손잡이 너비, 높이, 수평 각도가 손수레 운전에 필요한 밀기, 들기, 회전 힘에 미치는 영향 Effects of the Handle Width, Height and Horizontal Angle on the Pushing, Lifting and Twisting Forces Required for the Handling of Barrows원문보기
This study evaluated the effects of the handle width(shoulder width, 1.25${\times}$shoulder width, 1.5${\times}$shoulder width), height(3 levels : knee, medium, knuckle) and horizontal angle($0^{\circ}$, $10^{\circ}$) on the pushing, lifting, and twisting ...
This study evaluated the effects of the handle width(shoulder width, 1.25${\times}$shoulder width, 1.5${\times}$shoulder width), height(3 levels : knee, medium, knuckle) and horizontal angle($0^{\circ}$, $10^{\circ}$) on the pushing, lifting, and twisting strengths which were required for carrying single or two wheel barrows. Twelve healthy college students(male) participated in the experiment. In each experimental condition($3{\times}3{\times}2$=18), the subjects exerted three forces(pushing, lifting, and twisting clockwise). The experimental conditions and three forces were tested in random order, and a minimum 2 minutes of rest was provided between exertions. Results showed that the mean and maximum pushing forces showed greater values when the horizontal angle was $0^{\circ}$ than $10^{\circ}$(p=0.016). However, the three independent variables had no statistically significant effects on the lifting forces(p>0.1). The mean and maximum twisting forces increased as the handle width became larger(p<0.05). Also, there was a marginal effect of the horizontal angle(p=0.065) on the twisting force. From the results of this study, the horizontal angle of $0^{\circ}$ and the wider handle width were suggested for the design of single-wheel barrows.
This study evaluated the effects of the handle width(shoulder width, 1.25${\times}$shoulder width, 1.5${\times}$shoulder width), height(3 levels : knee, medium, knuckle) and horizontal angle($0^{\circ}$, $10^{\circ}$) on the pushing, lifting, and twisting strengths which were required for carrying single or two wheel barrows. Twelve healthy college students(male) participated in the experiment. In each experimental condition($3{\times}3{\times}2$=18), the subjects exerted three forces(pushing, lifting, and twisting clockwise). The experimental conditions and three forces were tested in random order, and a minimum 2 minutes of rest was provided between exertions. Results showed that the mean and maximum pushing forces showed greater values when the horizontal angle was $0^{\circ}$ than $10^{\circ}$(p=0.016). However, the three independent variables had no statistically significant effects on the lifting forces(p>0.1). The mean and maximum twisting forces increased as the handle width became larger(p<0.05). Also, there was a marginal effect of the horizontal angle(p=0.065) on the twisting force. From the results of this study, the horizontal angle of $0^{\circ}$ and the wider handle width were suggested for the design of single-wheel barrows.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나 외륜수레 손잡이 설계에서 중요한 요소인 손잡이 너비 (좌우 손잡이 긴-격), 각도, 바퀴 위礼 적재함 형태 등이 외륜 수레 운전에 요구되는 밀기, 들기, 회전 힘에 미치는 영향에 대한 실험적 연구는 아직 이루저지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 손잡이설계에서 중요한 요소인 손잡이너비, 수평 각도와 함께 손잡이 높이가 밀기, 들기, 회전 힘에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
제안 방법
독립 변수로는 손잡이 높이, 손잡이 너비, 손잡이 수평 각도로 하였다. 손잡이 높이는 선 자세에서의 주먹 높이, 무릎 높이, 주먹 높이와 무릎 높이의 중간 위치 3가지로 변화시켰으며, 손잡이 너비는 피 실험자의 어깨 너비(Ws), 1.
외국인의 데이터와 비교하면, 미시간 대학에서 1, 141명을 대상으로 손잡이를 39 cm 높이에 위치시키고, 허리를 숙인 자세에서 측정한 값(평균=480 N)2°)과는 비슷한 값을 보이지만, 다른 손잡이 위치와 자세에서의 값들과는 다르게 나타났다. 본 연구에서는 다리 자세를 앞뒤로 벌린 자세였지만, 기존 연구에서는 다리를 보통 어깨 너비로 평행하게 벌린 상태에서 측정하였다.
수평 각도로 하였다. 손잡이 높이는 선 자세에서의 주먹 높이, 무릎 높이, 주먹 높이와 무릎 높이의 중간 위치 3가지로 변화시켰으며, 손잡이 너비는 피 실험자의 어깨 너비(Ws), 1.25xWs, 1.5x Ws의 3 수준으로 변화시켰다. 손잡이 수평 각도는 0도와 10도의 2 수준으로 변화시켰다.
실험 시 발의 위치를 결정하기 위해 40 kg이 든외륜 수레를 5 m 거리에서 3회 전진 운전하도록 하였으며, 익숙해진 다음 외륜 수레를 전진 시키는 중에 오른 발이 앞쪽에 있으면서 두 발이 바닥에 모두 닿았을 때의 발 위치를 결정하여 실험 시에도 그대로 유지하도록 하였다. 실험 시 손의 위치에 따른 발의 앞 뒤 위치는 오른발의 안쪽 복숭아뼈 위치에 손집叫가 위치하도록 하였다.
게, 어깨너비, 주먹 높이, 무릎 높이를 즉정하였다. 이후, 힘 즉정 장치에서 들기, 밀기, 회전 힘을 발휘하는 요령을 설명하고 연습을 하여 힘 발휘에 익숙해지도록 하였다.
2였다. 종속 변수는 외륜 수레 운전에 필요한 드는 힘, 미는 힘, 회전 힘(시계 방향) 3가지를 측정하였다. 회전 힘은 시계방향으로 회전시키는 힘으로, 왼손으로는 들고, 오른손으로는 누르는 힘을 발휘하도록 하였다.
회전 힘은 시계방향으로 회전시키는 힘으로, 왼손으로는 들고, 오른손으로는 누르는 힘을 발휘하도록 하였다. 총 18가지 실험 조건(3×3* 2)을 모두 한 번씩 무작위 순서로 실험하였으며, 3 가지 종속 변수 측정 순서도 무작위로 결정하였다.
2). 힘 측정은 Dacell(주)의 MC49-3B 3축 로드 셀을 이용하여 500 Hz로 측정하였으며, 100 ms 동안의 rms를 구하여 분석에 사용하였다.
대상 데이터
본 실험에는 건강한 20대 남자 12명이 실험에 참가하였다. 피 실험자의 나이 평균은 23.
2 N) 의약 59%(가슴 높이)와 51%(허리 높이)에 해당하는 값이다 이것은 손잡이 높이 차이와 함께, 팔꿈치 각도, 발의 자세 및 손잡이 방향 차이인 것으로 분석된다. 본 연구에서는 팔꿈치를 대부분 편 상태였던 반면, 기술표준원 자료는 팔꿈치를 약 90도 정도 구부린 자세에서 측정되었다. 발의 자세는 본 연구에서는 외륜 수레를 운반할 때의 보폭 및 좌우 너비를 사용하였으나, 기술표준원 연구에서는 자유 자세를 사용하였다.
데이터처리
미는 힘의 평균에 대해서 높이, 너비, 각도를 독립 변수로 하여 AN0VA 분석을 수행하였으며(Table 2 참조), 수평 각도의 주 효과는 유의수준 0.05 에서 통계적으로 유의한 영향을 미쳤으며E).O16), 손잡이 높이는 유의수준 0」에서 유의하였다(p=0.
힘 데이터 분석에서는 초기 1초 이후에 안정된 구간(약 2~3초)의 rms 평균(mean)과 함께, 순간 최대 힘(maximum)를 각각 구하였다’ 3가지 힘에 대해서 손잡이 높이, 너비와 수평각도가 미치는 영향 평가를 위해 분산분석을 실시하였으며, 분석에는 SPSS12.0 소프트웨어를 사용하였다.
