Elle yük kaldırma işleminin üç boyutta modellenmesi, benzetimi ve cinsiyet davranış farklılığının deneysel olarak değerlendirilmesi
Three-dimensional modeling, simulation, and experimental evaluation of gender behavior difference of manual materials handling process
Yazar: MİTHAT YANIKÖREN
Danışman: PROF. DR. ÖMER GÜNDOĞDU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZCAN YILMAZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada elle yük kaldırma ve bırakma eylemleri esnasında kadın ve erkek davranış farklılıklarının değerlendirilmesi için bireylerin bel bölgesi yaralanmalarında en yüksek riske sahip olan L5/S1 eklemine etki eden toplam kuvvet ve moment değerlerinden faydalanılması amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu çalışma için insan anatomisine uygun üç boyutlu biyomekanik matematiksel model geliştirilmiş ve hesaplamalar için bu modelden faydalanılmıştır. Kinematik analizler Denavit-Hartenberg metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ters dinamik hesaplamalar için iteratif Newton-Euler metodu kullanılmıştır. Gerçekleştirilen deneylerde 7 kadın ve 7 erkek denekten faydalanılmıştır. Deneklerin hareketlerinin kaydedilmesinde ataletsel ölçüm üniteleri (IMU) kullanılmıştır. Kaldırma ve bırakma eylemleri için çömelerek elle yük kaldırma, eğilerek elle yük kaldırma, simetrik elle yük bırakma ve asimetrik elle yük bırakma olmak üzere dört temel hareket grubu tanımlanmıştır. Bu hareket grupları için IMU'lar vasıtası ile kaydedilen ham hareket verileri kullanılarak kinematik ve ters dinamik hesaplamalar neticesinde her bir denek için L5/S1 eklemine gelen kuvvet ve moment değerleri tahmin edilmiştir.
Bulgular: Kadınların çömelerek yük kaldırma hareketi esnasında erkeklerden farklı davrandığı gözlemlenmiştir. Erkek denekler çömelme eylemi yaparken bacaklarını dizleri birbirinden uzaklaşacak şekilde yanlara doğru açarken, kadın denekler ise çömelme eylemi yaparken dizlerini birbirlerine oldukça yakın hatta bitişik bir pozisyonda tuttukları tespit edilmiştir. Ayrıca erkek deneklerin büyük bir bölümü asimetrik elle yük bırakma eylemi esnasında gövdelerini rotasyon yönünde döndürürken L5/S1 eklemine ilave olarak ayak bilekleri ve kalça eklemlerini bir arada kullanmakta iken kadın deneklerin ise L5/S1 eklemi yerine daha çok ayak bilekleri ve kalça eklemlerini kullandıkları gözlemlenmiştir.
Sonuç: Gerçekleştirilen bu çalışma neticesinde elle yük kaldırma ve bırakma eylemleri esnasında L5/S1 eklemi üzerine gelen kuvvet ve momentler değerlendirildiğinde kadın ve erkek davranış farklılıklarının bu kuvvet ve momentler üzerinde etkin olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to benefit from the total force and moment values affecting the L5 / S1 joint, which has the highest risk of lumbar injury, in order to evaluate the differences in male and female behavior during manual lifting and releasing actions.
Method: For this study, a three-dimensional biomechanical mathematical model suitable for human anatomy was developed and this model was used for calculations. Kinematic analyzes were carried out using the Denavit-Hartenberg method. For inverse dynamic calculations, the iterative Newton-Euler method is used. 7 female and 7 male subjects were used in the experiments. Inertial measurement units (IMU) were used to record the subjects' movements. Four basic movement groups are defined for lifting and releasing actions, namely, manual lifting by crouching, lifting manually by tilting, symmetrical manual load release and asymmetrical manual load release. For these movement groups, the force and moment values for each subject at the L5 / S1 joint were estimated as a result of kinematic and inverse dynamic calculations using the raw motion data recorded via IMUs.
Findings: It has been observed that women behave differently than men during the squatting movement. While male subjects squatting, their legs spread sideways with their knees away from each other, while female subjects hold their knees in a very close or even adjacent position while doing the squatting action. In addition, while most of the male subjects use the ankles and hip joints together in addition to the L5 / S1 joint, while the majority of the male subjects use the ankles and hip joints together during the asymmetrical handloading action, it has been observed that the female subjects mostly use the ankles and hip joints instead of the L5 / S1 joint.
Results: As a result of this study, when the forces and moments on the L5 / S1 joint were evaluated during manual lifting and releasing actions, it was determined that there were differences in male and female behavior.