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Puntos ergonómicos de diseño de la palanca de control

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Los puntos clave ergonómicos del diseño de los asideros marinos deben combinarse estrechamente con las condiciones de trabajo especiales de las operaciones navales, como largas jornadas laborales, altas vibraciones, entornos húmedos y resbaladizos, etc. Los objetivos principales son mejorar la comodidad de manejo, reducir la fatiga y garantizar un control preciso.

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I. Adaptación de la forma y el tamaño del asa

1. Adaptación al tamaño de la mano

（1）Diámetro: De acuerdo con el tamaño de la palma humana (la anchura media de la palma de los hombres adultos es de unos 90-105 mm, y la de las mujeres adultas es de unos 80-95 mm), se recomienda controlar el diámetro del mango dentro de 30-50 mm:

①Mango para operaciones finas (como el recorte de cursos): 30-40mm (conveniente para el agarre con una sola mano y la rotación flexible);

②Mando de tipo de fuerza (como molinete, cabrestante de amarre): 40-50mm (aumenta el área de contacto y distribuye la fuerza de agarre).

（2）Longitud: La longitud efectiva de agarre de la empuñadura tiene que cubrir desde la eminencia thenar de la palma hasta la raíz del dedo corazón, normalmente 120-150mm. Evite que sea demasiado corta, ya que puede provocar un agarre inestable, o demasiado larga, ya que puede aumentar la carga sobre la muñeca.

2. Diseño de la forma de agarre

（1）Arco biónico: Se ajusta a la forma natural de flexión de la palma de la mano. Por ejemplo, el dorso de la empuñadura está elevado (en línea con el arco del músculo hipotenar), y la ranura para los dedos está diseñada (para ajustarse a los puntos de aplicación de fuerza del dedo índice y el pulgar), reduciendo la presión sobre el centro de la palma (es probable que se produzca sudoración y deslizamiento durante el funcionamiento a largo plazo).

（2） Textura antideslizante: La superficie adopta moleteado, moldeado de caucho o revestimiento suave (dureza Shore 60-70A). La profundidad de la textura es de 0,5-1mm, y el coeficiente de fricción en húmedo es ≥0,6 (norma GB/T 20295), mejorando la estabilidad de agarre en entornos húmedos.

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II. Optimización de la fuerza operativa y la carrera

1. Diseño del umbral de la fuerza operativa

（1）Fuerza de agarre estática: La fuerza operativa continua recomendada de una sola mano es ≤30% de la fuerza de agarre máxima (la fuerza de agarre máxima media de los hombres adultos es de unos 400-500N, y la de las mujeres adultas es de unos 250-350N), y evitar superar los 150N (para evitar la fatiga muscular del antebrazo).

（2）Torsión dinámica:

①Rueda de timón/Mango de telégrafo: El par de dirección/empuje y tracción ≤50N-m (el valor recomendado de ISO 6846), y está equipado con un amortiguador para proporcionar una retroalimentación de resistencia uniforme para evitar el mal funcionamiento causado por el atasco repentino;

②Mando de emergencia: La fuerza de activación debe distinguirse claramente de las operaciones normales (por ejemplo, la fuerza combinada de "pulsación + elevación" del asa de liberación del bote salvavidas ≥80N para evitar el contacto accidental).

2. Ajuste de la carrera y la precisión

（1）Mando de ajuste fino (como el ajuste de la ganancia del radar): La carrera ≤20mm, y se combina con engranajes/potenciómetros para lograr un control de precisión en el nivel de 0,5°;

（2）Mando de ajuste grueso (como el arranque y parada del molinete): La carrera es de 50-100mm. Los nodos de engranaje (como los tres engranajes de "neutro-baja velocidad-alta velocidad") están claramente definidos a través del dispositivo de límite, y un "clic" de retroalimentación táctil se acompaña durante la operación.

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III. Adaptación de la posición y postura de funcionamiento

1. Altura y ángulo de instalación

（1）Funcionamiento sentado en la cabina: La altura del centro de la empuñadura desde la superficie del asiento es de 600-700mm (refiriéndose a la norma de altura de operación sentada de GB/T 14774), y el ángulo entre el eje de la empuñadura y el plano horizontal es de 15°-30° (la posición neutral natural de la muñeca, reduciendo el ángulo de desviación cubital/desviación del radio).

（2）Operación de pie sobre la cubierta: La altura de la empuñadura es de 900-1100mm (para adaptarse a los miembros de la tripulación de diferentes alturas, y la base se puede ajustar en ±100mm), y el ángulo de inclinación es de 20°-45° (conveniente para mirar hacia abajo para observar la posición de la empuñadura y el estado del equipo).

2. Optimización de la dirección de aplicación de la fuerza

（1）Manilla de empuje-tracción horizontal (como telégrafo): La vía de operación es paralela al plano sagital del cuerpo humano, evitando la extensión lateral excesiva del brazo (el rango máximo de operación ≤400mm, y el cuerpo necesita ser movido si excede este rango);

（2）Mando de tracción vertical (como válvula de incendios): La dirección de la fuerza de tracción coincide con el eje del antebrazo, y el centro de gravedad del asa está cerca del centro de la palma de la mano, lo que reduce la fuerza compensatoria ejercida por el hombro.