성능/효과
각 실험 조건 사이에 손잡이 너비와 각도 등의 실험조건 변경을 하였으며 약 2분의 휴식시간을 주었으며, 피 실험자가 요구할 경우 더 많은 휴식 시간을 주었다.
즉, 손잡이 높이는 미는 힘 평균과 최대값에만 유의한 영향을 미쳤으며, 손잡이 너비는 회전 힘에서만 차이가 나타났다. 또한, 수평 각도는 미는 힘과 회전 힘에 유의한 영향을 미쳤다. 본 연구 결과에 근거하여 외륜 운반차 손잡이를 설계할 때의 시사점은 다음과 같다.
본 연구에서는 손잡이 너비, 높이, 수평 각도에 따라 외륜 운반 수레 운전에서 동원되는 힘인 들기, 밀기, 회전 힘(시계방향)을 측정하였다 본 연구에서 고려한 3가지 독립변수(손잡이 높이, 너비, 수평각도)가 미는 힘, 드는 힘, 회전 힘에 미치는 영향은 힘의 종류에 따라 다른 것으로 나타났다. 즉, 손잡이 높이는 미는 힘 평균과 최대값에만 유의한 영향을 미쳤으며, 손잡이 너비는 회전 힘에서만 차이가 나타났다.
손잡이 너비는 회전 힘에만 통계적으로 유의한 영향을 미쳤으며, 손잡이 너비가 커짐에 따라 더 큰 회전 힘이 측정되었다. 이것은 모멘트 암이 커짐에 따른 당연한 결과라고 판단된다.
손잡이 높이, 너비, 각도가 드는 힘 평균에 미치는 영향을 ANOVA로 분석한 결과, 모든 주 효과와 교호작용이 유의하지 않은 것으로 나타났다(p> 0.1). 또한, 최대 드는 힘에 대한 ANOVA 분석 결과에서도 모두 유의하지 않은 것으로 나타났다g.
손잡이 수평 각도는 미는 힘 평균(P<0.05), 최대값(p<0.1)과 회전 힘 최대값(p<0.1)에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 미는 힘과 회전 힘 최대값은 0도에서 더 큰 힘이 나타났으며, 이것은 힘의 방향이 바뀌게 되는 효과라고 사료된다.
따라 다르게 다타났다. 손잡이 좌우 너비가 어깨 너비의 1.25배에서는 0도와 10도 차이가 거의 없었으나, 어깨너비와 어깨 너비의 1.5배 너비에서는 10도가 0도보다 더 큰 최대 회전 힘을 내는 것으로 나타났다. 그러나 회전 힘 평균에 미치는 너비와 각도의 교호작용은 p값이 0.
3에는 손잡이 높이가 미는 힘 평균과 최대 값에 미치는 영향을 나타내고 있다. 주먹 높이와 무릎 높이에서 평균과 최대 힘이 높게 나타났으며, 중간 높이에서 가장 작은 힘이 발휘되었다.
즉, 손잡이 높이는 미는 힘 평균과 최대값에만 유의한 영향을 미쳤으며, 손잡이 너비는 회전 힘에서만 차이가 나타났다. 또한, 수평 각도는 미는 힘과 회전 힘에 유의한 영향을 미쳤다.
058), 나머지 교호작용은 유의하지 않았다. 한편, 최대 회전 힘에 대한 ANOVA 분석 결과에서는 손잡이 너 비(pF.OOl)와 손잡이 각도(p=0.065)가 유의수준 0.1에서 유의하였으며, 나머지 효과는 유의하지 않게 나타났다(P>Ql).
