczeństwa w przestrzeni pracy.

. wymiary otworów

umożliwiających dostęp całego ciała i jego części do stref

np . wymiary otworów

umożliwiających dostęp całego ciała i jego części do stref

maszyn, minimalne odstępy zapobiegające zgnieceniu,

wymagania przestrzenne dotyczące osłon oraz wejść i

dojść.

Metodyka badań i stosowania

miar antropometrycznych

Wymiar antropometryczny

jako zmienna losowa

Populacja dorosłej ludności w wieku

produkcyjnym jest znacznie zróżnicowana

Populacja dorosłej ludności w wieku

produkcyjnym jest znacznie zróżnicowana

pod względem wymiarów

antropometrycznych.

Różnice wymiarowe w populacji podlegają

rozkładowi naturalnemu, którego obrazem

graficznym jest tzw. krzywa Gaussa.

Miary człowieka wyznaczają parametry

Parametry te określają

Parametry te określają np

Metodyka badań i stosowania

Wymiar antropometryczny

zasada miar ograniczających

Dane antropometryczne podawane są

zwykle w układzie wartości skrajnych

reprezentowanych przez

reprezentowanych przez centyle

centyle 5. i 95.

5. i 95.

Operowanie nimi oznacza uwzględnienie

zróżnicowań wymiarowych 90% populacji.

Rola urządzeń sygnalizacyjnych

• dostarczają informacji o otoczeniu,

Projektowanie elementów

sygnalizacyjnych i sterowniczych

• pozwalają podejmować decyzje adekwatne do tego stanu

sygnalizacyjnych i sterowniczych

oraz zamierzeń operatora,

• informują o nieprawidłowościach,

• ostrzegają przed zagrożeniem,

stanowią część interfejsu w układzie człowiek – obiekt techniczny.

obiekt techniczny.

Sygnalizacja wzrokowa

Budowa narządu wzroku

wiadomość jest złożona,

• informacja będzie wykorzystana później,

informacja będzie wykorzystana później,

• sytuacja nie wymaga natychmiastowego działania,

sytuacja nie wymaga natychmiastowego działania,

• narząd słuchu jest przeciążony,

narząd słuchu jest przeciążony,

• występuje hałas w otoczeniu,

występuje hałas w otoczeniu,

• praca nie wymaga ciągłego przemieszczania się operatora.

praca nie wymaga ciągłego przemieszczania się operatora.

Dane antropometryczne podawane są

Operowanie nimi oznacza uwzględnienie

dostarczają informacji o otoczeniu,

Projektowanie elementów

pozwalają podejmować decyzje adekwatne do tego stanu

oraz zamierzeń operatora,

informują o nieprawidłowościach,

ostrzegają przed zagrożeniem,

• stanowią część interfejsu w układzie człowiek

• wiadomość jest złożona,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: