如何应用动作捕捉技术让户外重体力工作更安全

户外工作一直伴随着高强度与高风险等不确定因素，近日美国奥本大学的伊凡开始测量工人提起400磅重的井盖时动作捕捉数据如何揭示这项任务背后隐藏的风险。他的发现促使了辅助式工作设备的开发，该设备使这项要求苛刻的工作更加安全，更符合人体工程学。

挑战

奥本大学生物力学工程(AUBE)实验室博士后伊凡需要准确测量户外重体力工作工人的身体健康状况。运动捕捉解决方案必须能够在任何环境下工作，包括有磁干扰的位置。

解决办法

伊凡使用Xsens动作捕捉系统来识别潜在的动作风险区域，并开发了一种自动抬起井盖的辅助机器，只需要较少的人工协助即可完成工作任务。

关键要点

确定问题：伊万和他的团队分析了工人的腰椎负荷，这是体力劳动中最常见的损伤区域之一

。井盖提升过程中的高压力:人体工程学分析显示，随着每个检修孔的提升，工人的背部会受到潜在的有害诱导力。

风险可分散至多名员工:无论是一个人还是两个人抬起盖子，施加的力仍然是相似的

人体工程学分析由数据驱动。工作中的身体健康需要技术证据和广泛的研究来量化。来自奥本大学的博士后研究员伊凡分享了他的人体工程学研究项目，他为改善工人工作条件进行了详细的动作捕捉分析并最终制作出有效的产品。

人体工程学分析

在EPRI职业安全与健康62号项目的资助下，伊万开始了他的项目，他在项目中充分考虑到负载重量、不对称性和高度的影响，评估无线传感器系统预估手动拉升井盖任务期间腰部力矩的准确性，旨在评估体力劳动工人的工作环境以及他们的任务可能对他们的身体产生的不利影响，特别是对腰椎的不利影响。下背部疼痛是人体工程学行业的一个常见问题，伊凡想使用一种技术方法来科学研究身体风险因素成因。

传统上，人体工程学解决方案是基于工人自我报告的疼痛或公司员工受伤文档所建立的。伊万解释说:“当我们能够科学地跟踪数据，为雇主提供员工遭受疼痛的切实证据时，人体工程学行业的情况发生了转变。拥有这些信息有助于我们找到他们工作流程中存在的确切问题，并提供解决方案来防止损伤的发生。”

伊万必须选择一种技术来支持他的研究。“我们比较了光学和惯性运动捕捉，”他说。“我们通过试用发现惯性运动捕捉的灵活性更高且更适合在户外应用。”

为高风险工作创造安全的工作环境

伊万研究项目的一个特别重点是提高纽约电力公司工人的职业健康和安全。“员工们抬起重达400磅的井盖，这是一个极其沉重的负载，对于那些必须举起它的人来说，可能非常不安全。”。

为了有效量化工人身体承受的压力，Xsens系统是完美的解决方案。伊万解释到：“在现实世界中从事人体工程学的工作节奏非常快，我们不得不停下来记录工人的动作。幸运的是，由于设置简单，我们可以很快获得记录，而不会耽误任何人太长时间。”

鉴于该应用的特定设置和环境，研究团队需要惯性运动捕捉来捕捉精确的人体工程学分析数据。在使用Xsens之前，伊万发现机械和附近的电子设备会扰乱电磁场，所以他不得不寻找新的选择。这项研究中使用的Awinda运动捕捉套装具有磁免疫功能，该功能完美匹配了项目需求。

测量井盖拉升的影响

研究发现，在井盖的最初移动过程中，工人的身体承受了很大的压力(压力峰值为276-739磅)。无论是一个人还是两个人同时移动盖子，该压力都存在。虽然压缩力保持在推荐的压力极限以下，但是考虑到员工一天中可以完成这项任务的次数，累积的损伤是一个需要解决的非常严重的问题。

获得这项有价值的人体工程学研究后，伊万和他的团队设计并制造了一种自动提起井盖的动力挂钩，从而有效消除了工人受伤的风险。这项技术使压缩力峰值降低了7-15%，测试新设备的工人也明显注意到了人体工程学的改进，报告称该装置“有助于避免背部过分受力”。

“没有客观的运动数据，根本无法找到解决方案，”伊凡说。“我们需要可量化的数字告知承包商，移动这些井盖会给他们的工人带来重大风险。”

为职业健康和安全提供快速结果

创造一个安全的工作环境需要广泛的规划和深入的研究，以有效地量化工人的需求。人体工程学分析师正是这样做的，他们需要高质量、精确的设备来帮助他们获得所需的信息。

伊万对Xsens技术的使用，通过客观的运动数据，帮助他让无数工人的工作变得更加安全。他需要精确的精确度，通过生物力学分析和可靠的动作捕捉系统，他做到了。

展望未来，伊万计划继续利用惯性动作捕捉进行人体工程学研究。“Xsens完全符合我的需求，并展示了准确性在人体工程学中的重要性，”他说。“这个项目的下一个重点是提高自动窨井升降机的速度，这是我们收集数据和工人反馈的结果。”