회전 힘의 평균에 대해서 높이, 너비, 각도를 독립 변수로 하여 ANOVA 분석을 수행한 결과, 주 효과 중에서는 손잡이 너비가 통계적으로 유의하였으며(p<Q01), 교호작용 중에서는 너비와 각도의 2차 교호작용만 유의 수준 0.1에서 유의하였으며 (p=0.058), 나머지 교호작용은 유의하지 않았다. 한편, 최대 회전 힘에 대한 ANOVA 분석 결과에서는 손잡이 너 비(pF.
후속연구
5배 너비에서는 10도가 0도보다 더 큰 최대 회전 힘을 내는 것으로 나타났다. 그러나 회전 힘 평균에 미치는 너비와 각도의 교호작용은 p값이 0.058로서 보다 추가적인 연구가 요구된다. 유의 수준 0.
외국인을 대상으로 손잡이 높이를 달리하며 미는 힘을 즉정한 연구에서도 본 연구보다 더 큰 값이 보고되었다MS. 기술표준원 연구를 포함하여 이들 연구와 본 연구와의 차이점은 손잡이 방향, 높이 손잡이 수평 위치, 팔과 다리의 자세 및 다리 고정 여부에서 차이가 나며, 차후, 이들 차이에 대한 보다 자세한 검증 연구가 필요한 것으로 판단된다.
또한, 본 연구에서는 적절한 실험 규모를 유지하기 위해 손잡이 수직 각도는 달리하지 않았지만, 실제 사용 중인 외륜 수레의 수직 각도가 상당한 차이를 보이므로 수직 각도가 근력에 미치는 영향에 대한 평가도 필요하다. 또한, 본 연구에서는 외륜수레를 전진 시키는 중의 발의 자세(오른발이 앞쪽에 위치하고 왼발이 뒤쪽에 위치)에서 3가지 힘을 측정하였는데, 작업 특성에 따라 다른 작업 자세를 취할 수 있을 것이다. 따라서, 발을 나란히 놓은 자세 및 왼발이 전진 된 자세 등 다양한 작업 자세에서의 연구가 필요하다.
다양한 연령 및 직업군을 대상으로 한 측정이 필요하다. 또한, 본 연구에서는 적절한 실험 규모를 유지하기 위해 손잡이 수직 각도는 달리하지 않았지만, 실제 사용 중인 외륜 수레의 수직 각도가 상당한 차이를 보이므로 수직 각도가 근력에 미치는 영향에 대한 평가도 필요하다. 또한, 본 연구에서는 외륜수레를 전진 시키는 중의 발의 자세(오른발이 앞쪽에 위치하고 왼발이 뒤쪽에 위치)에서 3가지 힘을 측정하였는데, 작업 특성에 따라 다른 작업 자세를 취할 수 있을 것이다.
본 연구의 한계점으로는 20대 남자 대학생 및 대학원생을 대상으로 측정하였다는 점이다. 다양한 연령 및 직업군을 대상으로 한 측정이 필요하다.
또한, 손잡이의 수평 각도는。도에서 미는 힘이 10도에서보다 크게 나타났으므로, 0도가 추천된다. 이상의 결과는 보다 다양한 연령대와 많은 피 실험자를 대상으로 보완 연구가 이루어지면 외륜 수레 손잡이 설계에서 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
참고문헌 (22)
S. Kumar, "Development of Predictive Equations for Lifting Strengths", Applied Ergonomics, Vol. 26, pp. 327-341, 1995.
W.E. Hoogendoorn, M.N.M. van Poppel, P.M. Borgers, B.W. Koes and L.M. Bouter, "Physical Load during Work and Leisure Time as Risk Factors for Back Pain", Scandinavian Journal of Work, Environment & Health, Vol. 25. pp. 387-403, 1999.
J.I. Kuiper, A., Burdorf, J.H.A.M. Verbeek, M.H.W. Frings-Dresen, A.J. van der Beek and E. Viikari- Juntura, "Epidemiological Evidence on Meanual Materials Handling as a Risk Factor for Back Disorders: a Systemetic Review", International Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 24, pp. 389-404, 1999.
