基于AlphaPose与REBA的手工搬运作业姿势风险评估方法*

为有效预防职业性肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出基于计算机视觉技术与快速全身评估(REBA)结合的作业姿势评估方法,以手工搬运作业为例,通过人体姿态识别AlphaPose模型检测作业姿势,利用提取的各关节点空间位置信息计算身体各部位关节角度;利用SG滤波法处理身体遮挡、光线等对数据的影响,有效保留数据变化信息的同时消除数据突变;根据身体关节角度范围与危害程度对应关系自动评判作业姿势的风险大小。研究结果表明:作业姿势评估方法可通过采集的视频数据自动评估搬运作业的姿势危险性,降低WMSDs风险,通过分析不同下蹲取物姿势风险,可论证作业姿势评估方法的可行性,为及时改善搬运作业中的不安全动作提供参考。     

基于MMPose的三维作业姿势风险与角度可靠性评估

为避免作业人员因工作姿势不准确或过度负荷而患上工作相关的肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出1种非侵入式的三维姿势风险评估方法。首先,构建三维人体姿态估计模型;其次,使用三维姿态识别技术提取人体的三维坐标并计算出所对应的关节角度;最后,将关节角度作为输入放入REBA,RULA评分库中进行作业姿势风险的自动评估,引入身体角度可靠性评估,可有效过滤一些采集质量较低的人体姿势视角数据,提高作业姿势估计的准确性。研究结果表明：三维姿势风险评估的识别精度优于Kinect,对比关节识别精度均方根误差(RMSE)更小;且方法具有可行性,与3位专家比较类内相关系数(ICC值)均大于0.846;并且通过身体可靠性评估,REBA,RULA的分数评估精确度都提升至94%。研究结果可为减低作业人员职业健康风险,提高工作效率提供参考与借鉴。     

基于CNN的3D姿势估计在建筑工人行为分析中的应用

为实现建筑工人现场行为的自动化分析,采用卷积神经网络(CNN)检测3D人体姿势并根据现场条件对连续图像进行姿态估计;考虑到动态和杂乱的施工现场环境(部分遮挡等)及多变的工人行为,开发建筑工人姿势图像数据集,从定性和定量2方面综合测试算法性能;将所提出的方法用于施工作业姿势风险评估,利用视频中工人的3D姿势驱动人体生物力学模型,快速、定量计算工人作业时易损伤的部位。结果表明:该人体姿势估计方法具有较好的鲁棒性和较高的准确性,结合生物力学模型可实现更精细的工人行为分析与评估。     

基于智能手机的建筑工人躯干姿势危险评估方法

为预防建筑工人工作有关肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出基于智能手机的建筑工人躯干姿势危险评估方法。以建筑工人WMSDs发病率最高的背部为研究对象,将智能手机作为数据采集工具,利用其内置方向传感器输出数据,计算建筑工人工作时躯干的屈伸、横向弯曲和扭转角度,从而描述当前的躯干姿势;根据ISO11226:2000中给出的静态姿势与保持时间的关系,对当前姿势进行危险评估;通过实验室和现场试验验证该方法的有效性和实用性。结果表明:用该方法能够准确地描述建筑工人的躯干姿势,并评估其危险。     

基于JACK的机务人员上肢职业性损伤的仿真与评估*

为客观评价机务人员上肢职业性肌肉骨骼损伤风险,选取作业姿势、肌肉负载和暴露时间作为评估工作过程中机务人员肌肉骨骼损伤的指标,结合工效学和仿真技术,建立机务维修中肌肉骨骼损伤风险仿真评价方法,定量评估工作过程中机务人员肌肉骨骼损伤程度。采用动素理论分解A330飞机六号肋改装作业任务,对作业人员、工作场景、维修动作进行建模,使用JACK软件中的人因分析工具（TAT）分别对选取指标进行分析评估。研究结果表明:在六号肋改装作业中,机务人员存在严重的上肢职业性肌肉骨骼损伤的隐患,此研究方法可客观高效评估机务人员上肢职业性肌肉骨骼损伤的程度。     

基于DORATASK法的标准作业负荷评估模型

为了预防标准作业制度下工人超负荷作业,基于DORATASK方法构建工序标准作业负荷评估模型。综合考虑工作效率和人因工程双因素,提出以时间占用率为主衡量指标、以能量代谢率为修正因子的工作负荷评估量化模型;结合虚拟仿真技术,设计模型求解流程;以某发动机输油件制造企业的标准作业为例,应用上述模型,并进行仿真分析。研究表明:该模型可以量化工作负荷,准确地反映标准作业制度下工人的作业负荷状态;负荷评估能够为优化工序标准作业提供反馈,使标准作业制度兼顾效率性与安全性,进而从制度设计角度保障全体工人的职业健康安全。     

