Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής
Οι μυοσκελετικές παθήσεις (ΜΣΠ) που σχετίζονται με τους χώρους εργασίας στην Ε.Ε. προκαλούν οικονομικό κόστος που φθάνει στο 2% του συνολικού ΑΕΠ της Ε.Ε. Η κυριότερη αιτία πρόκλησης ΜΣΠ στο πρωτογενή τομέα είναι η εκτέλεση επαναλαμβανόμενων εργασιών, όπως η εργασία σκαλίσματος, σε ποσοστό 62%, που...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16045 |
| id |
nemertes-10889-16045 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Εξωσκελετικός μηχανισμός Μυϊκή κόπωση Exoskeletal mechanism Muscle fatigue Borg Lyapunov |
| spellingShingle |
Εξωσκελετικός μηχανισμός Μυϊκή κόπωση Exoskeletal mechanism Muscle fatigue Borg Lyapunov Αλεξίου, Γεώργιος Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| description |
Οι μυοσκελετικές παθήσεις (ΜΣΠ) που σχετίζονται με τους χώρους εργασίας στην Ε.Ε. προκαλούν οικονομικό κόστος που φθάνει στο 2% του συνολικού ΑΕΠ της Ε.Ε. Η κυριότερη αιτία πρόκλησης ΜΣΠ στο πρωτογενή τομέα είναι η εκτέλεση επαναλαμβανόμενων εργασιών, όπως η εργασία σκαλίσματος, σε ποσοστό 62%, που οδηγεί σε κρίσιμη συσσώρευση μυϊκής κόπωσης. Τα τελευταία χρόνια μελετάται η ανάπτυξη παθητικών εξωσκελετικών μηχανισμών οι οποίοι παρέχουν αντισταθμιστική βαρύτητα μέσω ελατηρίων ή/και άλλων ελαστικών μερών, που αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ενέργεια, ώστε να υποβοηθήσουν τους εργαζόμενους να πραγματοποιήσουν τις κατάλληλες σωματικές κινήσεις.
Σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη κατάλληλου εξωσκελετικού μηχανισμού που θα χρησιμοποιείται από τους εργαζόμενους στην γεωργία, που εκτελούν επαναληπτικές κινήσεις, όπως η εργασία σκαλίσματος, για την ανακούφιση της μέσης και πιθανόν την αποφόρτιση του ραχιαίου μυός. Η αποτελεσματικότητα του μηχανισμού εκτιμήθηκε μέσω της διερεύνησης του φαινομένου της συσσώρευσης της μυϊκής κόπωσης στην περιοχή της μέσης.
Το πειραματικό πρωτόκολλο περιλάμβανε την οπτικοακουστική καταγραφή ανακλαστήρων (εικόνα 1), οι οποίοι είχαν τοποθετηθεί σε συγκεκριμένους σπονδύλους της περιοχής της μέσης (S1, L5, L4, L3, L1) κατά τη διαδικασία της επαναλαμβανόμενης εργασίας σκαλίσματος και την ταυτόχρονη καταγραφή της υποκειμενικής κόπωσης των εθελοντών μέσω της κλίμακας αισθητής κόπωσης του Borg. Τα αποτελέσματα των δύο μεθοδολογιών συγκρίθηκαν με αποτελέσματα που ελήφθησαν από την ανάλυση κατάλληλου εμβιομηχανικού μοντέλου της μέσης, για την εργασία σκαλίσματος.
Κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων παρατηρήθηκε ότι οι εθελοντές εκτέλεσαν περισσότερες επαναλήψεις όταν χρησιμοποιούσαν τον εξωσκελετικό μηχανισμό.
