4. Ergonomische Gestaltungslösungen entwickeln - Anthropometrische Auslegung

Anthropos = Mensch

Metron = Maß

Definition:

• Erfassung, Auswertung und Anwendung von Körpermaßen

Ziel:

• Ergonomische Auslegung von Arbeitsplätzen und Produkten

• Festlegung von Sicherheitsmaßen

Betrachtete Maße:

• Längen-/ Umfangsmaße

• Körperteilgewichte

• Bewegungsräume

• Greifräume

• visuelle Daten

• Kräfte

• Standardisierte Haltungen & Messstrecken für Vergleich und Reproduzierbarkeit

• Körperlängen:

  • Anthropometrisches Messbesteck:

    Messung von Knochenpunkt zu Knochenpunkt

  • Bodyscanner: Körperflächen mit Laser 3Dimensional erfassen

• Körpermaße & Gelenkwinkel: PCMAN

  • Aufnahme des Probanden mit Drahtgittermodell überlagern

  • Händisch Anpassen des Modells an Probanden

    -> Körperhaltungen beliebig nachbildbar

    -> Haltungsmodelle Kraftfahrzeuge

    -> Haltungsmodelle Bürotätigkeiten

• Reihenmessung 2007-2008

• >13000 Menschen

• Alter 6-87 Jahre

• 52 Körpermaße

• Aufgabenspezifisch:

  • Maximal mögliche Kraft für eine bestimmte Aufgabe in einer bestimmten Haltung

  • Messhaltung != reale Haltung => keine Aussage möglich

• Gelenkspezifisch:

  • Gelenkmoment-/ Gelenkwinkelverläufe für jedes Gelenk identifizieren

  • Haltung -> Gelenkwinkel -> max. Gelenkmomente -> max. externe Kraft

  • 
    

• Optisch : Vicon

• Intertial: CAPTIV

• optisch: Vicon

  • Ablauf:

    • Versuchperson mit Markern bekleben

    • Detektierte Marker in Echtzeit in Software anzeigen

    • Labeling: Marker & Körpersegemente zuweisen

    • Auswertung nach Gelenkwinkelverlauf über Zeit

  • Prinzip: optisch passive Bewegungserfassung

    • Marker reflektieren IR-Licht

  • Voteil:

    • Realtime Erfassung möglich

    • Exakte Messung

    • viele Marker gleichzeitig trackbar

    • Geringe Latenzverzögernung (<9ms)

  • Nachteile:

    • Andere Reflektierten Materialien stören Aufnahme

    • Erfassung schwierig bei verdeckten Markern

    • Marker sitzen auf der Haut statt direkt auf den Knochen → Hautbewegungen können Messfehler verursachen.

Ablauf:

• Bewegungserfassung mit Inertialsensorik

  • Sensoren an Probanden befestigen

  • Winkel, Gelenkgeschwindigkeiten, Positionen im Vergleich zur Ruheposition werden erfasst

  • Gesendet an PC/ in tragbaren Gerät gespeichert

• Synchronisation:

  • Sensordaten in CAPTIV Software mit gleichzeitg aufgenommenen Video Synchronisieren

Vorteil:

• Einmalige Kalibirerung, danach überall einsetzbar (mobil)

• bis zu 15 Sensoren können ganzen Körper erfassen

• bei Längeren Bewegungen einsetzbar (Ski-Fahren)

Nachteil:

• Körperlängen/ Anthropometrie nicht erfassbar

• Störanfälligkeit durch elektromagnetische Felder

• Sensorik auf Körper getragen (Unkomfortabel)

Zahlenwert, der angibt wie viel Prozent in einer Bevölkerungsgruppe kleiner sind als der jeweils angegebene Wert

• Geschlecht:

  • Körperliche Unterschiede Mann/ Frau

• Altersveränderung (Ontogenese)

  • alterbedingte Abnahme von Körperteilen

• Regionale Differenzierung:

  • 5. Perzentil Frau Deutschland größer als 5. Perzentil Mexiko

• Akzeleration:

  • Zunahme durchschnittliche Körpergrößen (1-2 cm pro Jahrzent)

  • heutzutage: 5. Perzentil kaum verändert, 95. Perzentil nimmt weiter zu

• Konstrukteure/ Designer nehmen sich selbst als Maß, der von Ihnen gestatleten Dinge

• Auslegung nach Mittelwerten (kleinere / größere Menschen unberücksichtigt)

• Tabellen (Handbuch der Ergonomie)

  • Wichtig zu beachten:

    • Untersuchungsjahr (Akzeleration?)