基于多层次模糊综合评判的作业工人整体舒适度研究

作业工人舒适度受人、机、环境等因素的影响,通过对各种因素进行分析,并针对现有作业工人整体舒适度评价的缺失,基于多层次模糊评判的基本理论和方法,建立了由3个2级指标、13个3级指标构成的作业工人舒适度综合评价指标体系来对作业工人整体舒适度进行定量化评价。运用此模型对某冶炼车间作业工人进行综合评判,结果表明,该班组作业工人整体舒适度等级为第3级,其评估结果与该车间工人整体实际情况相符合。该实例表明,此模型适用于作业工人舒适度水平的评估。     

基于机器学习方法的安全帽佩戴行为检测

施工现场作业人员是否佩戴安全帽主要依靠人工检查,存在监管效率低、时效性差等问题,为了实时自动监管作业人员是否佩戴安全帽,提出1种基于机器学习的安全帽佩戴行为检测方法。首先利用深度学习YOLOv3算法检测出现场视频中的施工人员脸部位置,根据安全帽与人脸的关系估算出安全帽潜在区域;然后对安全帽潜在区域图像进行增强处理,使用HOG（方向梯度直方图）提取样本的特征向量;再利用SVM（机器学习的支持向量机）分类器对脸部上方是否有安全帽进行判断,进而实现对施工人员安全帽佩戴行为的实时检测与预警。以某高铁站施工现场为例进行验证,研究数据表明在施工通道和塔吊作业区域,该方法可实时有效检测出工人未佩戴安全帽的行为,识别率达90%。     

几种职业健康风险评估法在采石行业的应用效果比较

比较4种职业健康风险评估模型在某采石场中应用的优缺点,探索适合采石行业职业健康风险评估的最佳方法。选取湖北鄂东某采石场为研究对象,进行现场调查和采样检测,应用4种模型进行评估分析:国际采矿与金属委员会职业健康风险评估模型(ICMM模型)判定采石场工人接触粉尘为不可容忍或者高风险水平;风险定义法(MES法)判定采石场工人接触粉尘和噪声为四级或三级风险水平;罗马尼亚职业事故和职业病风险评估方法(MLSP法)判定采石场工人接触粉尘和噪声为低风险或非常低风险水平;澳大利亚职业健康与安全风险评估管理导则(UQ法)判定采石场工人接触粉尘和噪声为高风险或中等风险水平。与有毒作业分级结果比较验证,ICMM模型、MES法、MLSP法相对一致,适合评估某一具体采石场的职业健康风险,UQ法因不考虑个体差异,更适合评估整个采石行业的职业健康风险。     

钢筋工工作姿势的生物力学分析及改善北大核心

以钢筋工为研究对象,对钢筋工的作业姿势进行观察,通过仿真模拟软件,建立钢筋工的人体工作姿势模型,研究钢筋工在不同作业姿势——站姿、俯姿、蹲姿下腰部所受的L_4~L_5压力大小。同时从生物力学、人机工程学角度,对钢筋工的俯姿和蹲姿分别进行优化分析,并提出相应的改善建议,以减轻人体损伤,避免肌肉骨骼损伤等职业病的发生。     

钢筋工工作姿势的生物力学分析及改善

以钢筋工为研究对象,对钢筋工的作业姿势进行观察,通过仿真模拟软件,建立钢筋工的人体工作姿势模型,研究钢筋工在不同作业姿势——站姿、俯姿、蹲姿下腰部所受的L_4~L_5压力大小。同时从生物力学、人机工程学角度,对钢筋工的俯姿和蹲姿分别进行优化分析,并提出相应的改善建议,以减轻人体损伤,避免肌肉骨骼损伤等职业病的发生。     

隧洞钻孔作业工效及低位作业姿势研究

为探究隧洞钻孔作业过程中钻工身体疲劳程度与作业姿势关系,从人因工程理论视角,运用CATIA软件建立隧洞钻孔作业模型,并模拟6种典型钻孔作业姿势。测算钻工在不同孔位作业姿势疲劳程度评估值,分析钻工疲劳程度与身体下蹲参数的关系。研究表明:脚踝和大腿是钻孔作业最易疲劳部位,需重点保护;下蹲作业姿势极易疲劳,推荐坐姿为低位钻孔作业姿势。为减轻脚踝和大腿受力,应采用作业支持系统。     

拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型研究

为避免作业人员肌肉疲劳累积,预防工作相关肌肉骨骼系统疾患(WMSDs),提出一种基于肌力降幅(FD)-主观疲劳评分(RPE)的肌肉疲劳评价模型。首先设计并开展模拟拉车作业试验,招募10名大学男生参与测试,测量不同时刻右手最大剩余肌力,并记录基于Borg CR-10量表的RPE值;然后归一化处理各时刻FD,建立不同姿势、不同负荷下的3个拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型,并结合试验条件分析不同模型之间的差异。研究表明:RPE与FD间有线性关系,RPE-FD关系可能具有姿势属性;所建模型合理,可用于评价拉力作业人员工作过程肌肉疲劳,并可为施力作业过程肌肉疲劳监测与作业任务分析提供依据和手段。     