Επίσης παρατηρήθηκε ότι κατά την εκτέλεση της εργασίας σκαλίσματος χωρίς την εφαρμογή του εξωσκελετικού μηχανισμού οι περισσότεροι εθελοντές δήλωσαν ¨πολύ έντονη¨ και ¨μέγιστη¨ αισθητή κόπωση (Borg ≥ 7) μετά από περίπου το 75% της συνολικής διάρκειας εκτέλεσης της εργασίας σε αντίθεση με όταν εφάρμοζαν τον εξωσκελετικό μηχανισμό (65%). Το εύρημα αυτό είναι πολύ σημαντικό διότι δείχνει ότι πιθανών η χρήση του μηχανισμού να οδήγησε σε μείωση του καταναλισκόμενου έργου από τον ραχιαίο μυ και συνεπώς στην καθυστέρηση της κατάρρευσης του μυός. Τα δεδομένα επαληθεύτηκαν και από τα αποτελέσματα του εμβιομηχανικού μοντέλου όπου υπολογίστηκε ότι η δύναμη συμπίεσης του μεσοσπονδύλιου δίσκου, F’(Nt), με την εφαρμογή του εξωσκελετικού μηχανισμού ήταν 21% μικρότερη. |
| author2 |
Alexiou, Georgios |
| author_facet |
Alexiou, Georgios Αλεξίου, Γεώργιος |
| author |
Αλεξίου, Γεώργιος |
| author_sort |
Αλεξίου, Γεώργιος |
| title |
Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| title_short |
Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| title_full |
Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| title_sort |
ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16045 |
| work_keys_str_mv |
AT alexiougeōrgios anaptyxēexōskeletikoupathētikousystēmatosgiatēnanakouphisētēsmesēsseergasiesprōtogenousparagōgēs AT alexiougeōrgios developmentofanexoskeletalpassivesystemforthereliefofthelowbackareainprimaryproductionoperations |
| _version_ |
1771297239772168192 |
| spelling |
nemertes-10889-160452022-09-05T14:03:51Z Ανάπτυξη εξωσκελετικού παθητικού συστήματος για την ανακούφιση της μέσης σε εργασίες πρωτογενούς παραγωγής Development of an exoskeletal passive system for the relief of the low back area in primary production operations Αλεξίου, Γεώργιος Alexiou, Georgios Εξωσκελετικός μηχανισμός Μυϊκή κόπωση Exoskeletal mechanism Muscle fatigue Borg Lyapunov Οι μυοσκελετικές παθήσεις (ΜΣΠ) που σχετίζονται με τους χώρους εργασίας στην Ε.Ε. προκαλούν οικονομικό κόστος που φθάνει στο 2% του συνολικού ΑΕΠ της Ε.Ε. Η κυριότερη αιτία πρόκλησης ΜΣΠ στο πρωτογενή τομέα είναι η εκτέλεση επαναλαμβανόμενων εργασιών, όπως η εργασία σκαλίσματος, σε ποσοστό 62%, που οδηγεί σε κρίσιμη συσσώρευση μυϊκής κόπωσης. Τα τελευταία χρόνια μελετάται η ανάπτυξη παθητικών εξωσκελετικών μηχανισμών οι οποίοι παρέχουν αντισταθμιστική βαρύτητα μέσω ελατηρίων ή/και άλλων ελαστικών μερών, που αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ενέργεια, ώστε να υποβοηθήσουν τους εργαζόμενους να πραγματοποιήσουν τις κατάλληλες σωματικές κινήσεις. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη κατάλληλου εξωσκελετικού μηχανισμού που θα χρησιμοποιείται από τους εργαζόμενους στην γεωργία, που εκτελούν επαναληπτικές κινήσεις, όπως η εργασία σκαλίσματος, για την ανακούφιση της μέσης και πιθανόν την αποφόρτιση του ραχιαίου μυός. Η αποτελεσματικότητα του μηχανισμού εκτιμήθηκε μέσω της διερεύνησης του φαινομένου της συσσώρευσης της μυϊκής κόπωσης στην περιοχή της μέσης. Το πειραματικό πρωτόκολλο περιλάμβανε την οπτικοακουστική καταγραφή ανακλαστήρων (εικόνα 1), οι οποίοι είχαν τοποθετηθεί σε συγκεκριμένους σπονδύλους της περιοχής της μέσης (S1, L5, L4, L3, L1) κατά τη διαδικασία της επαναλαμβανόμενης εργασίας σκαλίσματος και την ταυτόχρονη καταγραφή της υποκειμενικής κόπωσης των εθελοντών μέσω της κλίμακας αισθητής κόπωσης του Borg. Τα αποτελέσματα των δύο μεθοδολογιών συγκρίθηκαν με αποτελέσματα