Алат се обично састоји од главе и дршке, понекад са осовином, или, у случају електричног алата, са телом. Пошто алатка мора да испуни захтеве више корисника, може доћи до основних сукоба који ће можда морати да буду испуњени компромисом. Неки од ових сукоба произилазе из ограничења у капацитетима корисника, а неки су својствени самом алату. Треба, међутим, имати на уму да су људска ограничења инхерентна и углавном непроменљива, док су облик и функција алата подложни одређеној количини модификација. Дакле, да би се извршила пожељна промена, пажња мора бити усмерена првенствено на форму алата, а посебно на интерфејс између корисника и алата, односно ручку.
Природа хватања
Широко прихваћене карактеристике приањања су дефинисане у смислу а моћни захватје прецизно држање и а хват за куку, помоћу које се практично све људске ручне активности могу остварити.
У снажном захвату, какав се користи за забијање ексера, алат се држи у стезаљци коју чине делимично савијени прсти и длан, при чему се противпритисак примењује палцем. У прецизном рукохвату, какав се користи приликом подешавања завртња за подешавање, алат се стисне између флексорних делова прстију и супротног палца. Модификација прецизног рукохвата је дршка оловке, која је сама по себи разумљива и користи се за сложен рад. Прецизна дршка пружа само 20% снаге снажног грипа.
Дршка куке се користи тамо где нема потребе за било шта друго осим за држање. У држачу куке предмет је обешен за савијене прсте, са или без ослонца палца. Тешки алати треба да буду дизајнирани тако да се могу носити у рукохвату.
Грип Тхицкнесс
За прецизне ручке, препоручене дебљине су варирале од 8 до 16 милиметара (мм) за одвијаче и 13 до 30 мм за оловке. За моћне хватаљке примењене око мање или више цилиндричног предмета, прсти треба да окружују више од половине обима, али прсти и палац не би требало да се састају. Препоручени пречници су се кретали од чак 25 мм до чак 85 мм. Оптимум, који варира у зависности од величине руке, је вероватно око 55 до 65 мм за мушкарце и 50 до 60 мм за женке. Особе са малим рукама не би требало да врше понављајуће радње у хватаљкама пречника већег од 60 мм.
Снага захвата и распон руку
Употреба алата захтева снагу. Осим за држање, највећи захтев за снагом руку налази се у употреби алата са попречним полугама као што су клешта и алати за дробљење. Ефективна сила при дробљењу зависи од снаге захвата и потребног распона алата. Максимални функционални распон између краја палца и крајева прстију за хватање је у просеку око 145 мм за мушкарце и 125 мм за жене, са етничким варијацијама. За оптималан распон, који се креће од 45 до 55 мм за мушкарце и жене, снага приањања доступна за једну краткотрајну акцију креће се од око 450 до 500 њутна за мушкарце и 250 до 300 њутна за жене, али за понављајућу акцију препоручени захтев је вероватно ближи 90 до 100 њутна за мушкарце и 50 до 60 њутна за жене. Многе обично коришћене стезаљке или клешта су изван могућности употребе једном руком, посебно код жена.
Када је ручка шрафцигер или сличан алат, расположиви обртни момент је одређен корисниковом способношћу да пренесе силу на ручку, и стога је одређен и коефицијентом трења између руке и дршке и пречником дршке. Неправилности у облику дршке чине малу или никакву разлику у могућности примене обртног момента, иако оштре ивице могу изазвати нелагодност и евентуално оштећење ткива. Пречник цилиндричне ручке која омогућава највећу примену обртног момента је 50 до 65 мм, док је за куглу 65 до 75 мм.
Ручке
Облик дршке
Облик дршке треба да максимизира контакт између коже и ручке. Требало би да буде генерализован и основни, обично спљоштеног цилиндричног или елиптичног пресека, са дугим кривинама и равним равнима, или сектор сфере, састављен на такав начин да одговара општим контурама руке која хвата. Због свог причвршћења за тело алата, дршка може имати и облик узенгија, Т-облика или Л-облика, али део који додирује руку биће у основном облику.
Простор затворен прстима је, наравно, сложен. Употреба једноставних кривина је компромис намењен да задовољи варијације које представљају различите руке и различити степени савијања. С тим у вези, непожељно је увођење било каквог контурног поклапања савијених прстију у дршку у виду избочина и удубљења, жлебова и удубљења, јер, у ствари, ове модификације не би одговарале значајном броју руку и заиста би могле преко продужени период, доводе до повреде меких ткива услед притиска. Посебно се не препоручују удубљења већа од 3 мм.
