弗劳恩霍夫物流研究所使用Xsens与Scalefit研究外骨骼人体工程学设计

弗劳恩霍夫物流研究所使用Xsens与Scalefit研究外骨骼人体工程学设计

物流业是当下非常火热的行业，物流业的高速发展让线上购物、远距离邮寄货物更加快速、方便。在物流行业中如何帮助员工避免工作时产生的各种职业疾病是物流公司面临的一大问题。有效避免员工因错误姿势或搬运大件货物时过度用力从而造成的运动损伤，能够帮助公司缩减人力支出成本。

外骨骼的应用不仅能够帮助物流工人在搬运大件货物时更加省力，从而大幅提升工作效率，减少物流过程中所耗费的时间，通过结合人机工程学设计外骨骼还可以进一步帮助工人规范搬运货物时的动作从而避免因长时间工作所导致的运动损伤。因此外骨骼将成为物流4.0时代的一项重要工具。

什么是外骨骼？外骨骼的工作原理是什么？

外骨骼一种是可穿戴在身体上的机械支撑结构，用于支持在某些特定的工作活动中增强身体运动能力。

外骨骼技术通常被用来帮助人们支持在某些特定运动中增强身体机能，例如举起或放下大型、重型物体。主动式外骨骼可通过传感器记录人体的运动动作，并将其转换为电动或气动驱动器的控制信号。被动式外骨骼则是纯机械的，因此更容易携带（就重量而言）。它们通常具有气压弹簧或带有弹性结构，可以在人体运动期间吸收能量，并在反向运动期间将其释放出来，以帮助使用者减轻关节受力。

下背部是人体托举重物的主要发力点，下背部外骨骼的应用有助于改善人体在举起重物过程中的正确姿势以防止因发力错误所导致的肌肉损伤与货物掉落风险。目前弗劳恩霍夫物流研究正在借助动作捕捉技术和人体工程学分析软件在这一领域展开研究。

外骨骼如何为物流人员提供支持？

与制造业相比，物流行业的特点是产品范围非常多样化。每批货物的重量、尺寸、稳定性、重心等都不同。这使得可靠且经济地实现搬运过程自动化非常困难。外骨骼的出现为该行业提供一种具有可能性的解决方案，以保护工人免受肌肉骨骼疾病（“常见背部伤病问题”）的影响，并为绩效不佳的员工提供一种全新标准。

在一些涉及工人移动的工作场所中，如根据从人到货原则进行订单拣选工作流程中总是存在一些不符合人体工学工作条件的情况。例如，在最低货架层取货或将物品放置在较高托盘上等情况。此外，工人在轮班过程中移动货物总重量达数吨的情况也并不罕见，因此在这些场景中保证工人的身体健康更为重要。

外骨骼的应用能够在身体和精神上为工人提供多大程度的支持？

除了帮助工人预防运动损伤之外，外骨骼还能通过减少工人在工作中的身体负荷，降低其在工作中的疲劳度，从而确保员工全天都保持高效的工作状态。弗劳恩霍夫物流研究正在借助可穿戴设备测量出的重要数据进一步对这一问题进行深入研究。

此外他们还对佩戴外骨骼是否会在精神上扰乱工人的日常任务（例如增加的努力或挫败感）进行了问卷调研。在理想情况下，工人的正常工作不应受到影响，表现也不应下降。

为此，研究人员使用Xsens动作捕捉设备和Scalefit人体工程学软件对穿戴外骨骼设备进行工作的工人进行了研究，并通过问卷的形式确定员工在佩戴外骨骼设备工作时的心理负荷、支持程度、用户体验和佩戴舒适度等状况。

对于在物流行业应用外骨骼，弗劳恩霍夫物流研究所进行哪些研究？

作为一个以应用为导向的研究机构，研究团队感兴趣的是在哪些活动中以及在什么条件下可以推荐工人使用外骨骼。因此他们计划开设一个模拟物流运营典型模型。并探寻其中外骨骼可以提供帮助的活动，以及外骨骼可能造成更多阻碍的活动。由于在该模型中需要考虑的参数有很多。因此，研究团队与多特蒙德工业大学莱布尼茨劳动研究所（IfADo）建立了研究合作关系，以推进研究进行。

研究团队使用 Xsens MoCap 系统和 Scalefit Industrial Athlete 人体工程学软件比较了被动和主动式外骨骼模型，并根据外骨骼种类对收集到的数据进行了详细分析，以研究不同的外骨骼模型如何影响工人的运动顺序。

另外他们还通过认知人体工程学问卷的形式对，如“测试人员是否希望在日常工作中佩戴外骨骼？以及使用外骨骼会减轻负担还是增加负担？”等，这些问题进行评估，并使用统计方法对问卷结果进行统计归纳。从而客观评估外骨骼是否被员工所接受。

物流4.0中未来版本的外骨骼将会是什么样子？

如果了解外骨骼对物流活动中的哪些活动有什么影响，就可以开发基于需求的全新外骨骼使用概念。当然在新的外骨骼应用概念中还应包含以下因素，例如辅助工具的提供或穿衣和脱衣的时间等。在物流 4.0 中，这些概念将被用于根据员工的身体状况独立分配工具和订单。

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