作业人员肌肉施力疲劳评价模型

为评价施力作业过程中人员肌肉疲劳状态,建立基于肌力(F)的主观肌肉疲劳评价模型。通过模拟拉车作业试验获得不同时刻拉力值以及手臂和腰部主观肌肉疲劳评分(RPE),归一化处理肌力降幅(FD)值,以消除个体差异;通过相关性分析方法研究肌力降幅归一化值(NFD)与RPE之间的关系;通过回归性分析方法,分别构建以NFD为自变量的手臂与腰部RPE回归方程(即RPE-NFD回归方程),并研究手臂与腰部PRE随时间变化特征。结果表明:RPE与NFD显著线性正相关; RPE-NFD回归方程能够描述施力作业过程中RPE随FD变化的情况;所建评价模型能反映肌肉疲劳随时间发展的特征,并可用以获得作业人员不同施力作业以及不同作业时间下的RPE值。     

间歇静态拉力作业人员肌肉疲劳发展研究

为了解间歇静态拉力作业中人员肌肉疲劳发展特征及其与连续静态拉力作业肌肉疲劳发展的差异,减少肌肉疲劳累积,降低罹患工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs)风险,设计并开展间歇静态拉力作业试验,招募8名大学男生参与试验,测量不同工休比下不同时刻的肌力(F),并记录主观疲劳评分(RPE),然后运用统计学方法分析F和RPE。研究表明:间歇静态拉力作业不同工休比下F曲线走向基本一致,作业结束时刻F值和RPE值均未见统计学显著性差异;组内不同时刻相同部位以及相同部位不同时刻的一些RPE存在显著差异;间歇静态和连续静态拉力作业肌肉疲劳发展存在显著差异,间歇作业中肌肉疲劳累积显著低于连续作业,可考虑采用本文所研究工休比进行拉力作业工作安排,需人力完成的静态作业宜采用间歇静态施力以减缓肌肉疲劳累积。     

姿势对单手拉叉车肌肉疲劳影响的试验研究

为分析不同姿势下单手拉车作业肌肉疲劳情况,设计并完成模拟手拉叉车试验,测量拉车前与拉车过程中单臂拉力的变化,记录基于Borg CR-10主观疲劳量表的身体疲劳度。选取20名男大学生作为被试。结果表明,手臂姿势和拉车时间均显著影响拉力;Duncan多重比较结果显示,手臂伸直姿势下的拉力值显著高于手肘屈曲姿势下的值;手肘屈曲姿势下,手臂拉力的最大自主收缩力(MVC)下降更快;手肘屈曲姿势和手臂伸直姿势下的疲劳速率分别为(0.137±0.065)和(0.133±0.057)。构建起以指数函数为基础的2种姿势下单臂拉车作业肌肉疲劳预测模型,其预测结果与实际情况吻合较好。     

静态单手拉车作业最大耐受时间建模

为分析单手拉车作业肌肉疲劳情况,设计并完成模拟静态手拉叉车试验:通过测量拉车前后单臂拉力的变化及最大耐受时间(MET),记录基于Borg CR-10主观疲劳评分表(RPE)的身体疲劳度,探讨负荷和身体质量指数(BMI)对MET、剩余拉力、力量衰减程度和RPE的影响;并基于试验数据构建单手拉车作业肌肉疲劳MET预测方程。试验结果表明,仅负荷显著影响MET;所构建的以指数函数和幂函数为基础的MET方程与现有方程具有一致性;用所建方程得到的预测值与实测值偏差优于用现有MET方程得到的结果。     

