Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design of an excavator grip: A pilot study and development of an ergonomic Human-Machine interface for excavators
Luleå University of Technology, Department of Social Sciences, Technology and Arts.
2022 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Design av en joystick för grävmaskiner : En förstudie och utveckling av ett ergonomiskt Människa-maskin-gränssnitt för grävmaskiner (Swedish)
Abstract [en]

The Excavator industry is developmentally behind many other similar industries. This is, like many parts of these long living machines, true for the controls used to maneuver them. It has few competent control systems that are ergonomic, comfortable, adaptable, durable and intuitive. Existing solutions that fill some of these criteria exist, but the approximate majority of machines in the world lack a good solution and most are equipped with inadequate solutions. 

The doctrine of Human centered design was applied throughout the pilot study to increase the quality of research and ease finding correlations between instances of information. International standards, Human-machine systems and Anthropometrics were consulted to achieve a result adapted for a larger variety of operators. 

This thesis consists of the pilot study and prototype development of one such Human-machine-system, more specifically the joystick, or grip as it’s called within the industry. The solution developed is specifically equipped with controls adapted for tiltrotator control. As the grip is developed on behalf of the company engcon, who develops tiltrotators and also the control system including a grip, to offer a complete plug and play solution. 

The first main objective was performing a pilot study of what is required in the future for excavator grips. Primarily through interviews with excavator operators, but also a benchmarking and a workshop it was determined what must be achieved in terms of technical and ergonomic solutions. 

The second main objective during the thesis was to create a prototype that achieve a high level in terms of grip form. A form which is comfortable to hold, ergonomic to operate for multiple hours and that is adapted to a larger variety of hand sizes than the competitors. It also required a higher level of stability than the current solution. This shape needed to take internal electronics, ISO-standards and future controls into account. The solution must eventually achieve a high level of manufacturability, of which the groundwork was laid during the thesis, but took lower priority. Further testing is required but results so far seem to point towards this being achieved. 

This will hopefully post-thesis result in a solution that leads to healthier operators, further enabling female operators entering the field, performing work with higher accuracy and a longer lasting more sustainable product that is intuitive and easy to learn. 

Abstract [sv]

Grävmaskinsindustrin ligger utvecklingsmässigt bakom många andra liknande industrier. Detta är, som många delar av dessa långlivade maskiner, sant för kontrollerna som används för att manövrera dem. Den har få kompetenta kontrollsystem som är ergonomiska, bekväma, anpassningsbara, slitstarka och intuitiva. Befintliga lösningar som fyller några av dessa kriterier finns, men approximativt saknar majoriteten av maskiner i världen en bra lösning och de flesta är utrustade med otillräckliga lösningar. 

Läran om Människocentrerad design tillämpades genom hela förstudien för att öka kvaliteten på forskningen samt förenkla sökandet av samband mellan instanser av information. Internationella standarder, Människa-maskin-system och antropometri konsulterades för att uppnå ett resultat anpassat för ett större antal operatörer. 

Detta examensarbete består av en förstudie och prototyputveckling av ett sådant Människa-maskin-system, närmare bestämt joysticken, eller på engelska grip som är ett vanligare namn inom branschen. Den framtagna lösningen är speciellt utrustad med reglage anpassade för tiltrotatorstyrning eftersom greppet är utvecklat på uppdrag av företaget engcon. Företaget utvecklar huvudsakligen tiltrotatorer men även ett styrsystem inklusive en joystick, för att erbjuda en komplett plug and play-lösning. 

Det första huvudmålet var att göra en förstudie av vad som krävs i framtiden av grävmaskinsjoysticks. Främst genom intervjuer med grävmaskinister, men också genom en benchmarking och en workshop, fastställdes vad som måste uppnås vad gäller tekniska och ergonomiska områden. 

Det andra huvudmålet under examensarbetet var att skapa en prototyp som uppnår en hög nivå vad gäller greppform. En form som är bekväm att hålla i, ergonomisk att använda i flera timmar och som är anpassad till en större variation av handstorlekar än konkurrenterna. Det krävde också en högre stabilitet än den nuvarande lösningen. Denna form behövde ta hänsyn till intern elektronik, ISO-standarder och framtida reglage. Lösningen måste så småningom uppnå en hög grad av tillverkningsbarhet, vilket grunden lades under examensarbetet, men prioriterades lägre. Ytterligare tester krävs, men resultaten hittills tycks peka mot att detta uppnås. 

Detta kommer förhoppningsvis, efter examensarbetet, att resultera i en lösning som leder till hälsosammare operatörer, som ytterligare möjliggör kvinnliga operatörer, ett arbete som kan utföras med högre precision samt en slitstarkare och hållbarare produkt som är intuitiv och lätt att lära sig. 

Place, publisher, year, edition, pages
2022. , p. 50
Keywords [en]
Excavator Joystick, Excavator Grip, Excavator Control System, Industrial Design Engineering, Human Centered Design, Human-machine Systems, Operator Controls Ergonomics
Keywords [sv]
Grävmaskin Joystick, Grävmaskin Styrsystem, Industriell Designteknik, Människocentrerad Design, Människa-maskin-system, Förarreglage Ergonomi
National Category
Vehicle Engineering Interaction Technologies Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-91964OAI: oai:DiVA.org:ltu-91964DiVA, id: diva2:1677965
External cooperation
Engcon Control Systems
Educational program
Industrial Design Engineering, master's level
Presentation
2022-05-31, Multistudion, 11:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2022-06-30 Created: 2022-06-28 Last updated: 2023-09-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9089 kB)1101 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 9089 kBChecksum SHA-512
7a52dbbec8476f261f3c19e08c9ee65e7a1ebabcfb801169936048acec268c37b6ff32acea0372962c5bb81145db8ca3316aa0b5e37532421abb033bbbeb3236
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Mörtsell, Hugo
By organisation
Department of Social Sciences, Technology and Arts
Vehicle EngineeringInteraction TechnologiesCommunication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1105 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 580 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf