Estimation of transmission of hand pressure force through human body - experimental investigations

Abstract

The experiments described in this article are part of the research leading to the development of a model, in which the man working with hand held percussive tool constitutes an active element of the system. Research had on purpose description of transmission of hand pressure force from hand tool, through human body to operator legs. During a new series of experiments, human operators stood on a horizontal platform and by exerting pressure on a tool's handle compared force realized by him with the sudden reference force. The human operator was considered as alive active element able to control the hand tool by exerting suitable pressure on the tool's handle to fulfill the task a priori defined. The used test stand allowed for the generation of reference force, measurement and visualization of the reference, and realized forces on the monitor's screen. Several variants of the experiments were registered and analyzed. Special attention was paid to transient and steady states of human reactions subjected to vibration excitation perturbations coming from the tool with chosen frequencies. Simultaneous recordings of exerting pressure force on a tool's handle and platform horizontal reaction allowed visualization of force transmission through the human body between hands and legs for the investigated participants in transient and steady, after realized control, states. As results of the studies functions describing the transmission of vibrations through the human body were received.

Eksperymenty opisane w artykule stanowią część badań prowadzących do opracowania modelu, w którym człowiek pracujący narzędziem ręcznym stanowi aktywny element układu. Badania miały na celu opis transferu siły nacisku na narzędzie poprzez ciało ludzkie do nóg. Podczas nowych serii prowadzonych doświadczeń człowiek operator w pozycji stojącej miał za zadanie sterować narzędziem ręcznym w celu wykonania zadanego w pewnej chwili sygnału skokowego - nacisku na rękojeść - pełniąc rolę swoistego regulatora. Zbudowane stanowisko badawcze umożliwiało generację siły referencyjnej oraz wizualizację siły referencyjnej i realizowanej przez operatora. Zarejestrowano i zanalizowano kilka wariantów eksperymentu. Szczególną uwagę poświęcono reakcjom przejściowym i ustalonym człowieka przy uwzględnieniu zaburzeń pochodzących od narzędzia przy wybranych częstotliwościach. Jednoczesny pomiar siły nacisku na rękojeść i siły reakcji pomiędzy platformą, na której stał operator, i ramą stanowiska pozwolił na wizualizację przejścia sygnału siły poprzez aktywne ciało operatora pomiędzy ręka mi a nogami badanych operatorów zarówno w stanie nieustalonym - podczas regulacji, jak i po zrealizowaniu regulacji. W wyniku badań otrzymano otrzymano funkcje transmitancji opisującą transmisje drgań przez ciało człowieka.