Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.6/4448
Título: Desenvolvimento e análise ergonómica de dispositivos manuais apontadores para computador
Autor: Lourenço, Luís Miguel Lopes
Orientador: Coelho, Denis Alves
Ferreira, Rui António Pitarma Sabino da Cunha
Palavras-chave: Ergonomia do produto - Dispositivos manuais apontadores
Desenvolvimento do produto - Dispositivos manuais apontadores
Desenho assistido por computador - Dispositivos manuais apontadores
Data de Defesa: Fev-2017
Resumo: O trabalho apresenta o desenvolvimento de dois dispositivos manuais apontadores para computador com vista à adoção de posturas mais neutras por parte dos utilizadores (relativamente aos dispositivos convencionais), e à melhoria do seu desempenho. Procedeu-se à avaliação e à validação ergonómica através de estudos de usabilidade e da atividade muscular, contemplando comparativamente dispositivos comerciais dos tipos convencional e alternativos, designadamente dispositivos apelidados de ‘inclinados’ e ‘verticais’. Estas novas geometrias são muitas vezes apresentadas ao utilizador como produtos ergonómicos, não se encontrando na bibliografia disponível informação científica que possa, de alguma forma, comprovar essa presunção para a maioria destas geometrias. Para além disso, os operadores de desenho e de projeto assistidos por computador realizam, tipicamente, tarefas que conduzem à utilização permanente deste tipo de dispositivos, constituindo-se, por conseguinte, como principal população alvo para este estudo. No desenvolvimento das duas geometrias alternativas ao mouse convencional (simétrico), teve-se como principais premissas o apoio palmar, de modo a promover posturas neutras e a movimentação do dispositivo com o mínimo de atividade muscular, sem comprometer a eficiência. A componente experimental, composta por três fases, contou com a colaboração de 40 jovens participantes repartidos pelas duas fases relativas à experimentação laboratorial, 20 do sexo masculino e 20 do sexo feminino, contou ainda, com outros 10 participantes na fase da experimentação de campo. Foi desenvolvida uma aplicação informática de implementação das tarefas permitindo simultaneamente o registo dos tempos de execução, das falhas e dos desvios. Os participantes preencheram um instrumento composto por várias escalas com vista à avaliação da usabilidade. Procedeu-se à avaliação subjetiva da satisfação e ao cálculo da eficácia e da eficiência. Nesta vertente foi desenvolvido e testado um novo indicador de desempenho, que foi caracterizado para um software de CAD particular, valorando-se entre 50 e 60%, de acordo com o dispositivo. Procedeu-se também ao registo eletromiográfico de superfície da atividade muscular relativamente a quatro músculos do antebraço em 20 sujeitos que participaram na experimentação de laboratório. Neste âmbito foi desenvolvido e testado um novo indicador de dinamismo da atividade muscular para ajudar a desambiguar a avaliação relacionada com a atividade muscular estática nestes casos (atingindo valores desde 0 – elevada estaticidade, até 3 – elevado dinamismo). Embora o registo da atividade muscular (atingindo níveis de pico na ordem de 10 a 20 de %MVC) não permita distinguir perentória e inequivocamente os dispositivos entre si, permite concluir que o tamanho da mão constitui um parâmetro muito importante na seleção do dispositivo apontador. O grupo comparativamente com menores dimensões da mão registou maior atividade muscular, globalmente nos 5 dispositivos, e é principalmente nos músculos Abductor Pollicis Longus e Extensor Carpi Ulnaris onde se registam as maiores diferenças entre as duas categorias de tamanho da mão e para a maioria das tarefas. O dispositivo convencional obteve, comparativamente, um bom desempenho global durante a realização das tarefas de teste; contrariamente à premissa inicial de que os testes a este modelo conduziriam a maior atividade muscular dos músculos Abductor Pollicis Longus, Extensor Carpi Radialis, Extensor Carpi Ulnaris e Extensor Digitorum face aos restantes modelos. Relativamente à eficiência, os melhores resultados foram obtidos com o dispositivo convencional seguido do modelo alternativo ‘vertical’ Anker®, concluindo-se que a inclinação do dispositivo manual apontador para computador não afeta negativamente a eficiência. A investigação conduzida permitiu também concluir que as duas geometrias desenvolvidas, prototipadas e testadas comparativamente no grupo de dispositivos, se posicionaram em níveis intermédios no conjunto de dispositivos manuais apontadores sob avaliação, em ambas as vertentes de usabilidade e de atividade dos músculos considerados.
This dissertation presents the development of two computer pointing devices with a view to adoption of more neutral postures by users (compared to conventional devices), and to improving their performance. Ergonomic assessment and validation through usability studies and muscle activity monitoring was carried out, looking comparatively at commercial devices of conventional and alternative types, including devices nicknamed as ‘slanted’ and ‘vertical’. These new geometries are often presented to the public as ergonomic products, but no scientific information is available in literature that may, somehow, prove this assumption for most of these geometries. Furthermore, computer aided design operators typically perform tasks that lead to permanent use of such devices, constituting, therefore, a primary target population for this study. The development of two alternative geometries to the conventional (symmetric) mouse had as main assumptions offering palm support, in order to promote both neutral posture and movement of the device with minimal muscle activity, without compromising efficiency. The experimental component, made up of three phases, received the collaboration of 40 young participants distributed among the two laboratory experimental phases, 20 male and 20 female, with another 10 additional participants in the field experiment phase. For this purpose a computer application was developed to enable implementation of tasks while allowing registration of runtimes, faults and deviations. Participants filled in an instrument composed of several scales to assess usability. In addition to the calculation of effectiveness and efficiency as well as the subjective assessment of satisfaction. In this domain, a new performance indicator was developed and tested, which was characterized for a particular CAD application, valueing between 50 and 60%, according to the device. Surface EMG recording of the activity of 4 forearm muscles also took place in 20 laboratory experiment participants. A new muscle activity dynamism indicator was developed and tested in this area to help disambiguate the evaluation related to the static muscle activity in these cases (reaching values from 0 - high stativity up to 3 - high dynamicity). Although the registration of muscle activity (reaching peak levels in the order of 10 to 20% MVC) does not enable distinguishing among the devices peremptorily and unequivocally, it shows that hand size is a very important parameter in the selection of a pointing device. The group with smaller hand dimensions comapratively showed higher muscle activity for all 5 devices, for most tasks and mainly in the Abductor Pollicis Longus and Extensor Carpi Ulnaris muscles where there are major differences between the two hand size categories. The conventional device obtained comparatively good overall performance were found as an outcome of the testing tasks; contrary to the initial assumption positing that the tests to this model would reveal greater muscle activity of Abductor Pollicis Longus, Extensor Carpi Radialis, Extensor Carpi Ulnaris and Extensor Digitorum muscles, compared to other models. With regard to efficiency, the best results were obtained with the conventional device followed by the Anker® ‘vertical’ model, leading to conclude that an approximately vertical slope does not adversely affect efficiency. The research conducted also led to conclude that the two geometries developed, prototyped and tested comparatively within the set of devices, positioned themselves at intermediate levels among the set of manual pointing devices under evaluation in both the domains of usability and of activity of the muscles considered.
URI: http://hdl.handle.net/10400.6/4448
Designação: Doutor em Engenharia e Gestão Industrial
Aparece nas colecções:FE - DEE | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento

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