20、架空装配任务中基于实验室的外骨骼评估

架空装配任务中基于实验室的外骨骼评估

1. 引言

近年来，工业外骨骼的数量显著增加。尽管生产系统朝着自动化和工业4.0的趋势发展，但人类操作员仍将是工业工厂的核心因素。未来的生产工作将以人机交互、人机混合系统以及从以任务为中心向以人为中心的工作场所转变为特征。

然而，由于仍有大量的手工工作，工人面临着患肌肉骨骼疾病（MSDs）的风险，这是工业职业中最常见的病假原因。特别是在装配任务中，如架空工作等压力大且不符合人体工程学的姿势和重复性工作流程，是导致上肢MSDs的关键风险因素，因此预防和进行符合人体工程学的工作设计变得越来越重要。

外骨骼作为一种支持系统，有可能在工人执行任务时减轻他们的负担。但目前外骨骼在工业中尚未广泛应用，因为缺乏外骨骼缓解效果的实证，尤其是长期效果。以往关于支持架空工作的外骨骼研究主要集中在被动外骨骼，本文将对主动和被动外骨骼在架空装配任务中的支持效果进行比较评估。

2. 技术现状

对于外骨骼支持效果的多标准评估，应用了多种标准和方法，目前主要在实验室环境中进行。评估方法分为主观（如Borg量表、观察）和客观（如肌电图、动作捕捉）两类，其中通过肌电图（EMG）检查身体缓解效果是最常用的方法。全面的评估需要结合主观和客观测量方法。

实验室研究的重点包括工作站的单一任务或综合工作场所的复杂流程。许多实验室研究已经测量了架空装配任务中的肌肉活动，也有研究在测量肌肉活动的同时考虑主观标准，如感知不适和压力感。不过，以往研究几乎只关注被动肩部支持外骨骼，本文的创新点在于对主动和被动系统在特定应用场景中的支持效果进行比较评估。

3. 材料和方法

为了评估外骨骼的支