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2020 年度 実施状況報告書

動作変動を考慮した筋疲労モデルによる反復作業の身体負担評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04922
研究機関東京都立大学

研究代表者

瀬尾 明彦  東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (80206606)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード人間工学
研究実績の概要

本年度は、持ち上げ実験での操作力・姿勢・筋電図の実測データに基づく動作のばらつきの分析と、それを生じさせる要因の一つと考えられる動作経路の生成メカズムに関する研究を中心に進めた。
前者として、初年度に開発した荷物取り扱い時の操作力測定装置を利用し、荷物の反復持ち上げ動作実験を再度行い、動作時の操作力の反復に伴う緩やかな増減のトレンドを調べた。荷物の重心位置および利き手・非利き手により、操作力のトレンドが変化することを明らかにした。また、操作力や筋電図に関して操作中の手の動きのばらつきの変動成分を詳細に検討するためSTF(短時間フーリエ変換法)を利用して解析を行い、ばらつきの周波数成分にも動作の繰り返しの影響が現れることを確認した。
後者については、初年度に提案した作業域の関節トルク等の分布より、負担の軽い動作経路を経路探索アルゴリズムで生成する方法について、その経路計算上のパラメータの設定法に関する研究を進めた。経路探索では、移動距離、関節トルク値、関節トルク値の変化の3要因を含めた距離コスト関数を用いたが、この3者の重みの配分を変えて経路がどう変わるか、またそれが身体部位によってどう経路変化を生み出すかを検討した。その結果、上肢と下肢に関しては、3要因を重みを入れない条件でおおむね妥当なばらつきを持った経路が生成できることが判明した。これらの結果を踏まえ、どの身体部位の関節トルクに重みを置くかを変えて経路にどのような差が生じ、それが反復作業にどの程度の影響が出るかを検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初、前年度の動作変動と経路探索の成果を踏まえて持ち上げ作業の種類を変更した実験を行って検討を進める予定だったが、操作力と筋電図の結果より、ばらつきのより精緻な分析が必要であったため、初年度と同様に持ち上げ作業を中心に研究した。また、多様な作業で反復作業による筋疲労モデルを利用した検討については、予定通り進めることができた。また、反復動作のばらつきの検討については、経路探索法を利用することにより理論的に動作のばらつきを生成して調整できる可能性が明らかにできた点は大きな進展だった。そのため、全体としては、おおむね順調に進呈していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、前年度に引き続いて、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進める予定である。
そのため、新たな上肢作業と全身作業について、初年度に試作した装置を使ってばらつきの更なる検討が可能なデータを収集する。
実験動作については、まず動作経路探索を利用したシミュレーションである程度の動作条件の絞り込みを行えるよう、解析環境の更なる開発を進める。
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もを行い、反復作業評価法システムの基礎とする。

次年度使用額が生じた理由

学術論文の掲載決定が年度末だったため、掲載料の支払いが次年度に回ったことで残額が生じたものである(現時点ですでに処理済み)。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of time-varying working posture based on interjoint coordination features extracted from sparse structure learning2021

    • 著者名/発表者名
      HIRANAI Kazuki、SEO Akihiko
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1299/mej.20-00500

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Evaluation of Force Exertion Strategies During Repetitive Lifting/Lowering Tasks Based on Time-Frequency Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Hiranai, Miho Yaji1, Akihiko Seo
    • 学会等名
      21th Trienial Congress of the International Ergonomics Association
  • [学会発表] 経路探索法を利用した荷物取り扱い動作の経路とばらつき2021

    • 著者名/発表者名
      瀬尾明彦, 平内和樹
    • 学会等名
      本人間工学会第62回大会
  • [学会発表] 作業域内での荷物取り扱い動作経路推定における探索パラメータの影響2020

    • 著者名/発表者名
      瀬尾明彦, 細見昌範, 平内和樹
    • 学会等名
      日本人間工学会関東支部第50回大会
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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