ApOL - Modelo de Carga de Trabajo Orientado a la Aplicación para Modelos Humanos Digitales para el Desarrollo de Sistemas Hombre-Máquina
Autores: Sänger, Johannes; Wirth, Lukas; Yao, Zhejun; Scherb, David; Miehling, Jörg; Wartzack, Sandro; Weidner, Robert; Lindenmann, Andreas; Matthiesen, Sven
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
ApOL - Modelo de Carga de Trabajo Orientado a la Aplicación para Modelos Humanos Digitales para el Desarrollo de Sistemas Hombre-Máquina
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Trastornos musculoesqueléticos
Enfermedades relacionadas con el trabajo
Exoesqueletos
Herramientas eléctricas portátiles
Modelo humano digital
Modelo de carga de trabajo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Dado que los trastornos musculoesqueléticos son una de las enfermedades laborales más comunes para ensambladores y operadores de máquinas, es crucial encontrar nuevas formas de aliviar la carga física sobre los trabajadores. Los sistemas de soporte, como los exoesqueletos o las herramientas eléctricas portátiles, son tecnologías prometedoras para reducir la carga física sobre los humanos. El desarrollo de tales sistemas requiere considerar las interacciones entre los sistemas humanos y técnicos. El efecto de alivio físico del exoesqueleto puede demostrarse en estudios experimentales o mediante simulación con el modelo humano digital (DHM). Para el desarrollo digital de estos sistemas de soporte, es necesaria una representación orientada a la aplicación de la carga de trabajo. Para facilitar el desarrollo digital, se presenta un modelo de carga de trabajo orientado a la aplicación (modelo ApOL) de una tarea de trabajo en altura. El modelo ApOL determina la carga (fuerzas, torques) sobre el DHM durante una tarea de atornillado en altura utilizando un destornillador inalámbrico, basado en datos experimentales. El modelo ApOL se verifica comparando los resultados simulados con los valores calculados de un modelo matemático, utilizando datos experimentales de tres participantes. La comparación demuestra una verificación exitosa, con un error absoluto medio relativo (rMAE) máximo de los componentes de carga relevantes del 11.4%. El modelo ApOL presentado puede ser utilizado para evaluar el impacto del diseño del destornillador inalámbrico en la carga de trabajo humana y facilitar un enfoque de diseño basado en la tensión para sistemas de soporte, por ejemplo, exoesqueletos.
Descripción
Dado que los trastornos musculoesqueléticos son una de las enfermedades laborales más comunes para ensambladores y operadores de máquinas, es crucial encontrar nuevas formas de aliviar la carga física sobre los trabajadores. Los sistemas de soporte, como los exoesqueletos o las herramientas eléctricas portátiles, son tecnologías prometedoras para reducir la carga física sobre los humanos. El desarrollo de tales sistemas requiere considerar las interacciones entre los sistemas humanos y técnicos. El efecto de alivio físico del exoesqueleto puede demostrarse en estudios experimentales o mediante simulación con el modelo humano digital (DHM). Para el desarrollo digital de estos sistemas de soporte, es necesaria una representación orientada a la aplicación de la carga de trabajo. Para facilitar el desarrollo digital, se presenta un modelo de carga de trabajo orientado a la aplicación (modelo ApOL) de una tarea de trabajo en altura. El modelo ApOL determina la carga (fuerzas, torques) sobre el DHM durante una tarea de atornillado en altura utilizando un destornillador inalámbrico, basado en datos experimentales. El modelo ApOL se verifica comparando los resultados simulados con los valores calculados de un modelo matemático, utilizando datos experimentales de tres participantes. La comparación demuestra una verificación exitosa, con un error absoluto medio relativo (rMAE) máximo de los componentes de carga relevantes del 11.4%. El modelo ApOL presentado puede ser utilizado para evaluar el impacto del diseño del destornillador inalámbrico en la carga de trabajo humana y facilitar un enfoque de diseño basado en la tensión para sistemas de soporte, por ejemplo, exoesqueletos.