Investigation of the Effectiveness of Wheelchair Based On Ergonomic Study

Abstract

Abstract— This document has been prepared to provide the reader with information about ergonomics in designing a wheelchair base from the anthropometry of human body. Ergonomic provide an ultimate comfort in workplace to eliminate or at least to reduce musculoskeletal disorders. Automotive ergonomics is the study of how automotive can be designed better for human use [1]. Biomechanical study of wheelchair posture is one of the most referenced aspects for the ergonomic design process of the whole vehicle [2]. The aim of this work is to study customer satisfaction as the wheelchair user, to compare design and seat dimensions to comfort factors by means of measuring and survey as well as using ergonomic software and to recommend the best dimension of user in aspect of anthropometric data percentile. Portions of a reliable and valid survey were used for this investigation. From the result, gives a high validity and reliability of the survey questionnaire responds and correlate with the result from the Ergonomic Analysis in Catia V5 and the RULA Analysis Assessment of the manikin in Catia V5. It can be seen that the dimension of the wheelchair design affects the ergonomic factors. By looking into specific dimension parameters, one can see the differentiation between the two wheelchairs. For user's comfort as well as reach factors, survey shows majority respondents give a different respond of the wheelchairs. However from discomfort assessment using Ergonomic Analysis in Catia V5, it was suggested that future design simulation gives better comfort for taller population while actual design simulation gives better comfort for shorter population.

Full text

)MREJI( tnemeganaM dnA hcraeseR gnireenignE fo lanruoJ lanoitanretnI
9432 :NSSI - emuloV ,8502 - eussI ,30 - 6102 rebmetpeS ,90
06 moc.mreji.www

tcartsbA — eht edivorp ot deraperp neeb sah tnemucod sihT
a gningised ni scimonogre tuoba noitamrofni htiw redaer
cleehw .ydob namuh fo yrtemoporhtna eht morf esab riah
ot ecalpkrow ni trofmoc etamitlu na edivorp cimonogrE
.sredrosid lateleksolucsum ecuder ot tsael ta ro etanimile
eb nac evitomotua woh fo yduts eht si scimonogre evitomotuA
esu namuh rof retteb dengised ]1[ . fo yduts lacinahcemoiB
eht rof stcepsa decnerefer tsom eht fo eno si erutsop riahcleehw
elcihev elohw eht fo ssecorp ngised cimonogre ]2[ . siht fo mia ehT
ot ,resu riahcleehw eht sa noitcafsitas remotsuc yduts ot si krow
d taes dna ngised erapmoc snaem yb srotcaf trofmoc ot snoisnemi
erawtfos cimonogre gnisu sa llew sa yevrus dna gnirusaem fo
fo tcepsa ni resu fo noisnemid tseb eht dnemmocer ot dna
dilav dna elbailer a fo snoitroP .elitnecrep atad cirtemoporhtna
tagitsevni siht rof desu erew yevrus a sevig ,tluser eht morF .noi
sdnopser eriannoitseuq yevrus eht fo ytilibailer dna ytidilav hgih
ni sisylanA cimonogrE eht morf tluser eht htiw etalerroc dna
ni nikinam eht fo tnemssessA sisylanA ALUR eht dna 5V aitaC
emid eht taht nees eb nac tI .5V aitaC riahcleehw eht fo noisn
cificeps otni gnikool yB .srotcaf cimonogre eht stceffa ngised
neewteb noitaitnereffid eht ees nac eno ,sretemarap noisnemid
,srotcaf hcaer sa llew sa trofmoc s'resu roF .sriahcleehw owt eht
a evig stnednopser ytirojam swohs yevrus fo dnopser tnereffid
gnisu tnemssessa trofmocsid morf revewoH .sriahcleehw eht
erutuf taht detseggus saw ti ,5V aitaC ni sisylanA cimonogrE
noitalupop rellat rof trofmoc retteb sevig noitalumis ngised
rof trofmoc retteb sevig noitalumis ngised lautca elihw retrohs
.noitalupop
smreT xednI — ,erawtfoS cimonogrE ,scimonogrE
elitnecreP cirtemoporhtnA ,yrtemoporhtnA .
