2011年1月农机化研究第1期拖拉机座椅振动对驾驶员腰部疲劳影响研究—以积分肌电值和主观感受评价值为指标刘军，孔德刚，刘立意，张影微(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要:为了解决拖拉机座椅振动对驾驶员腰部疲劳的影响，模拟拖拉机作业时的振动状态，在不同振动加速度和频率作用下测试了受试者腰部多裂肌和竖脊肌的表面肌电信号(sEMG)，并分析其积分肌电值(iEMG)的变化规律。结果表明:腰部多裂肌和竖脊肌的iEMG在振动频率为4．0Hz的条件下，随振动加速度的增大而增加，在2．0m/s2时出现最大值;在加速度为1．2m/s2的条件下，随振动频率增大其变化不大;驾驶员主观感受的腰部肌肉疲劳随振动加速度和频率的增大而加重。关键词:拖拉机座椅振动;振动加速度;腰部疲劳;表面肌电信号;积分肌电值中图分类号:S219．032．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(2011)01－0053－041．1试验测试系统与装置0引言试验测试系统由振动试验台、肌电测试系统和振国产中小型拖拉机的作业环境普遍较差，尤其是动测试系统组成。振动试验台包括伺服电机、控制系座椅振动较大，使驾驶员容易产生腰部疲劳，严重时统和偏心减速器等;肌电测试系统包括Personal还会造成驾驶事故、危害驾驶员身心健康和引起腰背EMG表面肌电仪(日本追坂电子仪器公司，8ch，采样疼痛疾病等［1－2］。肌肉疲劳通常用表面肌电图频率为3000Hz);振动测试系统包括丹麦B＆K公司的(sEMG)进行评价［3－5］，sEMG是一种神经肌肉功能检2635型电荷放大器、压电式加速度传感器(电荷灵敏测方法，能够准确反映驾驶员局部肌肉疲劳，具有无度为4．88pc/ms2)和数据存储记录仪(日本日置公司，创性、操作方便、实时监测和记录等特点。目前，基于4ch，采样速率为400kS/s)等。sEMG的驾驶疲劳研究多是针对汽车、轿车驾驶员，而1．2试验对象对于田间作业的拖拉机驾驶员研究相对较少。拖拉试验选取12名年龄在24～28岁之间，身高为机振动引起的驾驶员腰部疲劳和腰背疼痛，是导致作170～180cm，体重60～75kg的男性为受试者。所有业效率和作业质量下降的重要原因之一，近年来受到受试者身体健康，腰部无疾病、畸形或创伤，试验前各相关领域的重视。驾驶员腰部疲劳主要发生在多24h内没有做剧烈运动且没有服用任何刺激性物品，裂肌和竖脊肌［6－7］，通过测试其在座椅振动作用下的睡眠充足。表面肌电信号(sEMG)，研究其积分肌电值(iEMG)与1．3试验方法座椅振动的关系对减轻驾驶疲劳具有重要指导作用。试验选取腰部多裂肌和竖脊肌为检测肌肉，多裂本文模拟拖拉机座椅的振动状态，研究了座椅振动加肌位于腰部L4腰椎至L5腰椎之间，脊柱左右两侧速度和频率对受试者腰部多裂肌和竖脊肌iEMG以及2cm肌腹隆起处［8］，主要起到稳定腰椎，保持腰椎生疲劳的影响规律，为我国拖拉机驾驶座椅的人性化设理弧度，帮助维持正确姿势的作用。竖脊肌是背肌中计提供了相关的技术依据。最长最大的肌肉，位于腰部L3腰椎至L4腰椎之间，脊柱左右两侧2cm肌腹隆起处［9］，主要起到维持人体1试验仪器与方法直立姿势的作用。试验时在测试肌肉部位表面粘贴表面电极，其位置如图1所示。收稿日期:2010－03－23试验分两项内容:一是固定振动频率为4．0Hz，受基金项目:黑龙江省教育厅海外学人资助项目(1153h02)试者坐姿在座椅的振动加速度为0．8，1．2，1．6，2．0，作者简介:刘军(1983－)，男，安徽阜阳人，硕士研究生，(E－mail)LX_mac@shza．edu．cn。2．4m/s2的作用下各受振30min，分别测试记录多裂通讯作者:孔德刚(1956－)，男，吉林白山人，教授，博士生导师。肌和竖脊肌的sEMG，研究振动加速度变化对其iEMG·35·2011年1月农机化研究第1期和疲劳的影响;二是固定振动加速度为1．2m/s2，受试者坐姿在座椅振动频率为3．0，3．5，4．0，4．5，5．0Hz的作用下各受振30min，分别测试记录多裂肌和竖脊肌的sEMG，以此研究振动频率变化对其iEMG和疲劳的影响。每次试验开始前，要求受试者安静休息10min，稳定身体状况。拖拉机田间实际作业中，驾驶员为观察前方行驶状况和保持驾驶注意力集中，常处于竖直坐姿状态。坐姿会影响座椅到人体的振动传递，竖直坐姿与前倾、后倾坐姿相比疲劳程度更重［4，...