煤矿井下工人滑囊炎

滑囊是由内皮膜组成的囊状物,位于关节附近的肌肉或肌腱附着处与骨隆起之间,藉以减少组织与骨骼之间的摩擦,便于滑动。临床流行病学调查表明,滑囊炎的最常见病因为外伤和职业性不良体位,其次为继发化脓性病灶或结核石。 煤矿井下工人劳动强度较大,在薄煤层工作,常须弯腰或采蹲位和跪卧位操作,又由于井下不良的气象条件及噪声、振动等各种有害因素,增大了引起滑囊炎和外伤的危险性。前者系由于井下作业时,受环境限制造成的不良姿势,使身体某些部位的滑囊长期遭受强烈的压迫、撞击或摩擦而引起;当粘液囊出血且伴有偶然感染及代谢改变(痛风及钙…     

“共生工人”与机械外骨骼控制项目

正2016年3月,美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)的研究员在《职业与环境卫生杂志》上发表文章,描述了协同作业机器人对工作场所的影响。作者认为,机器人"创造出了3种类型的工人:人类工人、机器工人和共生工人。"其中,共生工人指的是"配备自动装置或机械外骨骼来增强作业表现"的员工。外骨骼能降低肌肉骨骼损伤风险,从安全健康层面考虑,确实有一定吸引力;《生物力学杂志》的文     

有限空间环境下颈部侧屈肌肉受力与疲劳特征

近年来肌肉骨骼损伤已成为我国防控职业病的重点问题之一,为降低职业性肌肉疾病发病率,首先,通过AnyBody平台建立颈部骨肌模型,并进行逆向动力学仿真分析,得到颈部侧屈姿势下肌肉的受力情况;然后,选取8名健康被试,运用表面肌电(s EMG)技术采集胸锁乳突肌和斜方肌的肌电信号,使用中值频率(MF)作为指标,根据MF下降速率评定肌肉的疲劳程度;最后,通过设置不同的温湿度环境,探究有限空间高温高湿环境对于颈部肌肉疲劳的影响。结果表明:随着侧屈角度的增加,颈部肌肉承担的负荷在逐渐增大,疲劳发生速度变快;同时,高温高湿作业环境也会加快侧屈姿势下颈部肌肉的疲劳速度。     

高斯混合模型下建筑工人高空作业失稳检测方法

为防止施工现场高处坠落事故,实现个性化矫正管理,在考虑个体异质性对运动信号造成的差异化影响基础上,提出一种基于高斯混合模型(GMM)的实时检测方法,可及时识别建筑工人高空作业失稳状态。首先,采用姿态传感器实时采集加速度和角速度数据,以刻画建筑工人的高空作业姿态特征;然后,基于GMM算法,建立建筑工人高空作业的个性化失稳检测模型,获得个性化阈值,以判断姿势失稳状态;最后,通过试验对比基于个体数据集和公共数据集2种方式构建的模型。研究结果表明：生成的个性化检测模型在准确度P、召回率R和综合评价指标F₁值上,均远优于公共数据集模型,具有更好的个性化检测效果。该失稳检测方法能够从工人的作业姿态习惯探究个性化的高空失稳风险,促进差异化安全预控和精准化安全培训。     

园林工人割灌作业职业性肌肉骨骼疾患的工效学研究

职业性肌肉骨骼疾患是园林工人的常见职业病,严重影响园林工人的工作效率和身体健康。对18名从事园林割灌作业的工人通过NMQ北欧肌肉骨骼系统问卷调查表进行调查,统计得出园林割灌作业的下背痛患病率约在60%左右,从事割灌整枝作业工人下背痛患病率为25%,从事割草作业下背痛患病率达444%,割草作业的下背痛患病率明显高于割灌整枝操作者。应用SPSS190软件进行下背痛的危害因子分析,得出下背痛的发生主要与重复动作、工龄、日提举负荷等有关。     

民航机务人员工作负荷评估仿真研究

为准确评估和预测机务维修人员工作负荷,结合机务人员的受力、姿势、能耗等工效学因素,首先以任务所需时间资源与可用时间资源之比为主评估量,以能量消耗率及工效学负荷为修正因子,建立机务维修工作负荷评估模型;其次应用工效学仿真软件Simens JACK 8. 4(简称JACK)仿真模拟得到模型中的工作所需时间和修正因子,并提出基于机务维修工作负荷评估模型和JACK仿真软件的机务人员工作负荷评估方法;最后用该方法仿真评估A320主轮拆卸作业工作负荷。研究表明:所提方法能够弥补现有民航机务人员工作负荷评估方法中存在的实验室化严重、操作性差、主观性强、预测困难等不足,可方便有效地评估及预测维修人员工作负荷。     

视屏作业人员作业工效学调查研究

以人类工效学原则为尺度，根据作业人员一般状况作业体位、人——机测量、劳动休息制度、劳动强度、工作环境……等几方面对视屏作业人员肌肉骨骼损伤的形成和特点，进行分析，结果表明过分低头、向前弯腰、向两侧弯腰、手抬高过肩和长期坐位等不良体位和作业姿势，是视屏作业人员出现肌肉骨骼损伤的重要因素