.I INOITCUDORTN
elihw resu eht rof trofmoc etamitlu na edivorp cimonogrE
kcab diova ot tsuj emit fo doirep gnol a ro trohs a ni gnitaes
elborp niap .resu eht rof trofmoc ot ton tub mrepap sihT na si
no desab riahcleehw fo ssenevitceffe eht fo noitagitsevni
yduts cimonogre .
niddusmahS lamkA luriahK lacinahceM , tnemtrapeD itisrevinU ,
titsnI hsinapS naisyalaM ,)LKinU( rupmuL alauK,)ISM( etu iH miluK- hceT
,kraP isyalaM ,hadeK a
damaS dbA amihS lutaziaS itiS itisrevinU ,tnemtrapeD lacinahceM ,
iH miluK ,)ISM( etutitsnI hsinapS naisyalaM ,)LKinU( rupmuL alauK- hceT
aisyalaM ,hadeK ,kraP
niaZ dhoM irkuhS damahoM nU ,tnemtrapeD lacinahceM , itisrevi
iH miluK ,)ISM( etutitsnI hsinapS naisyalaM ,)LKinU( rupmuL alauK- hceT
isyalaM ,hadeK ,kraP a
sirA dhoM tageM irazmA dhoM tageM ,tnemtrapeD lacinahceM ,
,)ISM( etutitsnI hsinapS naisyalaM ,)LKinU( rupmuL alauK itisrevinU
iH miluK- ,hadeK ,kraP hceT isyalaM a
fo eno si erutsop resu riahcleehw fo yduts yrtemoporhtna ehT
cimonogre eht rof stcepsa decnerefer tsom eht .ssecorp ngised
si tI a euqinhcet trofmoc evitceffe dna trofmoc edivorp ot
.resu eht rof ecaps ,repap siht ni ,eroferehT riahcleehw
dna gnirusaem fo snaem yb srotcaf trofmoc ot snoisnemid
erawtfos cimonogre gnisu sa llew sa yevrus neeb evah
deredisnoc . nac ti ,tluser eht morF eb deviecrep taht fo srotcaf
tceffa ngised riahcleehw lautca .srotcaf cimonogre eht
.II LERUTARETI RWEIVE
.A scimonogrE fo weivrevO
pihsnoitaleR cimonogrE :1 erugiF .
.1 noitinifeD cisaB
enilpicsid cifitneics eht si )srotcaf namuh ro( scimonogrE
t htiw denrecnoc gnoma snoitcaretni fo gnidnatsrednu eh
noisseforp eht dna ,metsys a fo stnemele rehto dna snamuh
ni ngised ot sdohtem dna atad ,selpicnirp ,yroeht seilppa taht
llew namuh ezimitpo ot redro - metsys llarevo dna gnieb
ecnamrofrep [ ]3 . r eht stneserper 1 erugiF fo pihsnoitale
.scimonogrE
.2 cimonogrE riahcleehW
enilpicsid cifitneics a sa scimonogre enifed ,yllareneg nI
ekam ot gnireenigne dna ygolonhcetoib fo selpicnirp sesu taht
tuB .sremusnoc dna srekrow rof elbatrofmoc erom stcudorp
ht no sucof ton si scimonogre tI .tcudorp niatrec eht fo ngised e
noc ew tneiciffe dna evitceffe woh ni srotcaf osla dna emus
ecnailppa eht tcudnoc ]4[ .
.3 erutsoP gnittiS
eerged emas eht ot kcab delgna eb dluohs kcab taes ehT
rabmul resu fo tuo sdnecsa ti sa kcab sehcra enips eht taht
h hgih ta kcab eht swolla siht ,esnes a nI .wollo - ot level tsiaw
na evah ot hguone ykcul era sresu fI .troppus kcab eht no tser
sa ti ekam dluohs dna kcab taes eht ni ecnarebutorp elbatalfni
.kcab taes eht gnilgna sa llew sa ,elbissop ylbatrofmoc sa lluf
tiW ddo leef lliw ti ,emertxe etiuq elgna eht h - a spahrep neve
eb lliw tnemtsujda llams siht ,tuB .gnittis rof 'kcab dial oot' tib
a ekam lliw dna trofmoc gnittis resu ot tnatropmi yllacitirc
ht ot ecnereffid eguh no e- kcab resu fo htlaeh gniog]5[ . erugiF
2 ecuder ot riahcleehw a ni erutsop gnittis eht detacidni woleb
.s’DSM
nO desaB riahcleehW fo ssenevitceffE eht fo noitagitsevnI
ydutS cimonogrE
.A.S.S.S ,niddusmahS .A.K sirA M.M.A.M.M ,niaZ .M.S.M ,damaS

no desab riahcleehw fo ssenevitceffe eht fo noitagitsevnI yduts cimonogre
16 moc.mreji.www
erutsoP gnittiS :2 erugiF .
