拖拉机驾驶员颈部疲劳的肌电评价.pdf

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1、第26卷第3期1462010年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．3Mat．2010拖拉机驾驶员颈部疲劳的肌电评价赵永超，孔德刚※(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要：为了了解拖拉机驾驶员颈部疲劳状况，该文在模拟拖拉机倒车作业的基础上，对驾驶员颈部胸锁乳突肌的表面肌电信号进行了测试，选取积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数等特征量对肌电信号进行时域、频域以及时频域分析。结果表明：拖拉机驾驶员颈部疲劳后胸锁乳突肌的积分肌电值、平均功率频率、小波分解系数都降低，疲劳前后各特征量存在显著性差异(P<0．05)，这些

2、特征量都可以有效评价拖拉机驾驶员的颈部疲劳。关键词：拖啦机，疲劳测试，肌电图学，积分肌电值，平均功率频率，小波分解系数doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．03．025中图分类号：TBl8文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-03—0146-05赵永超，孔德刚．拖拉机驾驶员颈部疲劳的肌电评价[J]．农业工程学报，2010，26(3)：146—150．ZhaoYongchao，KongDegang．Evaluationoftractordrivers’neckfatiguebysurfaceelectromyogram

3、[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(3)：146—150．(inChinesewithEnglishabstract)0引言拖拉机是现代农业必不可少的机械装备，在农业生产中发挥着重要作用。拖拉机驾驶员的驾驶技术和身体状态直接影响着作业效率和质量。长期以来，由于经济、意识等原因，人们多是追求拖拉机机组的性能和驾驶技术，而往往忽视拖拉机作业中驾驶员的身体疲劳情况，对拖拉机驾驶疲劳的研究报告也相对较少。由于农业生产季节性强，作业时间相对集中、作业环境相对较差，在拖拉机作业过程中驾驶员疲劳驾驶的现象经常出现，驾驶疲劳引起的作业事故也时常发生

4、。因此，研究拖拉机驾驶员的驾驶疲劳，对减少作业事故、提高作业效率和保证作业质量具有重要的现实意义。实地调查结果与文献【l】记载都表明：在拖拉机驾驶过程中，驾驶员的颈部、腰背部较容易产生疲劳。目前，对作业中人体局部疲劳的评价主要利用表面肌电图(surfaceelectromyogram，sEMG)，它是皮肤表面电极所触及的多个运动单元生物电活动在时间和空间上的总和，在劳动医学、体育研究、人机工程学等领域应用广泛12。3J。在驾驶拖拉机作业过程中，驾驶员需要经常转动头部来了解周围环境和作业情况，特别是在拖拉机尾部悬挂大型机具倒车、拖拉机与机具接合过程中，驾驶员须长时间

5、转头观察后方作业状况，容易引起颈部肌肉疲劳，影响驾驶操作。针对这一问题，本文对驾驶员长时间转头观察后方作业情况动作收稿日期：2009-04．30修订日期：2010-01．25基金项目：黑龙江省教育厅海外学人资助项目(1153h02)作者简介：赵永超(1982--)，男，黑龙江哈尔滨人，研究方向：农业人机环境工程。哈尔滨东北农业大学工程学院，150030。Emil：249830085@qq．corn※通信作者：孔德刚(1956一)，男，吉林省自山市人，教授，博士生导师，主要从事农业机械工程方面的研究。哈尔滨东北农业大学工程学院，150030。Emaihkong-de

6、gang@hotmail．c哪中颈部肌肉疲劳前后的表面肌电信号进行了测试，并根据颈部表面肌电信号的变化分析研究颈部疲劳状况及其评价方法。1试验对象、设备及方法1．1试验对象被测试人员为6名男性，编号为A、B、C、D、E、F，年龄(24．3±1．21)岁，身高(176．0±1．79)cm，体质量(65．8±4．97)kg。被测试人员身体健康，颈部无疾病和疲劳症状。试验前所有被测试人员休息充足，3d内没有做过剧烈运动，测试部位无酸痛或不适的感觉。1．2试验设备与测试系统试验在拖拉机驾驶模拟试验台上进行，该模拟试验台是参考黑龙江垦区广泛使用的纽荷兰M160型拖拉机驾驶环

7、境设计制作的，模拟试验条件与实际驾驶作业条件十分相似。使用驾驶模拟试验台进行驾驶试验具有可重复性等优点，国内外有很多相关研究都是在模拟驾驶基础上进行的M】。试验测试系统由皮肤表面电极、便携式接线盒、肌电仪、信号显示和记录仪器等组成。肌电仪由日本追坂电子株式会社生产，共有8个通道，采样频率为3000Hz，共模抑制比为104dB，试验时增益调至l000倍，将滤波器的低频截止频率设置为10Hz，高频截止频率设置为500Hz。1．3试验方法本文选取拖拉机驾驶员转头观察后方时颈部受力较大的胸锁乳突肌(见图1)为对象，对其疲劳前后的肌电变化进行试验研究。试验时使用肌电仪2个通

8、道，同时测