που ελήφθησαν από την ανάλυση κατάλληλου εμβιομηχανικού μοντέλου της μέσης, για την εργασία σκαλίσματος. Κατά την ανάλυση των αποτελεσμάτων παρατηρήθηκε ότι οι εθελοντές εκτέλεσαν περισσότερες επαναλήψεις όταν χρησιμοποιούσαν τον εξωσκελετικό μηχανισμό. Επίσης παρατηρήθηκε ότι κατά την εκτέλεση της εργασίας σκαλίσματος χωρίς την εφαρμογή του εξωσκελετικού μηχανισμού οι περισσότεροι εθελοντές δήλωσαν ¨πολύ έντονη¨ και ¨μέγιστη¨ αισθητή κόπωση (Borg ≥ 7) μετά από περίπου το 75% της συνολικής διάρκειας εκτέλεσης της εργασίας σε αντίθεση με όταν εφάρμοζαν τον εξωσκελετικό μηχανισμό (65%). Το εύρημα αυτό είναι πολύ σημαντικό διότι δείχνει ότι πιθανών η χρήση του μηχανισμού να οδήγησε σε μείωση του καταναλισκόμενου έργου από τον ραχιαίο μυ και συνεπώς στην καθυστέρηση της κατάρρευσης του μυός. Τα δεδομένα επαληθεύτηκαν και από τα αποτελέσματα του εμβιομηχανικού μοντέλου όπου υπολογίστηκε ότι η δύναμη συμπίεσης του μεσοσπονδύλιου δίσκου, F’(Nt), με την εφαρμογή του εξωσκελετικού μηχανισμού ήταν 21% μικρότερη. Musculoskeletal disorders (MDS) related to workplaces in the EU cause economic costs of up to 2% of total EU GDP. The main cause of workplace MSDs is the execution of repetitive tasks (62%), such as carving, which leads to the muscle fatigue accumulation. In recent years, the development of passive exoskeletal mechanisms has been studied, which provide compensatory gravity through springs and / or other elastic parts, which store and release energy, in order to help the workers to perform the appropriate physical movements. The purpose of this study was to develop an appropriate passive exoskeletal mechanism that will be used by workers in agriculture, who perform repetitive tasks, such as carving tasks, to relieve the low back area and possibly discharge the erector spinae muscle. The effectiveness of the mechanism was assessed by investigating the muscle fatigue accumulation in the low back area. The experimental protocol consisted of the video recording of certain markers (Figure 1), which were placed on specific vertebrae of the low back area (S1, L5, L4, L3, L1), during the execution of repetitive carving task. Each participant self-evaluated his fatigue level as Perceptible Fatigue which expressed their discomfort level using Borg’s clinical rating scale. The results of the two methodologies were compared with the results obtained from the analysis of a suitable biomechanical model of the low back. The results showed that the volunteers performed more repetitions when using the exoskeletal mechanism. It was also observed that during the execution of the carving task without the application of the exoskeletal mechanism, most of the volunteers declared ¨very intense¨ and ¨maximum¨ perceptible fatigue (Borg ≥ 7) at about 75% of the total duration of the task in contrast to when they applied the exoskeletal mechanism (65%). This finding is very important because it shows that the use of the mechanism may have led to a reduction in the work consumed by the erector spinae muscle and therefore to the delay of the muscle breakdown. The data were also verified by the results of the biomechanical model where it was calculated that the compression force of the intervertebral disc L5/S1, F' (Nt), decreased by 21% when the exoskeletal mechanism was applied. 2022-03-14T10:39:00Z 2022-03-14T10:39:00Z 2022-03-09 http://hdl.handle.net/10889/16045 gr application/pdf |