.4 sredrosiD lateleksolucsuM
nac sDSM .seitilibasid lacisyhp ronim fo tsisnoc sDSM
,kcen edulcni hcihw ydob eht fo saera rojam lla tceffa
ab ,stsirw ,sredluohs seenk ,sgel ,spih ,)rewol dna reppu( kc
nommoc eht ,seidob eht fo aera tnereffid eht neviG .teef dna
yramirp eht era sDSM .tuog dna niap kcab wol edulcni sDSM
ega htiw sesaercni ksir eht dna ,doirep gnittis gnol ni melborp
taht melborp eht dna E sa enifed seirujnI scimonogr .
.B yrtemoporhtnA fo weivrevO
.1 noitinifeD cisaB
sa hcus noisnemid namuh no yduts eht ,scirtemoporhtnA
eht fo aitreni ,ytivarg fo ertnec ,ssam ,epahs ,tnemerusaem
cimonogre rof yrassecen si yticapac krow dna ydob namuh
ed nI .noitacilppa a fo noisnemid dna epahs eht gninimret
ni sisab eht mrof ydob namuh eht fo serutaef eht ,tcudorp
.stnemerusaem ezis gninimreted
.2 elpicnirP ngiseD
resu sti tif tsum tcudorp eht ,dengised si tcudorp a erofeB
nar hcihw ediced tsum rengised eht dna ,yltcaxe tnaveler fo eg
eveihca oT .etadommocca ot tnaw rengised eht taht sezis ydob
ngised eht fo eno hcaorppa dluohs rengised eht tcudorp eht
motsuC :selpicnirp - dexif lareves evah ,laudividni hcae tif
celes dna seidob emertxe rof ngised ,elbatsujda ti ekam ,sezis t
tiw nosrep eht ngised gnitsixe eht tif ydob h[6].
.3 noitaredisnoC taeS riahcleehW
riahcleehw eht gniredisnoc eb ot deen tnemerusaem ehT
tnatropmi eht dnA .elbissop sa sresu ynam sa tius dna tif taes
p gnittis eht fo dradnats eht wollof tsum erusaemutso eht fo er
f ot refer sa resu:woleb 3 erugi
noc tnemerusaeM :3 erugiF erutsop gnitaes rof noitaredis 7[ ].
.4 retemaraP tnemerusaeM
P ni gniredisnoc eb ot sdeen taht ecnatsid eht si retemara
t gniod elihw resu eht fo rotcaf cimanyd eht gnirusaem rieh
eht rof retemarap cimanyd eht si tI .riahcleehw eht ni ytivitca
.ygrene nwo reh ro sih gnisu gnivom eht rof yllaicepse resu
.5 elitnecreP
A noisnemid cirtemoporhtna na fo eulav elitnecrep
ydob a htiw noitalupop eht fo egatnecrep eht stneserper
nemid si noitamrofni sihT .rellams ro ezis niatrec a fo nois
etamitse su spleh ti esuaceb ngised ni tnatropmi ylralucitrap
detadommocca lliw taht noitalupop resu a fo egatnecrep eht
yrtemoporhtna ni nwohs era selitnecreP .ngised cificeps a yb
eificeps era selbat selbat eht ni nevig tnemerusaem eht taht d
ro evoba si ohw enoemos ro ,nosrep 'egareva' eht ot setaler
lamron roF .noisnemid niatrec a ni egareva woleb
eht ot tnelaviuqe si eulav elitnecrep ht05 eht ,snoitubirtsid
oitubirtsid a fI .noitubirtsid eht fo naem yllamron ton si n
ot lacitnedi eb ton yam eulav elitnecrep ht05 eht ,detubirtsid
naem eht ]9[ . fo noitubirtsid lacipyt a swohs woleb 4 erugiF
.elitnecrep atad cirtemoporhtna
atad cirtemoporhtna fo noitubirtsid lacipyT :4 erugiF [8].