M.J.M. Hoozemans, A., van der Beek, M.H.W., Fings-Dresen, F.J.H. van Duk and L.H.V. van der Woude, "Pushing and Pulling in Relation to Musculoskeletal Disorders: a Review of Risk Factors", Ergonomics, Vol. 41, pp. 757-781, 1998.
U. Glitsch, H.J. Ottersbach, R. Ellegast, K. Schaub, G. Franz and M. Jager, "Physical Workload of Fligth Attendants when Pushing and Pulling Trolleys aboard Aircraft", International Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 37, pp. 84-854, 2007.
B. Das, J. Wimpee and B. Das, "Ergonomics Evaluation and Redesign of a Hospital Meal Cart", Applied Ergonomics, Vol. 33, pp. 309-318, 2002.
C.L. Lin, M.S. Chen, Y.L. Wei and M.J.J. Wand, "The Evaluation of Force Exertions and Muscle Activities when Operating a Manual Guided Vehicle", Applied Ergonomics, Vol. 41, pp. 313-318, 2010.
B. Laursen and B. Schibye, "The Effect of Different Surfaces on Biomechanical Loading of Shoulder and Lumbar Spine during Pushing and Pulling of Two-Wheeled Containers", Applied Ergonomics, Vol. 33, pp. 167-174, 2002.
M.C. Jung, J.M. Haight, A. Freivalds, "Pushing and Pulling Carts and Two-Wheeled Hand Trucks", International Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 35, pp. 79-89, 2005.
S.R. Datta, B.B. Chatterjee and B.N. Roy, "The Energy Cost of Pulling Handcarts('thela')", Ergonomics, Vol. 26, pp. 461-464.
S.S. Lee, Y.H. Kim, A.R. Choi and J.H. Mun, "A Study on Ergonomics Design of Wheelbarrow for Melon Farm on Protected Horticulture", Journal of Biosystems Engineering, Vol. 33, pp. 157-166, 2008.
Y.H. Kim, "Development of an Ergonomics Vehicle for Melon Farm", Sungkyunkwan University M.S. thesis, 2007.
Rural Development Administration, "Development of an Electronic Vehicle for Chamwoae of Protected Cultivation using Agricultural Ergonomics", Rural Development Daministration Technical Report, 2008.
Korean Agency for Technology and Standards, "Report of the Muscle Strength Measurement Project for Korean People", Ministry of Knowledge Economy, Korean Agency for Technology and Standards, 2007.
S. Kumar, "Upper Body Push-Pull Strength of Normal Young Adults in Sagittal Plane at Three Heights", Int. J. of Industrial Ergonomics, Vol. 15, pp. 427-436, 1995.
A.D.J. Pinder, A.T. Wilkinson and D.W. Grieve, "Omnidirectional Assessment of One-Handed Manual Strength at Three Handle Heights", Clinical Biomechanics, Vol. 10, pp. 59-66, 1995.
H.K. Kim, "Comparison of Muscle Strength for Onehand and Two-hands Lifting Activity", Journal of the Ergonomics Society of Korea, Vol. 26, pp. 34-44, 2007.
C.H. Seong, D.C. Bae and S.R. Chang, "The Effects of the Posture and Handle Types on the MVC in the Box Lifting Tasks", Proceedings of the Korean Society of Safety 2002 Winter Meeting, pp. 371-376, 2002.
D.B. Chaffin, G.B.J. Andersson, and B.J. Martin, "Occupational Biomechanics", 3rd Edition. New York: John Wiley &. Sons Inc., 1999.
M.P. de Looze, K. van Greuningen, J. Rebel, I. Kingma and P.P.F.M. Kuijer, "Force Direction and Physical Load in Dynamic Pushing and Pulling", Ergonomics, Vol. 43, pp. 377-390, 2000.
K.A. Kim, H.C. Lee and Y.W. Song, "Development of the Static Muscle Strength Measurement System based on the Survey Results of the Single-Wheel Barrow", CD Proceedings of the KIIE 2010 Fall Meeting, 2010.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.