Valutazione ergonomica del rischio attraverso il confronto tra metodo osservazionale, sistema di misura inerziale e stereofotogrammetria 4D: studio pilota

Background Industry 5.0 places worker’s wellbeing at the centre of the pro- duction process, prioritizing healthy and safety job conditions. Requirements to achieve occupational wellbeing are reducing risks for WMSDs and improving industry workstations. Traditional ergonomics risk assessments are based on human evalua- tion and the results are influenced by observers’ competence. Nowadays, advanced technologies such as MoCap systems are implemented to objectively monitor an operator’s movements over time. Objective The purpose of the present study is to evaluate and compare three different approaches for assessing the quantitative biomechanical risk of an industrial task using the RULA method: the Observational method, a wearable IMU system, and a 4D stereophotogrammetry system. Method The experiment involves 12 participants performing a "pick-and-place" worker’s task in a controlled laboratory environment. Results Overall, the angle trajectories of the two MoCap systems are similar, but the wearable IMU system shows limitations for some upper limb movements. RULA scores vary across the three approaches; however, there is a general agreement in identifying hazardous postures. Conclusion Generally the Observational method overestimates certain move- ments due to visual limitations and difficulties to movements interpretation. Con- versely MoCap systems are consistent and objective. The integration of MoCap systems with observational ergonomic assessment represents an effective approach to achieving a more accurate estimation of ergonomic risk.

L’Industria 5.0 amplia la precedente Industria 4.0 applicando le tecnologie esistenti per crearne di nuove, al fine di ridurre l’impiego delle risorse naturali, creare un società solida e resiliente e porre l’essere umano al centro. Questo progetto di tesi, seguendo gli ideali dell’Industria 5.0, si sofferma sullo studio delle condizioni del lavoratore all’interno dello scenario industriale. In questo contesto, i fattori di rischio di natura fisica e biomeccanica, organizzativa e psicosociale hanno portato nel tempo al manifestarsi di disturbi muscoloscheletrici (WMSDs). I metodi tradizionali di valutazione ergonomica si basano perlopiù sull’analisi osservazionale condotta da personale esperto. Questo approcio consolidato nel tempo, sebbene sia largamente impiegato per la sua semplicità mostra delle carenze. In parti- colare è soggettivo, poichè è fortemente condizionato dall’esperienza dell’ergonomo; è statico, ovvero fornisce una singola istantanea della mansione del lavoratore ed inoltre risulta sterile di informazioni. Nonostante il crescente sviluppo e la maggiore sensibil- ità alle tematiche legate agli infortuni sul lavoro, esistono poche ricerche scientifiche che ad oggi confrontano direttamente i potenziali benefici e i limiti dell’utilizzo delle tecnologie nel contesto industriale ai fini della valutazione del rischio biomeccanico. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è di valutare il rischio ergonomico attraverso il confronto tra il metodo osservazionale, un sistema inerziale ed un sistema basato sulla stereofotogrammetria 4D. In dettaglio, la valutazione ergonomica viene eseguita utilizzando l’approccio Rapid Upper Limb Assessment (RULA) e i due sistemi Motion Capture (MoCap) sono Xsens e MOVE4D. Il task analizzato (pick-and-place) consiste nella presa e sollevamento di un oggetto da una posizione iniziale e il suo successivo posizionamento in uno specifico punto finale. I dati cinematici raccolti da ciascun metodo sono stati utilizzati per il calcolo degli score RULA, e in seguito i risultati raccolti sono stati confrontati per evidenziare le differenze tra i diversi approcci. Dai risultati è emerso che il metodo osservazionale tende in linea generale a sovrastimare lo score a causa dei limiti presenti nell’individuazione degli angoli cinematici, portando ad una stima conservativa del rischio biomeccanico. Xsens e MOVE4D mostrano un buon allineamento nell’andamento delle variabili di giunto nel tempo, mostrandosi delle valide alternative. In conclusione, questo studio contribuisce al dibattito in corso sull’integrazione delle tecnologie avanzate nel campo dell’ergonomia. Confrontando i metodi osservazionali tradizionali con i più innovativi sistemi di MoCap, lo studio fornisce approfondimenti sull’affidabilità, la fattibilità e le potenziali applicazioni di queste tecniche nel con- testo industriale. Sebbene di portata limitata, la tesi rappresenta un primo passo esplorativo verso lo sviluppo di strumenti di valutazione ergonomica più accurati e incentrati sul lavoratore.