2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of physical workload evaluation system for repetitive task using muscle fatigue model considering movement variability
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19K04922
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
瀬尾 明彦 首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (80206606)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 人間工学 / 反復作業 / 動作変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は、実験による筋活動と筋活動時間の変動の実測実験と、そのデータを用いた筋疲労モデルによる反復作業負担推定法の構築を行った．基本的な筋活動の場面として、両手での荷物の持ち上げ作業を想定し、その作業により左右の手にかかる力の変動を正確に実測できる測定ボックスを試作した。測定ボックスには6軸力覚センサを埋め込み、操作力の作用方向と作用点を3軸の操作力およびモーメントの成分で精密に測定できるようにした。荷物の重心位置を変更可能とし、意図的な動作変動が生じやすい要件も加味できるようにした。この測定ボックスを用いた反復の持ち上げ動作より、操作力の大きさや変動の緩やかな増加や現象の傾向が認められた。これは荷物の重心位置により変わること、持ち上げでは傾向がわかりやすいが持ち下げでは傾向がみとめられないこと、左右差があることなど、多彩な動作のばらつきの成分が抽出できた。
また、ばらつきの要因をさらに詳しく分析する方法および動作のばらつきを含めたモデルについても研究をすすめた。ばらつきの要因については、動作に変動を加えた場合の姿勢変化を異常検知手法を用いて分析する方法を検討した。また、生体力学モデルにおいて動作経路がばらつく原因を解明するため、動作の始点から終点への経路の最適パスを生成する手法で持ち上げ動作と持ち下げ動作を分析し、経路に差が生じかつそれが評価する関節トルクにより異なることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた、動作変動を計測できる測定ボックスは順調に作成し、実際にこれを利用した測定データの取得で操作力のばらつきが記録できることは確認できた。当初はこのデータを単純に筋疲労モデルに入れることを予定していたが、より多彩な動作の変動のパターンと要因があることがわかり、新たな次年度への展開に役立つ方法をえることができた。したがって、おおむね予定通り順調に進展したと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、多彩な動作の組み合わせで構成される作業の反復評価への拡張を行う。
初年度に試作した操作力が精密に測定できる装置を用いた上肢での持ち上げ作業の実験より、反復作業中に手や指の作用点が微妙に変化し、それが操作力の分布やばらつきの変動要因になっていることが明らかになった。また、全身動作についても、関節により軽負荷で最適な動作経路が異なることが理論的に判明した。
そこでこれらの成果を踏まえ、より多様な作業条件を検討して実験を行う。１つは上肢に限定した厳密な反復作業によるばらつきを考慮した疲労の検討ができる実験で、作業速度や作業方向などを変えた実験を行う。もう１つは全身の多数の関節が動員される全身作業で、持ち上げの始点と終点の3次元的な位置関係を変更した持ち上げ作業での動作のばらつきが検討できる実験を行う。
これらの作業について、実験データをもとに操作力や姿勢に変動成分を含めた筋疲労モデルでの検討を行い、反復作業評価法の基礎データにする。
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| Causes of Carryover |
当初、同じ定格の6軸力覚センサ―を4個購入して操作力のばらつきの測定装置を構築する予定だった。しかし実際に装置を試作する段階で実験作業に応じてセンサーの数と定格・固定位置・解析方法を変更する必要性が明らかになり、差額が生じた。次年度の実験では多彩な実験条件を想定する予定であるが、初年度の結果を踏まえると装置の微調整により費用がかかることが予想されるので、この差額も含めて使用することで適切に遂行する計画である。
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Research Products
(2 results)
