Methodik zur Messung und Berechnung maximaler Gelenkmomente sowie die Berechnung von Maximalmomentkörpern am Beispiel der Schulter

Als Werkzeuge der virtuellen Ergonomie dienen arbeitswissenschaftliche digitale Menschmodelle zur ergonomischen Gestaltung von Produkten und Arbeitsplätzen. Einen hohen Bedarf für die Weiterentwicklung sehen Anwender vor allem in der Integration von Kraftanalysen. Eine Möglichkeit zur gelenkwinkel- und kraftrichtungsabhängigen Berechnung statischer Aktionskräfte basiert auf Gelenkmomenten, welche in Maximalmomentkörpern modelliert werden. Auf eine komplexe Muskelmodellierung kann dadurch verzichtet werden. Der Beitrag beschreibt einen standardisierten technischen Aufbau und Workflow zur Berechnung von maximalen Gelenkmomenten menschlicher Bewegungen. Die definierten Haltungen eines Probanden werden mit einem Motion-Capture-System und die Maximalkräfte mit 3D-Kraftmessplatten aufgezeichnet. Im Anschluss werden die kombinierten Messdaten auf das Menschmodell übertragen und die Gelenkmomente berechnet. Dieser Aufbau wird dann an einem praktischen Beispiel angewandt und validiert. Anhand von drei Gelenkstellungen der Schulter werden mit je 72 Messungen in 26 Richtungen Aktionskräfte aufgebracht. Die daraus resultierenden Gelenkmomente werden in Maximalmomentkörper überführt. Dabei wird untersucht, inwieweit sich die Form der Momentkörper ändert und welche geometrische Modellierung diese Form am Besten wiederspiegelt.

Exoskelettbasierte Arbeitsplatzgestaltung*/Exoskeletons as digital resource - Workplace simulation and optimization through integrated intelligent exoskeletons

Der Einsatz von Exoskeletten in der Industrie ist eine innovative Idee, um die Beschäftigung in der manuellen Materialhandhabung von schweren Teilen zu sichern, sie zu erleichtern und die Sicherheit am Arbeitsplatz zu erhöhen. Dieser Fachbeitrag konzentriert sich auf die Modellierungsmethodik, um digitale Menschmodelle mit digitalen Exoskeletten zu koppeln. Vor dem Einsatz eines Exoskeletts in der Industrie wird zunächst der Ist-Zustand und darauf aufbauend der Soll-Zustand simuliert.   The employment of the exoskeleton in factories represents an innovative idea for handling problems such as decreasing employment rate, manual handling of heavy parts and safety and security at the workplace. This paper mainly focuses on a modelling methodology for coupling the active and passive exoskeleton on standard digital humanoid. Before employing an exoskeleton into the plant, simulations of the current situation and of the target situation need to be performed.

Modellierung manueller Arbeit an bewegten Objekten

Digitale Menschmodelle werden bereits zur präventiven, ergonomischen Absicherung von manuellen Tätigkeiten herangezogen. Bislang beschränkt sich der Funktionsumfang dieser Modelle jedoch auf die Analyse von Arbeiten an statischen Objekten. Die simulationsbasierte Verrichtung von Arbeiten an bewegten Objekten ist besonders im Rahmen einer simulationsgestützten Planung kollaborativer Szenarien von Interesse. Im Beitrag werden relevante Einflussfaktoren für manuelle Arbeiten an bewegten Objekten definiert, auf deren Basis Modelle für die Simulation von Mensch-Maschine-Kollaboration weiterentwickelt werden können.

Modellierung manueller Arbeit an bewegten Objekten

Digitale Menschmodelle werden bereits zur präventiven, ergonomischen Absicherung von manuellen Tätigkeiten herangezogen. Bislang beschränkt sich der Funktionsumfang dieser Modelle jedoch auf die Analyse von Arbeiten an statischen Objekten. Die simulationsbasierte Verrichtung von Arbeiten an bewegten Objekten ist besonders im Rahmen einer simulationsgestützten Planung kollaborativer Szenarien von Interesse. Im Beitrag werden relevante Einflussfaktoren für manuelle Arbeiten an bewegten Objekten definiert, auf deren Basis Modelle für die Simulation von Mensch-Maschine-Kollaboration weiterentwickelt werden können.