拉力作业肌肉疲劳研究进展及展望

为全面了解人工物料搬运(MMH)中拉力作业肌肉疲劳研究现状,深入分析作业过程肌肉疲劳特征,预防肌肉骨骼系统疾患(MSDs),在检索国内外MMH拉力作业肌肉疲劳研究相关成果的基础上,总结5种基本研究方法,并将MMH拉力作业按照工作任务类型和研究对象进行分类,综述其研究所采用的方法及研究结论。最后,评述拉力作业肌肉疲劳现有研究结果,并结合其他作业任务的肌肉疲劳研究成果,展望5个拉力作业肌肉疲劳的研究方向。结果表明:现有拉力作业肌肉疲劳研究主要包括静态作业研究和动态作业研究2个方面,且由静态作业研究向动态作业研究转变;同时采用几种研究方法以全面揭示作业过程肌肉疲劳问题;动态以及间歇作业肌肉疲劳特征、发展规律和预测建模方面的研究较少,是今后的主要研究方向。     

人工破拆壁面作业肌肉疲劳实验研究

为研究人工破拆壁面作业肌肉疲劳发展特征,避免肌肉疲劳累积,降低工作相关肌肉骨骼损伤(WMSDs)风险,本文设计人工破拆壁面作业实验,招募8名男性大学生进行实验,测量40和90 cm作业高度上人工破拆作业前后握力和推力、最大耐受时间(MET)、主观肌肉疲劳评分(RPE)以及右手尺侧腕屈肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌前束以及左手肱二头肌、三角肌前束6个肌群的活动特征,然后运用统计学方法分析作业高度对作业过程肌肉疲劳的影响以及各肌群肌肉活动特征.研究表明:人工破拆壁面作业肌肉疲劳明显,但高度仅影响作业前后最大推力大小,对握力、MET以及RPE影响并不显著;最大推力实验条件下,除90 cm高度下左右手三角肌前束产生疲劳外,其他肌群并未出现疲劳;较低高度上人工破拆作业疲劳可能由姿势导致而非局部肌肉疲劳的耦合叠加.     

受限空间钻孔工人的肌肉疲劳特性研究

为了研究受限空间下钻孔工人在作业过程中的肌肉疲劳特征,通过模拟试验,测量立姿、半蹲姿、全蹲姿姿势下,颈夹肌、胸腰筋膜等10块肌肉的表面肌电值(sEMG);用中值频率(MF)作为指标,根据MF下降率评定各肌肉的疲劳程度,并通过设置不同的时间梯度,对比疲劳程度的变化,从而提出减轻肌肉疲劳的方案。试验结果表明:肌肉疲劳程度越深,MF下降越快;腰部3种姿势下均表现出较高的下降率(0. 374±0. 129),立姿中颈部下降率(0. 60)、蹲姿中小腿胫骨肌下降率(0. 55)也较高;而调整作业周期可以使MF值下降1. 33～9. 85倍,有效减轻疲劳程度。     

基于DNN的作业姿势评估方法及应用

为有效预防工人肌肉骨骼疾病,提出基于深度神经网络(DNN)的作业姿势评估方法。利用人体关节点估计DNN模型,检测现场视频中工人的身体姿势;通过提取的骨骼关节点的空间位置,计算不同身体部位的姿势角度,并依据快速全身评估法(REBA)中的身体姿势角度与危害程度的关系,自动评估工人作业姿势的风险水平;以建筑工人典型施工作业姿势为例,验证该方法的有效性和实用性。结果表明:该方法能够克服身体遮挡、设备分辨率、光照条件等影响,准确检测关节点的位置;可自动连续评估工人的作业姿势,评估效率较高。     

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。     

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。     

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。     

煤矿特种作业人员安全胜任指数模型构建

为了系统综合分析煤矿特种作业人员的安全性,引入胜任力概念,界定煤矿特种作业人员安全胜任力的内涵。综合现有安全胜任力影响因素相关研究,构建以基本素质、专业技能、安全意识和自制能力为目标变量的煤矿特种作业人员安全性评价指标体系。针对人员安全性评价过程中的不确定性和模糊性,建立了基于集对分析的安全胜任指数综合评价模型;又鉴于确定指标权重需综合考虑主客观两方面的问题,提出了基于熵值与模糊层次分析的组合赋权法。最后,运用该指数模型评价某矿爆破作业人员的安全性,评价结果与实际基本一致。这表明,该指数模型对煤矿特种作业人员安全性的测度是准确、可行的。     