    • Altersgruppe (Junge Menschen größer als Ältere)

    • Untersuchungsort (Asiaten kleiner als Deutsche)

    • Messhaltung (vergleichbare Haltungen)

  • Geeignet für 1Dimensionale Fragestellungen (Türhöhe)

  • - Bezug der Körpermaße zueinander geht verloren

• Webdatenbanken (SizeGermany)

• Schablonen (Kieler Puppe)

  • Versuch, Körpermaße zu einer vereinfachten menschlichen Figur/ Modell zusammen fassen

  • +einfach zu handhaben

  • +günstig

  • -2D (nur Projektionen)

  • -Unterschiedlichkeit der Proportionen uneberücksichtigt

• Menschmodelle (AnyBody, RAMSIS)

• Muskel-Skelett-Modell des Menschen.

• Berechnet Muskelkräfte, Gelenkkräfte und Gelenkmomente.

• Bestimmt die körperliche Beanspruchung.

• Nutzt Motion-Tracking-Daten und ermöglicht Simulationen verschiedener Parameter.

• Anthropometrisches Menschmodell zur Darstellung unterschiedlicher Körperformen.

• Berechnet realistische Körperhaltungen anhand von Restriktionen.

• Nutzer muss Haltung nicht manuell vorgeben.

• Grundlage: Haltungsmodell + Randbedingungen → wahrscheinlichste Haltung.

Einsatz im Fahrzeugbereich:

• PKW-Auslegung und Ergonomieanalysen

• Prüfung von:

  • Erreichbarkeit (z. B. Radio, Schaltung, Sitzverstellung)

  • Sichtverhältnissen (z. B. Rundumsicht, A-/B-Säulen, Anzeigen)

  • Verstellbereichen (Sitz- und Lenkradverstellung für verschiedene Körpergrößen)

Komfort und Diskomfort sind unabhängig voneinander.

• Diskomfort:

  • Objektiv messbar.

  • Biomechanische Einflussgrößen (z. B. Druck).

  • Geringer Diskomfort ist Voraussetzung für Komfort, aber allein nicht ausreichend.

  Komfort:

  • Subjektives Empfinden.

  • Beeinflusst durch Ästhetik, Erwartungen, Wohlbefinden.

  • Objektive Messung nur eingeschränkt möglich.

  Bewertungsmethoden

  Subjektiv

  • Verbale Befragung: Semantisches Differential (Gegensatzpaare auf Skala bewerten).

  • Nonverbale Befragung: Emocards (Gefühlsausdrücke auswählen).

  • Interviews / Ratingskalen.

  Objektiv

  • Psychophysiologisch: z. B. Hautwiderstand.

  • Physikalische Messgrößen: z. B. Druckverteilung.

  • Verhalten: Haltung, Gestik, Bewegungen

• Mikroklima

• Haltung

• Sitzdruckverteilung:

  • Korrelation zwischen Diskomfortbewertung und Ausprägung der Parameter:

    • Maximaldruck

    • Gradient

    • Prozentuale Lastverteilung

• Langzeitkomfort

• Ansitzgefühl

• Seitenführung

• Vibration

• Innere Maße orientieren sich an größter Person

• Äußere Maße orientieren sich an kleinster Person

• Sicherstellung von Sichtbarkeit und Ablesbarkeit

  • Größe der Symbole

  • Blickwinkel

  • Verdeckung bei Benutzung?

  • Zugänglichkeit

  • Körperhaltung

• Sicherstellung einer Komfortablen Bedienbarkeit durch die richtige Wahl von Bedienkräften

  • Stellwinkel, Drehmomentbereiche

  • Fingerdrucktaster