Модификација цилиндричног пресека је хексагонални пресек, који је од посебне вредности у дизајну алата или инструмената малог калибра. Лакше је одржати стабилно приањање на хексагоналном пресеку малог калибра него на цилиндру. Троугласти и квадратни пресеци су такође коришћени са различитим степеном успеха. У овим случајевима, ивице морају бити заобљене да би се спречила повреда притиска.
Површина хватања и текстура
Није случајно што је миленијумима дрво било избор материјала за дршке алата, осим за алате за дробљење попут клешта или стезаљки. Поред естетске привлачности, дрво је било лако доступно и лако обрађивано од стране неквалификованих радника, а има квалитете еластичности, топлотне проводљивости, отпорности на трење и релативне лакоће у односу на масу, што га чини веома прихватљивим за ову и друге намене.
Последњих година, металне и пластичне ручке постале су уобичајене за многе алате, посебно за употребу са лаким чекићима или шрафцигерима. Метална дршка, међутим, преноси више силе на руку, и пожељно је да буде умотана у гумени или пластични омотач. Површина захвата треба да буде благо стисљива, где је то изводљиво, непроводна и глатка, а површина треба да буде максимизирана како би се обезбедила расподела притиска на што већој површини. Рукохват од пенасте гуме је коришћен да смањи перцепцију замора и осетљивости руку.
Карактеристике трења површине алата варирају у зависности од притиска који врши рука, природе површине и контаминације уљем или знојем. Мала количина зноја повећава коефицијент трења.
Дужина дршке
Дужина дршке је одређена критичним димензијама руке и природом алата. За чекић који се користи једном руком у снажном дршку, на пример, идеална дужина се креће од најмање око 100 мм до максимума од око 125 мм. Кратке дршке нису погодне за хватаљку, док се дршка краћа од 19 мм не може правилно ухватити између палца и кажипрста и није погодна за било који алат.
У идеалном случају, за електрични алат, или ручну тестеру која није набодна тестера, дршка треба да прихвати на нивоу од 97.5 процената ширину затворене руке која је увучена у њу, односно 90 до 100 мм у дугој оси и 35 до 40 мм у кратком.
Тежина и равнотежа
Тежина није проблем са прецизним алатима. За тешке чекиће и електричне алате прихватљива је тежина између 0.9 кг и 1.5 кг, са максимумом од око 2.3 кг. За тежине веће од препоручених, алат треба да буде подржан механичким средствима.
У случају ударног алата као што је чекић, пожељно је смањити тежину дршке на минимум компатибилан са чврстоћом конструкције и имати што већу тежину у глави. У другим алатима, равнотежа треба да буде равномерно распоређена где је то могуће. Код алата са малим главама и гломазним дршкама то можда неће бити могуће, али дршку би тада требало постепено чинити лакшом како се запремина повећава у односу на величину главе и осовине.
Значај рукавица
Дизајнери алата понекад занемарују да се алати не држе и не рукују увек голим рукама. Рукавице се обично носе ради сигурности и удобности. Заштитне рукавице су ретко гломазне, али рукавице које се носе у хладној клими могу бити веома тешке, ометајући не само сензорну повратну информацију већ и способност хватања и држања. Ношење вунених или кожних рукавица може додати 5 мм дебљини руке и 8 мм ширини руке на палцу, док тешке рукавице могу додати чак 25 до 40 мм.
Хандеднесс
Већина становништва на западној хемисфери фаворизује употребу десне руке. Неки су функционално амбидекстрални, а све особе могу научити да раде са већом или мањом ефикасношћу било којом руком.
Иако је број леворуких особа мали, где год је то изводљиво, постављање ручки на алат требало би да омогући да алат могу да раде било леворуке или дешњаке (примери би укључивали постављање секундарне дршке у електрични алат или петље за прсте у маказама или стезаљкама) осим ако је очигледно неефикасно да се то уради, као у случају причвршћивача типа шрафова који су дизајнирани да искористе моћне супинирајуће мишиће подлактице код дешњака док онемогућују лево- да их користи подједнако ефикасно. Ова врста ограничења се мора прихватити пошто обезбеђивање левих нити није прихватљиво решење.
