ارایه پارامترهای بهینه صندلی ماشین (پراید) جهت کاهش آسیب به مفصل زانوی راننده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی دکترای بیومکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد تهران مرکز، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

4 دانشیار گروه ارتوپدی، دانشکده توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

هدف:
رانند‌گان بدلیل استفاده مداوم از کلاچ و ترمز در حین رانندگی نیروی فشاری خارجی زیاد و متناوبی در زوایای مختلف فلکشن و اکستنشن زانو، بر روی مفصل زانو وارد می‌کنند. که این آسیبها شامل بروز درد کمر و زانو می ‌باشد. طراحی و نوع صندلی خودرو در راحتی و سلامت سرنشین و جلوگیری از درد‌های عضلانی،کمر و زانو به طور مستقیم ارتباط دارد.
روش‌ بررسی:
در این پژوهش آزمایشها‌ی مختلفی بر روی 4 راننده بر روی صندلی پراید با نصب سنسور اندازه‌گیری نیرو زیر پای راننده و روی پدال کلاچ و ترمز، نیروی تماسی پدال ماشین و کف پای راننده اندازه ‌گیری شده است. همزمان با دوربین‌های سرعت بالا اطلاعات سینماتیکی حرکتی اندام تحتانی طی مراحل گرفتن کلاچ ثبت شده و به عنوان ورودی به مدل عضو تحتانی شبیه‌سازی شده توسط جعبه ‌ابزار SimMechanics در محیط متلب اعمال شده و گشتاور مفصل زانو حین عمل پدالگیری به عنوان خروجی بدست می‌ آید سپس با تغییر در پارامترهای صندلی از طریق کدنویسی، بهینه‌ ترین حالت برای صندلی که در حین پدالگیری کمترین گشتاور به مفصل زانو وارد شود استخراج می‌ شود. 
یافته‌ها:
با استفاده از مکانیزمهای پدال‌گیری و بهینه‌سازی پارامترهای صندلی این نتیجه حاصل می‌ شود که اگر ارتفاع صندلی پراید 6 سانتیمتر و فاصله افقی پاشنه تا نشیمن‌گاه 9 سانتیمتر قابلیت جابجایی یابد می‌توان گشتاور وارده بر مفصل زانو را در حدود 10-15 در صد کاهش داد.
نتیجه‌گیری:
با توجه به اینکه صندلی پراید امکان حرکت به جلو و عقب یعنی تغییر فاصله افقی نشیمن‌گاه تا پدال را دارد می‌توان با اضافه کردن اهرمی که 6 سانتیمتر قابلیت جابجای ارتفاع نشیمن‌گاهی را بدهد شرایط بهتری را در رانندگی با این خودرو فراهم کرد. روش ارائه شده با توجه به راهکارهای در نظر گرفته شده در مطالعات قبلی دارای مزیت‌های بسیاری می‌باشد. سادگی مدل بیان شده، سرعت بالای محاسبات و همچنین در محاسبات آینده با اعمال ضریب فنر و دمپر، می ‌توان نقش ماهیچه‌ ها را اعمال نمود.

کلیدواژه‌ها


  1. Stein GJ, Múčka P, Chmúrny R, Hinz B, Blüthner R. Measurement and modelling of x-direction apparent mass of the seated human body–cushioned seat system. Journal of biomechanics 2007; 40(7): 1493-503.
  2. Kyung G, Nussbaum MA, Babski-Reeves K. Driver sitting comfort and discomfort (part I): Use of subjective ratings in discriminating car seats and correspondence among ratings. International Journal of Industrial Ergonomics 2008; 38(5): 516-25.
  3. Rogers LM, Brown D, Gruben K. Foot force direction control during leg pushes against fixed and moving pedals in persons post-stroke. Gait & posture 2004; 19(1): 58-68.
  4. Sanders MS, McCormick EJ. Human factors in engineering and design: Emerald Group Publishing Limited; 1998.
  5. Trevelyan FC, Legg SJ. The prevalence and characteristics of back pain among school children in New Zealand. Ergonomics 2010; 53(12): 1455-60.
  6. Giacomin J, Quattrocolo S. An analysis of human comfort when entering and exiting the rear seat of an automobile. Applied Ergonomics 1997; 28(5): 397-406.
  7. Buckle P, Fernandes A. Mattress evaluation—assessment of contact pressure, comfort and discomfort. Applied Ergonomics 1998; 29(1): 35-9.
  8. Shen W, Parsons KC. Validity and reliability of rating scales for seated pressure discomfort. International Journal of Industrial Ergonomics 1997; 20(6): 441-61.
  9. OBOKNB D, Clarke M. The development of questionnaire surveys for the investigation of passenger comfort. Ergonomics 1973; 16(6): 855-69.
  10. 10. Zhang L, Helander MG, Drury CG. Identifying factors of comfort and discomfort in sitting. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society 1996; 38(3): 377-89.
  11. Zenk R, Franz M, Bubb H, Vink P. Technical note: spine loading in automotive seating. Applied ergonomics 2012; 43(2): 290-5.
  12. Kamp I. The influence of car-seat design on its character experience. Applied ergonomics 2012; 43(2): 329-35.
  13. Fenety PA, Putnam C, Walker JM. In-chair movement: validity, reliability and implications for measuring sitting discomfort. Applied ergonomics 2000; 31(4): 383-93.
  14. Chaffin DB. Occupational biomechanics—a basis for workplace design to prevent musculoskeletal injuries. Ergonomics 1987; 30(2): 321-9.
  15. Mizrahi J. Mechanical Impedance and Its Relations to Motor Control, Limb Dynamics, and Motion Biomechanics. Journal of medical and biological engineering 2015; 35(1): 1-20.
  16. Niku SB. Introduction to robotics: analysis, systems, applications: Prentice Hall New Jersey; 2001.