動作捕捉技術(shù)與人體工程學(xué)分析
伴隨著技術(shù)的進(jìn)步與科技的發(fā)展，動作捕捉已經(jīng)成為復(fù)雜運動分析和確保工人職業(yè)健康和安全的首選技術(shù)。在本文中我們將與大家深入探討該技術(shù)在人體工程學(xué)評估中的優(yōu)勢、應(yīng)用和挑戰(zhàn)。
如今，在產(chǎn)量空前的經(jīng)濟(jì)中，職業(yè)健康與安全在確保員工身體健康方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。多年來，研究人員和人體工程學(xué)家采用了各種工具和技術(shù)來分析人們在工作場所的移動方式以及它們將如何影響員工的健康。近年來，動作捕捉等新技術(shù)的出現(xiàn)開創(chuàng)了可靠評估的新時代，為人體工程學(xué)分析提供了客觀的動作數(shù)據(jù)和見解。本文探討了工效學(xué)評估對員工福利和組織生產(chǎn)力的重要性，以及動作捕捉在職業(yè)安全領(lǐng)域的應(yīng)用、優(yōu)勢和潛在挑戰(zhàn)。
為什么職業(yè)健康和安全很重要
據(jù)世界衛(wèi)生組織(世衛(wèi)組織)估計，全球約有17.1億人患有肌肉骨骼疾病。這些疾病是全球范圍內(nèi)殘疾的主要原因，腰痛(LBP)成為160個國家中造成員工殘疾的最大原因。
此外，與工傷相關(guān)的費用還包括培訓(xùn)替代人員、時間延誤、人員短缺和增加的保險費用。因此，不良的人機(jī)工程條件造成了勞動力和時間短缺的多米諾骨牌效應(yīng)，造成了緊張的工作環(huán)境，并導(dǎo)致負(fù)面的健康后果、員工受傷以及生產(chǎn)效率的降低。
另一方面，工廠引入復(fù)雜的人機(jī)工程學(xué)評估可以降低MSD傷害的直接和間接成本，并提高員工到崗率和對工作場所的滿意度。一個安全的工作環(huán)境，會將工人的福祉放在日常工作的中心，以培養(yǎng)更高的工作意愿，據(jù)不完全統(tǒng)計，安全的工作環(huán)境可以將工廠的生產(chǎn)力提高46%。?
傳統(tǒng)方法缺乏客觀性
傳統(tǒng)人體工程學(xué)評估主要依靠醫(yī)療專業(yè)人員的觀察和主觀評估。
最廣泛使用的方法是紙筆方法，在這種方法中，人體工程學(xué)專家根據(jù)既定標(biāo)準(zhǔn)(如NIOSH、RULA/REBA、EAWS、ISO、DIN和en)對工人的動作進(jìn)行視覺評估和評分。雖然這些方法提供了有價值的見解，但它們通常受到其主觀性、缺乏實時數(shù)據(jù)以及無法捕捉肌肉骨骼運動的復(fù)雜細(xì)節(jié)的限制。
認(rèn)識到傳統(tǒng)評估的局限性，先進(jìn)技術(shù)的整合對于更全面、更客觀的評估變得勢在必行，這有助于提供正確的建議。
人機(jī)工程學(xué)中的動作捕捉，游戲規(guī)則的改變者
運動捕捉已經(jīng)成為解決傳統(tǒng)方法挑戰(zhàn)的重要工具。它包括運動模式記錄，允許身體運動學(xué)的詳細(xì)分析。有三種主要類型的動作捕捉系統(tǒng)，每種系統(tǒng)在工作場所安全方面都有獨特的優(yōu)勢和注意事項:
慣性運動捕捉
慣性運動捕捉系統(tǒng)利用放置在身體上的傳感器來跟蹤運動。這些傳感器包含加速度計、陀螺儀和磁力計，用于測量方向、加速度和磁場相互作用，使軟件能夠重建人體在3D空間中的運動。慣性系統(tǒng)因其便攜性、易用性以及無需外部標(biāo)記或受控于工作室設(shè)置即可捕捉真實世界環(huán)境中的復(fù)雜運動的能力而備受青睞。此外，慣性運動捕捉允許對象匿名和設(shè)施隱私，僅捕捉運動數(shù)據(jù)。這使得它們成為各種工作場所環(huán)境中人體工程學(xué)評估的實用選擇。為了獲得最佳精度，在使用慣性動作捕捉系統(tǒng)是可能需要進(jìn)行一些初始校準(zhǔn)，長時間捕獲可能會出現(xiàn)潛在位置漂移誤差。
Xsens是這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，以其精確、用戶友好和堅固的慣性運動捕捉技術(shù)而聞名。Xsens運動捕捉系統(tǒng)特別適合捕捉真實世界環(huán)境中的復(fù)雜運動。
光學(xué)運動捕捉
光學(xué)運動捕捉系統(tǒng)由放置在執(zhí)行運動的“舞臺”周圍的多個高速攝像機(jī)組成。附著在身體上的反射標(biāo)記充當(dāng)?shù)貓D，允許軟件根據(jù)視覺輸入重建每一幀的3D運動數(shù)據(jù)。雖然光學(xué)系統(tǒng)提供了高精度，特別是對于詳細(xì)的運動，但是由于需要受控的環(huán)境、對運動的潛在限制、隱私考慮以及耗時的設(shè)置和校準(zhǔn)，它們不太適合用于工作場所的人體工程學(xué)分析。
無標(biāo)記動作捕捉或人工智能
無標(biāo)記或人工智能運動捕捉不需要在對象身上放置標(biāo)記或傳感器，并利用計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)算法來分析視頻鏡頭和重建3D運動數(shù)據(jù)。這種新興技術(shù)提供了移動的自由和潛在的更低的安裝成本。然而，與光學(xué)或慣性系統(tǒng)相比，精度可能較低，特別是對于復(fù)雜的運動或具有挑戰(zhàn)性的照明條件，該技術(shù)仍在開發(fā)中。
慣性Mocap，工作場所健康和安全的理想選擇
鑒于工作場所對人體工程學(xué)評估的特殊需求，Xsens等慣性系統(tǒng)已成為該類應(yīng)用中實用、有效的解決方案。它的便攜性、易用性以及在真實場景中捕獲數(shù)據(jù)的能力使它成為評估和改進(jìn)工作場所人機(jī)工效學(xué)的理想選擇。Xsens慣性動捕系統(tǒng)消除了對外部標(biāo)記的需要，為人體工程學(xué)評估提供了一個更加靈活且適應(yīng)性更強(qiáng)的解決方案。
準(zhǔn)確度和精確度
Xsens等慣性系統(tǒng)以其高精度而聞名，為研究人員和從業(yè)者提供全面的人機(jī)工程評估所需的可靠數(shù)據(jù)。該技術(shù)在捕捉關(guān)節(jié)沖擊、肢體運動和負(fù)載方面的精度顯著提高了工作場所人體工程學(xué)分析的整體準(zhǔn)確性。
成本效益
慣性系統(tǒng)的一個顯著優(yōu)勢是其成本效益。與光學(xué)系統(tǒng)相比，慣性運動捕捉技術(shù)在不影響數(shù)據(jù)精度的情況下，提供了一種更經(jīng)濟(jì)的替代方案。這種成本效益使其成為在預(yù)算限制內(nèi)實施人體工程學(xué)解決方案企業(yè)的一個更有吸引力的選擇。
便攜性和靈活性
慣性系統(tǒng)的特點是重量輕、便于攜帶、易于使用，非常適合現(xiàn)場測量。它們的靈活性允許無縫集成到各種工作環(huán)境中，提供實時數(shù)據(jù)，而不會對受試者或工作空間造成重大干擾。
實時評估
慣性系統(tǒng)的實時評估能力對于及時識別人體工程學(xué)風(fēng)險至關(guān)重要。該功能允許即時干預(yù)和調(diào)整，提高了工作場所人體工程學(xué)的有效性。實時反饋不僅促進(jìn)了員工的福利，也有助于提高生產(chǎn)力。
通過動作捕捉推進(jìn)人體工程學(xué)
采用動作捕捉進(jìn)行人體工程學(xué)評估具有長遠(yuǎn)意義——從設(shè)計更安全、更高效的未來工作空間，到鼓勵在工作場所采取更健康的工作方式。
人體工程學(xué)風(fēng)險評估
慣性系統(tǒng)通過精確捕捉關(guān)節(jié)沖擊、肢體運動和負(fù)載，在人體工程學(xué)風(fēng)險評估方面表現(xiàn)出色。這種粒度數(shù)據(jù)允許對肌肉骨骼活動進(jìn)行全面分析，使工作場所設(shè)計者能夠識別并及時緩解潛在風(fēng)險。
工業(yè)環(huán)境中的職業(yè)安全
對于暴露于重型機(jī)械和重復(fù)性任務(wù)的工業(yè)環(huán)境中的工人，慣性運動捕捉提供了對運動模式的實時洞察。這有利于實施安全措施，降低與工作相關(guān)的肌肉骨骼疾病的風(fēng)險。
培訓(xùn)和工作技術(shù)優(yōu)化
事實證明，動作捕捉在培訓(xùn)項目和優(yōu)化工作技術(shù)方面非常重要。通過提供身體運動的詳細(xì)反饋，企業(yè)可以進(jìn)一步加強(qiáng)員工培訓(xùn)，改進(jìn)工作方式與技術(shù)，并防止因不良姿勢或重復(fù)動作對工人造成的傷害。
關(guān)注員工身體健康
將動作捕捉集成到確保員工健康計劃中有助于企業(yè)采取積極主動的方法來為員工帶來福祉。實時評估使管理者能夠根據(jù)個人運動模式定制健康計劃，促進(jìn)員工更加健康和積極的投入到工作中。
研究與開發(fā)
動作捕捉是人體工程學(xué)領(lǐng)域研究和開發(fā)的重要工具。研究人員可以利用慣性動作捕捉系統(tǒng)來收集精確的數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)人體工程學(xué)指南、產(chǎn)品設(shè)計以及對工作環(huán)境中人體運動的整體理解。
運動捕捉技術(shù)的集成，尤其是慣性動捕系統(tǒng)的集成，對于旨在解決全球范圍內(nèi)肌肉骨骼疾病高發(fā)狀況的緩解有著深遠(yuǎn)影響，這不僅是幫助企業(yè)解決潛在問題，同時也是企業(yè)發(fā)展中的戰(zhàn)略要務(wù)。
動作捕捉是職業(yè)健康和安全領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者。其應(yīng)用范圍從風(fēng)險評估到培訓(xùn)優(yōu)化，為更安全、更健康的工作環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。準(zhǔn)確性、成本效益、便攜性和實時評估的優(yōu)勢使慣性動捕系統(tǒng)成為致力于優(yōu)先考慮員工福祉和生產(chǎn)力的企業(yè)的實用選擇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，將動作捕捉融入人體工程學(xué)實踐有望成為保障員工職業(yè)健康和安全的未來，同時慣性動捕系統(tǒng)的引入也有助于解決肌肉骨骼疾病頻發(fā)所帶來的全球性挑戰(zhàn)。
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