Значај пола
Генерално, жене имају тенденцију да имају мање димензије руке, мањи хват и неких 50 до 70% мање снаге од мушкараца, иако наравно неколико жена на крају вишег перцентила има веће руке и већу снагу од неких мушкараца на нижем крају. Као резултат тога, постоји значајан, иако неутврђен број особа, углавном жена, које имају потешкоћа у руковању различитим ручним алатима који су дизајнирани за мушку употребу, укључујући посебно тешке чекиће и тешка клијешта, као и сечење метала, кримповање и алати за стезање и скидачи жице. Употреба ових алата од стране жена може захтевати непожељну функцију дворуке уместо једне. На радном месту мешовитих полова, стога је од суштинског значаја да се обезбеди да алати одговарајуће величине буду доступни не само да би се задовољили захтеви жена, већ и да би се испунили захтеви мушкараца који су на ниском процентуалног краја димензија руке.
Посебна разматрања
Оријентација дршке алата, тамо где је то изводљиво, треба да омогући руци која оперише да се прилагоди природном функционалном положају руке и шаке, наиме са зглобом више од полусупинираног, забаченог око 15° и благо савијеним у леђима, са малим прстом у скоро пуној флексији, остали мање и палац приведен и благо савијен, положај који се понекад погрешно назива положај руковања. (Код руковања ручни зглоб није више од пола супиниран.) Комбинација адукције и дорзалне флексије на ручном зглобу са променљивом флексијом прстију и палца ствара угао хватања који се састоји од око 80° између дуге осе руке и линија која пролази кроз средишњу тачку петље коју стварају палац и кажипрст, односно попречна оса шаке.
Присиљавање шаке у положај улнарне девијације, односно са савијеном шаком према малом прсту, као што се може наћи код употребе стандардних клешта, ствара притисак на тетиве, нерве и крвне судове унутар структуре ручног зглоба и може довести до онеспособљавајућа стања теносиновитиса, синдрома карпалног тунела и слично. Савијањем дршке и држањем ручног зглоба правим (односно савијањем алата а не шаке) може се избећи компресија нерава, меких ткива и крвних судова. Иако је овај принцип одавно признат, није био широко прихваћен од стране произвођача алата или јавности. Има посебну примену у дизајну алата са попречним полугама као што су клијешта, као и ножеви и чекићи.
Клешта и алати са попречним полугама
Посебно се мора обратити пажња на облик дршки клешта и сличних уређаја. Традиционално, клешта су имала закривљене дршке једнаке дужине, горња кривина која се приближава кривини длана, а доња кривина приближује кривини савијених прстију. Када се алат држи у руци, осовина између дршки је у линији са осом чељусти клешта. Сходно томе, у раду је потребно држати зглоб у екстремном улнарном одступању, односно савијен према малом прсту, док се више пута ротира. У овом положају употреба шака-рука-рука сегмента тела је изузетно неефикасна и веома оптерећује тетиве и зглобне структуре. Ако се радња понавља, то може довести до различитих манифестација повреде од прекомерне употребе.
За борбу против овог проблема последњих година појавила се нова и ергономски прикладнија верзија клешта. У овим клештима оса дршке је савијена за приближно 45° у односу на осу чељусти. Дршке су задебљане како би се омогућило боље хватање са мање локализованим притиском на мека ткива. Горња дршка је пропорционално дужа са обликом који се уклапа у и око лакатне стране длана. Предњи крај дршке има ослонац за палац. Доња дршка је краћа, са оштрицом, или заобљеном избочицом, на предњем крају и закривљеном у складу са савијеним прстима.
Иако је претходно наведено донекле радикална промена, неколико ергономски здравих побољшања може се релативно лако направити у клештима. Можда је најважније, где је потребан снажан хват, у задебљању и благом спљоштењу ручки, са ослонцем за палац на врху дршке и благим проширењем на другом крају. Ако није саставни део дизајна, ова модификација се може постићи облагањем основне металне ручке фиксним или одвојивим непроводљивим омотачем од гуме или одговарајућег синтетичког материјала, и можда грубо храпавим да би се побољшао тактилни квалитет. Удубљење дршки за прсте је непожељно. За поновну употребу може бити пожељно да се у ручку угради лагана опруга да се отвори након затварања.
Исти принципи важе и за друге алате са попречним полугама, посебно у погледу промене дебљине и спљоштености ручки.
Ножеви
За нож опште намене, односно онај који се не користи у хватању бодежа, пожељно је укључити угао од 15° између дршке и сечива како би се смањио стрес на зглобна ткива. Величина и облик дршки би требало да буду у складу са оним за друге алате, али да би се омогућиле различите величине руку, предложено је да се испоручују две величине дршке ножа, односно једна која одговара кориснику од 50. до 95. перцентила, а једна за 5. до 50. перцентил. Да би се омогућило руци да изврши силу што ближе сечиву, горња површина дршке треба да има подигнути ослонац за палац.
Потребан је штитник за нож како би се спречило да рука склизне напред на сечиво. Штитник може имати неколико облика, као што је крак, или закривљени избочина, дужине око 10 до 15 мм, који вири надоле из дршке, или под правим углом у односу на дршку, или штитник за кауцију који се састоји од тешке металне петље од предње до задњи део дршке. Ослонац за палац такође спречава клизање.
Дршка треба да буде у складу са општим ергономским смерницама, са површином која је отпорна на масноћу.
Чекићи
Захтеви за чекиће су углавном разматрани горе, са изузетком оног који се односи на савијање дршке. Као што је горе наведено, присилно и понављајуће савијање зглоба може изазвати оштећење ткива. Савијањем алата уместо зглоба ово оштећење се може смањити. Што се тиче чекића, испитани су различити углови, али се чини да савијање главе надоле између 10° и 20° може побољшати удобност, ако заправо не побољшава перформансе.
Одвијачи и алати за стругање
Дршке шрафцигера и других алата који се држе на донекле сличан начин, као што су стругачи, турпије, ручна длета и тако даље, имају неке посебне захтеве. Сваки у једном или другом тренутку се користи са прецизним рукохватом или повер грипом. Сваки се ослања на функције прстију и длана за стабилизацију и пренос силе.
Општи захтеви за ручке су већ размотрени. Утврђено је да је најчешћи ефективни облик ручке одвијача облик модификованог цилиндра, у облику куполе на крају како би примио длан, и благо проширен на месту где се сусреће са дршком како би пружио подршку крајевима прстију. На овај начин, обртни момент се примењује углавном преко длана, који се одржава у контакту са ручком притиском који се примењује са руке и отпором на трење на кожи. Прсти, иако преносе одређену силу, заузимају више стабилизирајућу улогу, што је мање заморно јер је потребно мање снаге. Тако купола главе постаје веома важна у дизајну ручке. Ако постоје оштре ивице или избочине на куполи или на месту где се купола сусреће са ручком, тада рука или постаје жуљева и повређена, или се пренос силе преноси на мање ефикасне и лакше заморне прсте и палац. Дршка је обично цилиндрична, али је уведена троугласта осовина која пружа бољу подршку за прсте, иако њена употреба може бити заморнија.
Тамо где се употреба одвијача или другог причвршћивача толико понавља да представља опасност од повреде од прекомерне употребе, ручни возач треба да се замени погонским возачем који је везан за појас изнад главе на такав начин да је лако доступан без ометања рада.
Тестере и електрични алати
Ручне тестере, са изузетком резача и лаких тестера за метал, код којих је најприкладнија дршка попут оне од одвијача, обично имају дршку која има облик затворене пиштољске дршке причвршћене за сечиво тестере.
Дршка у суштини садржи петљу у коју се стављају прсти. Петља је ефективно правоугаоник са закривљеним крајевима. Да би се омогућиле рукавице, требало би да имају унутрашње димензије од приближно 90 до 100 мм у дугачком пречнику и 35 до 40 мм у кратком. Дршка која је у контакту са дланом треба да има спљоштени цилиндрични облик који је већ поменут, са сложеним кривинама да разумно пристају длану и савијеним прстима. Ширина од спољашње до унутрашње кривине треба да буде око 35 мм, а дебљина не већа од 25 мм.
Занимљиво је да је функција хватања и држања електричног алата веома слична оној код држања тестере, па је стога и донекле сличан тип дршке ефикасан. Дршка пиштоља уобичајена у електричним алатима је слична отвореној дршци тестере са бочним странама које су закривљене уместо да буду спљоштене.
Већина електричних алата се састоји од дршке, тела и главе. Значајно је постављање дршке. У идеалном случају ручка, тело и глава треба да буду у линији тако да је ручка причвршћена на задњем делу тела, а глава вири са предње стране. Линија деловања је линија испруженог кажипрста, тако да је глава ексцентрична у односу на централну осу тела. Центар масе алата је, међутим, испред дршке, док је обртни момент такав да ствара окретни покрет тела који рука мора да савлада. Због тога би било прикладније поставити примарну ручку директно испод центра масе на начин да, ако је потребно, тело вири иза дршке као и испред. Алтернативно, посебно код тешке бушилице, секундарна дршка се може поставити испод бушилице на такав начин да се бушилицом може управљати било којом руком. Електричним алатима се обично управља помоћу окидача уграђеног у горњи предњи крај дршке и којим се управља кажипрстом. Окидач треба да буде дизајниран да се њиме рукује било којом руком и треба да садржи механизам за закључавање који се лако ресетује како би се напајање држало укљученим када је то потребно.