.III MYGOLODOHTE
si riahcleehw launam eht ,evitcejbo eht teem ot redro nI
eht rof etagitsevni ot redro ni derusaem eb ot detceles
noisnemid ot detubirtnoc taht sretemarap evitomotua
.noitaredisnoc scimonogre riahcleehW eb lliw tupni resu
at ot dednetni era taht seriannoitseuq morf tnuocca otni nek
tnemerusaem noisnemid hguorhT .ecnereferp s’remotsuc kees
s ,atad sisylanA cimonogrE dna resu eht rof sretemarap gnitti
sriahcleehw dias lla fo level trofmoc gnitaeS .dezylana eb lliw
taulave eb lliw trofmoc detalumis dessucsid dna de
ecnaraelc dna trofmoc rof esu ot edam eb lliw tnemerusaem
.yduts ,yevrus morf sgnidnif eht no troper lliw tluser dne ehT
.sisylana dna ,tnemerusaem rojaM eht rof 5 erugif ot refeR
.sisylanA tcejorP eht fo wolF
5 erugiF sisylanA tcejorP eht fo wolF rojaM : .
.A eriannoitseuQ yevruS
fo tes a gnidnes yb tuo deirrac saw yevrus tnamrofni yeK
devlovni era hcihw snoitazinagro wef ot seriannoitseuq
taes elcihev ro riahcleehw htiw yltceridni dna yltcerid
tnempoleved 9[ ]. euq yevrus fo tes owt tsael tA era seriannoits
lla morf ytilibailer dna ytidilav lacitsitats hgih htiw depoleved
trofmoc taes dna ngised eht fo tcepsa tnatropmi si tI .sresu eht
dna ngised riahcleehw desoporp ehT .riahcleehw launam a ni
depoleved si eriannoitseuq yevrus trofmocsid taes hsilgnE ni
,elpoep 05 evoba si noitalupop tegrat eht dnA .egaugnal
taeS .elpoep 001 ot 05 ot etubirtsid eb lliw ti snaem hcihw
taes ni tcepsa yek a si noitaulave trofmocsid ro trofmoc
htiw detalerroc neht era yevrus eht fo evitcejbo esehT .ngised
vitcejbus hcae fo stceffe evitaler eht enimreted ot atad e
trofmoc ot detaler erusaem ]01[ . neht era tluser yevrus ehT

)MREJI( tnemeganaM dnA hcraeseR gnireenignE fo lanruoJ lanoitanretnI
9432 :NSSI - emuloV ,8502 - eussI ,30 - 6102 rebmetpeS ,90
26 moc.mreji.www
erawtfos a si hcihw scitsitatS SSPS eht gnisu yb etaulave
eht enimreted ot sisylana lacitsitats rof desu si taht egakcap
gnitaulave yb eriannoitseuq eht fo ytilibailer fo egatnecrep eht
srefer noitseuq hcae fo snaeM eht dna ahplA s’hcabnorC eht
swohs woleb 6 erugiF .stnednopser eht fo yrotcafsitas eht ot
.scitsitatS WSAP ni looT SSPS fo wodniw eht
fo ytilibailer dna ytidilav esylana ot desu looT SSPS :6 erugiF
us eht eriannoitseuq yevr 1[ 0].
.B noitalumiS ngiseD lautcA
a rof noitalumis eht si noitalumiS tnemerusaeM lautcA
ehT .5V aitaC ni gniward noisnemid lautca taes dna ngised
,riahcleehw launam a ni ledom a fo noitucexe eht si noitalumis
a yb detneserper eht sedivorp taht margorp retupmoc
ehT .detagitsevni gnieb metsys eht tuoba noitamrofni
fo hcaorppa noitalumis gnizylana eht ot desoppo si ledom a
fo dohtem eht erehw ,hcaorppa lacitylanagnizylana eht
m hcaorppa noitalumis A .laciteroeht ylerup si metsys eb ya
dneped ,elbailer erom ledom eht fo ytilauq eht no gni01[ ]. ehT
yb noisnemid lautca eht gnirusaem yb detcudnoc noitalumis
taes dna ngised fo tnemerusaem dradnats eht morf gnirrefer
noitalumiS tnemerusaeM lautcA fo tnatropmi ehT .noisnemid
ejorp eht ni gnirud ecudorp atad lautca eht elbane ot si tc
.5V aitaC ni sisylanA ALUR
.C sisylanA ALUR
dohtem yevrus a si )tnemssessA bmiL reppU dipaR( ALUR
secalpkrow fo snoitagitsevni scimonogre ni esu rof depoleved
krow erehw-etroper era sredrosid bmil reppu detaler sihT .d
kciuq a gnidivorp ni tnempiuqe laiceps on seriuqer loot
sbmil reppu dna knurt ,kcen eht fo serutsop eht fo tnemssessa
sdaol lanretxe eht dna noitcnuf elcsum htiw gnola
etareneg ot desu si metsys gnidoc A .ydob eht yb decneirepxe
cihw tsil noitca na deriuqer noitnevretni fo level eht setacidni h
eht no gnidaol lacisyhp ot eud yrujni fo sksir eht ecuder ot
eht gnillifluf ni ecnatsissa ralucitrap fo si tI .rotarepo
ytinummoC naeporuE eht htob fo stnemeriuqer tnemssessa
inim eht no )CEE/072/09( evitceriD htlaeh dna ytefas mum
eht dna tnempiuqe neercs yalpsid htiw krow rof stnemeriuqer
krow fo noitneverp eht no senilediuG KU - bmil reppu detaler
sredrosid 1[ 1]. tnemssessA ALUR eht fo 7 erugiF ot refeR
.teehskroW
erusopxe eht etagitsevni ot depoleved saw ALUR fo
detaler krow htiw detaicossa srotcaf ksir ot srekrow laudividni
ni ecalp koot tnempoleved eht fo traP .sredrosid bmil reppu
tnemrag eht- fo edam saw tnemssessa erehw ,yrtsudni gnikam
elihw gnittuc gnidulcni sksat demrofrep ohw srotarepo
uc a ta gnidnats yteirav a fo eno gnisu gninihcam ,kcolb gnitt
dna ,snoitarepo noitcepsni ,gnippilc ,senihcam gniwes fo
fo noitaulave eht hguorht depoleved osla saw ALUR .gnikcap
rof ,detpoda serutsop eht snoitca elcsum dna deriuqer sec 1[ 2].
eht tuohtiw depoleved saw ALUR .tnempiuqe laiceps rof deen
ot srotagitsevni fo rebmun a rof ytinutroppo eht dedivorp sihT
lanoitidda tuohtiw stnemssessa eht gniod ni deniart eb
a seriuqer ylno rotagitsevni eht sA .erutidnepxe tnempiuqe
ni enod eb nac stnemssessa ALUR ,nep dna draobpilc
.ecrofkrow eht ot noitpursid tuohtiw secalpkrow denifnoc
ni slliks suoiverp deen ton od ti esu ot deniart era ohw esohT
htla seuqinhcet noitavresbo egatnavda na eb dluow siht hguo
]41[ .
.D 5V AITAC ni sisylanA cimonogrE
12R5V AITAC cimonogrE htiw dedulcni saw dna ngiseD s
eht gnisu dna gnitnemelpmi yB .eludom )ADE( sisylanA
scimonogre .detareneg si AITAC ni tcudorP TAC a ,seitilicaf
bus 4 yb denifed era sessecorp ngised scimonogre ehT
stnemerusaeM namuH ,redliuB namuH era hcihw seludom
anA erutsoP namuH ,rotidE ytivitcA namuH dna sisyl
sisylanA 1[ 4] cimonogrE fo wodniw eht swohs woleb 8 erugiF .
ni sisylanA .5V AITAC
.E ALUR fo tnempoleveD ehT
gnidrocer rof dohtem eht fo tnempoleved ehT :1 EGATS
.serutsop gnikrow
ydob eht gnipuorg rof metsys eht fo tnempoleveD :2 EGATS
.serocs erutsop trap
.tsil noitca dna erocs dnarg eht fo tnempoleveD :3 EGATS
LUR :7 erugiF teehskroW tnemssessA A1[ 1].
dna ngiseD cimonogrE :8 erugiF AITAC ni sisylanA .5V
.VI RSTLUSE
elbaT 1 ni erocS sisylanA ALUR : AITAC 5V 1[4].