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IV. Feedback de funcionamiento y confort

1. Diseño de retroalimentación multimodal

（1）Retroalimentación táctil: Motor de vibración (como vibración de baja frecuencia a 50 Hz cuando se sobrecarga), sensación de paso de amortiguación (un cambio repentino en la resistencia de 0,3-0,5 N-m durante el cambio de marcha);

（2）Información visual: Un indicador LED está integrado en la cola de la empuñadura (verde = normal, rojo = fallo, azul = en espera), y los colores cumplen con la norma de colores de seguridad de la norma ISO 3864;

（3）Retroalimentación auditiva: Un sonido de aviso nítido (30-60dB) se acompaña durante el funcionamiento, que es distinguible del ruido ambiental (normalmente ≤85dB en la cabina).

2. Diseño para reducir la fatiga

（1）Equilibrio de peso: El peso propio de la empuñadura ≤500g (para empuñaduras de dispositivos móviles), y para empuñaduras fijas, se utilizan cojinetes/pesos de equilibrio para reducir la fuerza de inercia durante el funcionamiento;

（2）Alivio de presión en la palma: Se reserva una zona hueca de 10-15mm en el centro del mango (para evitar el entumecimiento causado por la presión prolongada en el centro de la palma), y la transición en arco en la eminencia thenar (R≥15mm) reduce la fricción de los tejidos blandos.

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V. Adaptación a situaciones especiales

1. Funcionamiento en condiciones húmedas/resbaladizas o con guantes

El espaciado de la textura de la superficie del mango ≥2mm (para evitar la retención de manchas de agua de mar/aceite). El diámetro del mango adecuado para el uso de guantes se incrementa en 5-10mm, y la profundidad de la ranura para los dedos se profundiza a 2mm para asegurar una operación precisa cuando se usan guantes a prueba de frío/antideslizantes (con un grosor de 3-5mm).

2. Funcionamiento de emergencia

El asa de emergencia adopta un "gran tamaño + llamativo esquema de color rojo" (diámetro ≥60mm), y el modo de operación se simplifica a un gatillo de un solo paso (como un botón de parada de emergencia pulsable, con una carrera ≤15mm y una fuerza de disparo ≤50N), y se coloca dentro del rango de ±200mm de la línea de visión horizontal (satisfaciendo la necesidad de un posicionamiento rápido).

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VI. Diferencias de grupo y personalización

1. Adaptación a las diferencias de tamaño del cuerpo humano

Para los diferentes grupos de tripulación de los distintos tipos de buques (por ejemplo, la mayoría de la tripulación de los buques de carga oceánicos son hombres, y entre los operadores de yates puede haber mujeres), se proporcionan asas ajustables (longitud ±20 mm, ángulo ±10°), o se diseñan asas en diferentes modelos (tamaños S/M/L).

En referencia a "GB/T 10000-1988 Dimensiones de los adultos chinos", las dimensiones clave del asa cubren el rango de adaptación desde el percentil 5 femenino hasta el percentil 95 masculino.

2. Compatibilidad con los hábitos de manejo

Diseño ambidiestro: Empuñaduras simétricas (como la rueda del timón sin direccionalidad), o bases de empuñadura que pueden intercambiarse para su instalación a izquierda y derecha (como la empuñadura de grúa que admite el intercambio a izquierda y derecha) para satisfacer las necesidades de los operadores zurdos.

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VII. Verificación de normas y ensayos

1. Cumplimiento de normas internacionales

ISO 6846 "Requisitos ergonómicos para dispositivos de maniobra de buques": Especifica los umbrales de seguridad para la fuerza de operación, la carrera y la posición de la empuñadura;

ISO 11226 "Ergonomía - Fuerza de operación": Orienta los límites de diseño de las fuerzas de operación estáticas/dinámicas.

2. Pruebas de usabilidad

Simular el entorno accidentado del barco (frecuencia de vibración 1-20Hz, aceleración ≤2m/s²) para probar la estabilidad de agarre de la empuñadura;

Llevar a cabo un experimento de fatiga de funcionamiento continuo de 4 horas, controlar la señal del electromiograma (EMG) y el grado de fatiga subjetiva (escala RPE), y optimizar el peso y la sensación de agarre del mango.

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Conclusión

El diseño ergonómico de las empuñaduras marinas debe tener como núcleo la coordinación "hombre-máquina-entorno". Mediante la adaptación del tamaño, la optimización del sentido de la fuerza, la mejora de la retroalimentación y la personalización del escenario, se consiguen los objetivos de "funcionamiento preciso, durabilidad cómoda y seguridad y fiabilidad" en entornos marinos hostiles. La clave está en integrar en profundidad las características fisiológicas de la tripulación con los parámetros de diseño de ingeniería, en combinación con los puntos débiles reales de la tripulación (como las condiciones húmedas y resbaladizas, la vibración, las largas horas de trabajo) y, en última instancia, mejorar la eficiencia y la seguridad del funcionamiento del buque.