Применение ЭМГ для оценки эффективности и безопасности промышленного экзоскелета в трудовой деятельности

Целью исследования является оценка эффективности и безопасности применения промышленного экзоскелета при помощи ЭМГ в условиях моделирования трудовой деятельности.

Методы. Руководствуясь ГОСТ Р 60.5.3.3-2023 и национальным стандартом РФ ГОСТ Р 60.5.2.1-2023, использованы неинвазивная методика общей оценки состояния кардиореспираторной системы человека, электромиография как ключевой способ оценки биоэлектрической активности мышц, а также проведение интервью с участниками исследований.

Результаты. Полученные в ходе исследования с использованием избранных методов данные продемонстрировали существенные различия между зафиксированными показателями участников, выполнявших задания без ПЭ и с его использованием.

Были получены следующие результаты: во время переноса груза активность локтевого сгибателя запястья при использовании ПЭ снижалась в среднем на 41%, бицепса – на 21%; во время удержания груза активность локтевого сгибателя запястья при использовании ПЭ снижалась в среднем на 42%, бицепса – на 52%.

Эксперименты на выносливость показали снижение активность мышц на 52–42% при использовании ПЭ, что положительно влияет продолжительность комфортной работы, которая увеличилась в среднем в 2,5 раза. Также общее физиологическое состояние участников (пульс, давление, сатурация) при использовании ПЭ было ближе к стандартам, чем без ПЭ.

Согласно ответам участников, все замечали небольшую разницу в пользу использования ПЭ. Особенно заметна помощь ПЭ после ряда выполненных подходов.

Заключение. Проведённое в рамках работы исследование для определения эффективности и безопасности применения ПЭ в процессе трудовой деятельности, в том числе и для нивелирования вреда от стереотипных рабочих движений, показало снижение активности измеряемых мышц при использовании ПЭ, что также говорит о снижении утомляемости человека, чем повышает эффективность его работы.

1. Yatsun A., Shcherbakova M., Malchikov A. Experimental studies of a soft industrial exoskeleton in work-related activity for the evaluation of its operational efficiency // E3S Web of Conferences. 2024. N 474. P. 01031.

2. The Effect of a Wearable Assistive Trunk Exoskeleton on the Motor Coordination of People with Cerebellar Ataxia / A. Tatarelli [et al.] //Applied Sciences. 2024. N 14(15). P. 6537.

3. Современные методы исследования безопасности и физиологической эффективности применения промышленных экзоскелетов / А. М. Герегей [и др.] // Анализ риска здоровью. 2020. № 3. С. 148–159.

4. Куприна Н. И., Севрюков В. В. Профессиональные полиневропатии верхних конечностей от физических перегрузок // Известия российской военно-медицинской академии. 2020. Т. 39, № S2. С. 142–143.

5. Актуальность использования промышленных экзоскелетов для снижения количества профессиональных заболеваний опорно-двигательного аппарата верхней части тела / И. А. Орлов [и др.] // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59, № 7. С. 412–416.

6. Самонкина М. Е. Влияние здоровья населения на экономику в РФ // Актуальные проблемы общества, экономики и права в контексте глобальных вызовов: сборник статей Международной научно-практической конференции / Международный центр научного партнерства «Новая Наука». Петрозаводск, 2023. С. 43–48.

7. Экзоскелеты – это новая необходимость. Почему российской промышленности придется их использовать? URL: https://vc.ru/tech/273882-ekzoskelety-eto-novayaneobhodimost-pochemu-rossiyskoy-promyshlennosti-pridetsya-ih-ispolzovat (дата обращения: 26.09.2024).

8. Ванюшин Ю. С., Хайруллин Р. Р. Кардиореспираторная система как индикатор функционального состояния организма спортсменов // Теория и практика физической культуры. 2015. № 7. С. 11–14.

9. Objective and Subjective Effects of a Passive Exoskeleton on Overhead Work // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2020. Vol. 28(1). P. 152– 164. https://doi.org/10.1109/TNSRE.2019.2945368

10. Ланская О. В., Ланская Е. В. Электромиографическое исследование активности мышц у студентов физкультурного вуза, специализирующихся в различных видах спорта // Новые исследования. 2017. № 1 (50). C. 50–64.

11. The effects of a passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in forward bending work / T. Bosch, J. Eck, K. Knitel, M. Looze // Applied Ergonomics. 2016. N 54. P. 212–217. https://doi.org/10.1016/j.apergo.2015.12.003

12. Industrial Wearable Exoskeletons and Exosuits Assessment Process / J. Masood, A. Dacal-Nieto, V. Alonso-Ramos, M. I. Fontano, A. Voilqué, J. Bou // Wearable Robotics: Challenges and Trends: Conference paper. Springer, 2018. P. 234–238. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01887-0_45

13. Яцун А. С., Никулин Я. С., Логунов Е. Р. Опыт внедрения промышленных экзоскелетных систем на предприятиях пищевой промышленности // Завалишинские чтения 23: сборник докладов XVIII Международной конференции по электромеханике и робототехнике / Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. СПб., 2023. С. 149–154.

14. Экзоскелеты: анализ конструкций, классификации, принципы создания, основы моделирования / С. Ф. Яцун, В. Е. Павловский, Б. В. Лушников, О. В. Емельянова, А. С. Яцун, С. И. Савин, А. В. Ворочаев. Курск: Университетская книга, 2014. 148 с.

15. Экзоскелеты: анализ конструкций, классификации, принципы создания, основы моделирования / С. Ф. Яцун [и др.]. Курск: Университетская книга, 2015. 179 c.

16. Callibri Muscle Tracker. URL: https://callibri.com/ru/callibri-muscle-tracker (дата обращения: 05.09.2024).

17. Гайворонский И. Нормальная анатомия человека. СПб.: Спецлит, 2022. Т. 1. С. 212–286.

18. Функциональная асимметрия как биологический феномен сопутствующий спортивному результату / С. С. Худик, А. И. Чикуров, А. Л. Войнич, С. В. Радаева // Вестник Томского государственного университета. 2017. № 421. С. 193–202.

19. Технические приемы и рабочие методы подъема и перемещения тяжестей. URL: https://labor-safety.org/blog/ (дата обращения: 25.09.2024).