根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，在制造??業(yè)中，美國每年因舉起和搬運重物而導致的與工作相關的下背部損傷的醫(yī)療費用約為 1000 億美元。盡管工業(yè)外骨骼等新型人體工學干預措施已顯示出降低肌肉骨骼損傷風險的希望，但新研究發(fā)現(xiàn)，這種可穿戴設備的認知適應性(佩戴者有足夠的心理資源可以在執(zhí)行日常工作任務時準確操作外骨骼)工作場所的機器人解決方案可能會給工人帶來新的風險。
這些發(fā)現(xiàn)解決了美國國家職業(yè)安全與健康研究所 (NIOSH) 對職業(yè)機器人技術的一些關鍵問題。德克薩斯 A&M 大學和俄亥俄州立大學的研究人員已經(jīng)確定，工作場所中認知需求的增加，通常與新技術或自動化相關，可以抵消佩戴低背外骨骼的機械優(yōu)勢，這是一種旨在減少或重新分配與繁重體力工作相關的生物力學脊柱負荷。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最新一期的《應用人體工程學》上。
研究團隊包括 Wm Michael Barnes '64 工業(yè)與系統(tǒng)工程系副教授兼神經(jīng)人體工程學實驗室主任 Ranjana Mehta;朱一波，工業(yè)與系統(tǒng)工程研究生，神經(jīng)工效學實驗室成員;Eric Weston，俄亥俄州立大學工業(yè)系統(tǒng)工程研究生研究助理;和威廉馬拉斯，俄亥俄州立大學脊柱研究所綜合系統(tǒng)工程、神經(jīng)外科、骨科、物理醫(yī)學和康復教授。
“這是第一項在用戶穿著背部外骨骼執(zhí)行舉重任務時研究大腦的研究，”梅塔說。“我們能夠記錄佩戴外骨骼的神經(jīng)認知‘成本’，并確定用戶隨著時間的推移采用的適應策略，以減輕外骨骼帶來的認知風險。我們還能夠證明在這項高度以運動為導向的體力任務中使用動態(tài)大腦成像和連接分析的效用。”
該團隊招募了健康的成年人，包括沒有腰部受傷史的男性和女性，參與這項需要大量舉重的研究，無論是否有腰部外骨骼的幫助。
參與者參加了兩節(jié)課，一節(jié)課的重點是在穿著外骨骼的情況下執(zhí)行舉重任務，另一節(jié)不穿外骨骼。每個參與者都在他們的胸部和腿部安裝了一個機械外骨骼，同時他們反復舉起一個藥球 30 分鐘。經(jīng)過類似的休息時間后，他們被要求在外骨骼的幫助下執(zhí)行相同的任務，但同時還被要求執(zhí)行一項腦力任務：每次舉起球時，從 500 到 1,000 之間的數(shù)字中減去 13。
這些任務使研究人員能夠使用先進的 EMG(肌電圖)輔助生物力學建模來測量脊柱負荷，并在任務期間使用一種稱為功能性近紅外光譜的動態(tài)大腦成像設備來監(jiān)測功能性大腦活動。將傳統(tǒng)的生物力學/人體工程學和動態(tài)神經(jīng)成像技術相結合，使他們能夠評估人與外骨骼相互作用的神經(jīng)人體工程學適合度。
結果表明，與不佩戴外骨骼相比，外骨骼并未顯著降低脊柱壓縮載荷，并且在降低脊柱剪切載荷方面具有邊際實際益處。然而，佩戴外骨骼的“成本”是通過神經(jīng)人體工程學評估得出的。與沒有外骨骼的情況相比，在舉重過程中使用外骨骼會募集額外的大腦區(qū)域，這些區(qū)域通常涉及調(diào)節(jié)警覺性和警惕性。
該研究還發(fā)現(xiàn)，當每個人的任務是解決一道數(shù)學題以配合升降機，以模擬對工人的外部認知需求時，他們首先失去了外骨骼提供的任何生物力學好處。
“認知需求已被證明會加劇舉重過程中的脊柱負荷。這些需求完全抵消了外骨骼的微小機械優(yōu)勢，這是這項研究的一個顯著發(fā)現(xiàn)，”梅塔說。“我們想闡明工業(yè)外骨骼的使用如何影響工人的運動和認知能力，因為工人必須學習新的運動策略才能在穿著外骨骼工作時高效工作。一種神經(jīng)人體工程學方法，即評估工作中的大腦行為關系，能夠捕捉傳統(tǒng)人體工程學和生物力學測量無法捕捉的外骨骼認知風險。”
標簽：
免責聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構成投資建議。投資者據(jù)此操作，風險自擔。 如有侵權請聯(lián)系刪除！