no desab riahcleehw fo ssenevitceffe eht fo noitagitsevnI yduts cimonogre
36 moc.mreji.www
elbaT 2 sessA ALUR : AITAC ni nikinaM rof erocS tnems V5.
elbaT 3 egnaR erocS laniF sisylanA ALUR : 1[1].
egnaR erocS laniF
noitcA
2 ro 1
elbatpeccA
4 ro 3
rehtruF etagitsevnI
6 ro 5
etagitsevnI nooS egnahC dna rehtruF
7
yletaidemmI egnahC dna etagitsevnI
eht morF 2 elbat dna 1 elbat ni tluser eht taht devresbo si ti ,
eht dna ngised lautca rof trofmoc fo egnar eht fo nosirapmoc
tluser eht fo egnar eht morF .sriahcleehw fo ngised erutuf
tupmoc eht fo trap hcihw ta noitca rehtruf ekat nac resu eht de
fo rotcaf eht ot erapmoc llew sa dna trofmoc ton si nikinam
.sisylanA yevruS eht ni tnednopser deifsitassid ro trofmocsid
f ,taht sediseB eht mor taht swohs evoba 2 elbaT erocs lanif eht
htob roflana sesy .emas eht era taht deifirev si tI iler eht ytiliba
tluser lla fo ytidilav eht dnaht r hguo nikinam eht fo strap eht
ton seod ydob eb nac ti ,eroferehT .erocs emas eht hctam
ezirammus tnemssessA ALUR eht gnitcudnoc gnirud taht
thgim rerocs eht ,teehskroW gnidaer fo rorre na edam evah
.erutsop ydob fo trap eht
era 2 ro 1 fo erocs snoitca dna serutsop gnikroW
rof detaeper ro deniatniam ton fi neve elbatpecca deredisnoc
ot nevig eb lliw 4 ro 3 fo erocs noitca ehT .sdoirep gnol
uo era hcihw serutsop gnikrow noitom fo segnar elbatius fo t
fo segnar elbatius nihtiw era hcihw serutsop gnikrow osla dna
eht ro gnidaol citats ,snoitca evititeper erehw tub noitom
dedeen si noitagitsevni rehtruF .deriuqer era ecrof fo noitrexe
eb yam segnahc dna snoitarepo eseht rof noitca ehT .deriuqer
ro 5 fo erocs 6 ni ton era hcihw serutsop gnikrow eht seificeps
ot deriuqer si rekrow eht ,noitom fo segnar elbatius eht
dnA .krow elcsum citats ro/dna stnemevom evititeper mrofrep
ht detseggus si tI .ecrof trexe ot deen a eb yam ereht eseht ta
eht ni edam segnahc dna noos detagitsevni era snoitarepo
gnol elihw mret trohs- fo slevel eht ecuder ot serusaem mret
erocs noitca eht ,yllaniF .dennalp era srotcaf ksir ot erusopxe
dne eht raen ro ta serutsop gnikrow yna ot nevig eb dluow 7 fo
fo era snoitca citats ro evititeper erehw tnemevom fo egnar
eb yam sdaol ro secrof eht erehw serutsop ynA .deriuqer
dna noitsegnI .puorg siht ni dedulcni osla era evissecxe
ot yletaidemmi deriuqer si snoitarepo eseht fo noitacifidom
o gnidaol evissecxe ecuder dna metsys lateleksolucsum eht f
yrujni fo ksir eht 1[ 2].
.V DNOISSUCSI
eht fo noissucsid eht ot gnideecorp erofeBsisylana eht ,
eht ees ot rorre egatnecrep eht fo noitaluclac a enod dah resu
ssA ALUR eht neewteb ecnereffid teehskroW gnisu tnemsse
aAITAC gnisu sisylanA ALUR eht dn .5V si rorre tnecreP
ro nwonk a ot tluser eht gnirapmoc era resu eht nehw desu
eht fo ecnereffid eht fo eulav etulosba eht si tI .eulav detpecca
sa nettirw dna ,eulav detpecca eht yb dedivid seulav a
ssel fo ecnereffid ro rorre tnecrep a ,sesac tsom nI .egatnecrep
a swohs nosirapmoc eht fI .elbatpecca eb lliw %01 naht
taht ytilibaborp taerg a si ereht ,%01 naht erom fo ecnereffid
kcab kool dluohs resu eht dna ,derrucco sah ekatsim emos
s