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。     

坐姿时上肢作业姿势舒适性评价

针对人体呈现坐姿状态时前侧方作业区域的不同,利用人体测量数据在空间划分网格,实现了上肢作业姿势的参数化定义。并设计实验,由12位健康的男被试参加,利用自由模量幅度估计法对定义过的384种作业姿势的舒适性进行了评价和分级。对依据不同被试个数计算出的结果进行比较分析,并与快速上肢评价方法的评价结果进行比对,揭示了结果的可靠性。评价结果可以为操纵装置的工效设计以及作业空间布局提供重要参考,同时为国内的姿势舒适性评价工作提供了可靠的依据。     

煤矿作业人员系统风险知觉能力量化分析

为了定量分析煤矿作业人员风险知觉能力,采用Wickens模型分析风险知觉能力和人因失误作用关系,基于此,结合模糊痕迹理论,提出了基于三角模糊数的信号检测理论,从危险信号辨识敏感性(α)和反应偏好(β)两个指标对煤矿作业人员风险知觉能力进行评价。以某煤矿机电作业人员为例,设计调查问卷,并利用基于三角模糊数的信号检测理论对机电作业人员风险知觉能力进行分析。结果表明,所提出方法可用于评价煤矿井下作业系统中人员的风险知觉能力,能为提升煤矿作业人员风险知觉能力提供参考。     

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。     

井下支护作业人员颈部肌肉疲劳特性研究*

为探究井下支护作业人员颈部肌肉疲劳受伸张和屈曲角度变化的影响,采用表面肌电法（sEMG）实验模拟测量7种点位角度下,颈部夹肌、斜方肌以及胸锁乳突肌在不同作业频率时的疲劳情况,以积分肌电值(iEMG)及中值频率（MF）评价各肌肉疲劳程度。研究结果表明:低频实验中随点位角度的增大,颈部屈曲活动时,胸锁乳突肌疲劳变化明显,iEMG疲劳前后差值最大为1.55,MF下降率最大为0.60;颈部伸展活动时,夹肌疲劳变化明显,iEMG疲劳前后差值最大为1.59,MF下降率最大为0.59;斜方肌未表现出明显疲劳变化规律。高频实验相较低频实验疲劳发生速度加快,疲劳积累程度显著提升,颈部活动主要肌肉疲劳发生时间由16~19 min提前至13~17 min,各肌肉MF下降速度为低频实验的1~1.55倍。     

作业姿势舒适性评价研究

将人体划分为四个节段，并对每个节段的不同姿势进行编码，实现了维修作业姿势的参数化定义，由12位健康的男性被试者参加，根据主观感觉利用自由模量幅度估计法对这些姿势的舒适性进行了评价和分级，得出了各种作业姿势的舒适级别，实现了对作业姿势舒适性的定量评价。     

多作业场景下个体防护装备自动检测研究

为实现对企业作业现场人员个体防护装备(Personal Protective Equipment, PPE)正确穿戴的精准监管，采用YOLOv5模型和单阶段目标检测算法，设计并开发了一种辅助作业现场PPE自动检测与研判的管理系统。通过对某企业工作全流程的调研和分析，明确了存在遮挡物、密集多目标、远距离目标及光照不均匀4类典型的作业场景及检测环境特征。基于不同作业场景下的监控设备完成数据采集，并建立了4种PPE的数据集。通过YOLOv5目标检测模型的训练和测试，融合现有的监控平台，实现了作业过程人员PPE使用情况的动态、快速研判。研究表明，系统对目前企业典型作业场景PPE使用情况的检测平均精确度为99.5%,同时兼顾了检测速度和运行成本，有效提升了企业现场安全管理效能。