ERGANE 2015 Workshop

Verso l’analisi automatica del sovraccarico biomeccanico degli arti superiori in ambito lavorativo
Il progetto CCM-ERGANE

Il progetto CCM-ERGANE ha visto la collaborazione dell'USL 12 Viareggio con la Scuola Superiore Sant'Anna. Durante questo incontro verranno discussi i risultati e le prospettive future dell'utilizzo di tecnologie per il monitoraggio del sovraccarico in ambito lavorativo.

Scaletta Definitiva
9:00 - Saluti delle autorità - Apertura lavori e presentazione della giornata

Prima sessione
Generalità e finalità del progetto CCM-ERGANE

9:15 - Struttura e metodologia del progetto - Maria Rosaria Libone, Dirigente Ingegnere Dipartimento di Prevenzione USL 12 Viareggio (PDF)
9:30 - Individuazione, reclutamento e stadiazione clinico-strumentale della coorte selezionata - Maurizio Mariani, Dirigente Medico Dipartimento di Prevenzione USL 12 Viareggio (PDF)
10:00 - Il sistema ERGANE - Carlo Alberto Avizzano, Ricercatore Scuola Superiore S. Anna Pisa (PDF)
10:20 - Ricostruzione ed analisi - Emanuele Ruffaldi, Ricercatore Scuola Superiore S. Anna Pisa (PDF)
11:00 - Coffee Break

Seconda sessione
I risultati dell'intervento sugli operatori socio-sanitari (OSS) di una Residenza Sanitaria Assistita (RSA)

11:20 - Le patologie da sovraccarico biomeccanico deli arti superiori negli OSS di RSA - Maurizio Mariani, Dirigente Medico Dipartimento di Prevenzione USL 12 Viareggio (PDF)
11:40 Analisi del sovraccarico biomeccanico: "catture e misure" - Alessandro Filippeschi, Assegnista di Ricerca Scuola Superiore S. Anna Pisa (PDF)
12:00 - L'applicazione dei protocolli teapeutico-riabilitativi ai soggetti selezionati - Sara Aliboni – Dirigente Medico U.O. Medicina Riabilitativa USL 12 Viareggio (PDF)
12:20 - Virtual Environments and Robotics for Ergonomy Research - Massimo Bergamasco – Professore Ordinario Scuola Superiore S. Anna Pisa
12:40 – Nuovi scenari di prevenzione: il punto di vista dei PISLL e dell’INAIL - Cinzia Di Pede – Dirigente Medico Dipartimento di Prevenzione USL 5 Pisa / Carmine Cervo – Responsabile INAIL Lucca (PDF)
13:10 Discussione e chiusura lavori - Maria Rosaria Libone / Emanuele Ruffaldi

Il seminario è rivolto a medici, ingegneri, tecnici di prevenzione, consulenti, operatori socio-sanitari.

Interventi

Il sistema ERGANE - Carlo Alberto Avizzano (Presentazione PDF and paper MED)

Lo studio delle disabilità motorie indotte da lavori usuranti ha richiesto al gruppo di lavoro della Scuola Superiore Sant’Anna lo sviluppo di un nuovo strumento di acquisizione aventi caratteristiche particolari per essere impiegato nella ricostruzione cinestetica delle attività lavorative. . Tale sistema deve poter registrare le informazioni associate al movimento di diverse parti del corpo (velocità accelerazioni ed orientamento), così come le informazioni biometriche acquisibili tramite elettrodi di superficie. . La particolare configurazione elettronica sviluppata consente al ricercatore di raggiungere prestazioni professionali con uno strumento completamente portabile quali, conversioni a 16K Samples Per Sample (SPS),  di 100 mVpp e sensitività di 24 bit, informazioni di accelerazione e velocità angolare a 16 bit con fondoscala regolabile, ed interfacciamento con qualsiasi sistema operativo. La presentazione illustrerà caratteristiche funzionali e tecniche della nuova scheda di acquisizione biometrica sviluppata nell’ambito del progetto ERGANE evidenziandone le peculiarità in termini di possibilità di acquisizione e configurazione, interfacciamento e distribuzione in tempo reale e/o archiviazione dei dati per analisi successive.

Analisi del sovraccarico biomeccanico “catture e misure”, Alessandro Filippeschi (PDF)
Le capacità di ricostruzione del sistema Ergane sono state sfruttate per la valutazione ergonomica di attività lavorative in ambienti non strutturati che non sono attualmente  attrezzati per una valutazione diretta dell’impatto dell’attività lavorativa sullo sviluppo di patologie muscolo-scheletriche.
La valutazione ergonomica che è stata implementata in Ergane è il frutto di un compromesso fra l’accuratezza delle metodologie che sono considerate oggi “golden standard” (metodo OCRA) e la necessità di rendere completamente quantitativa la valutazione. In particolare, la valutazione viene effettuata con i metodi RULA e Strain Index. Questo da un lato ha portato a perdere parte dell’accuratezza e della completezza del metodo OCRA, dall’altro ha permesso di eseguire la valutazione in modo del tutto automatico e per periodi molto prolungati dell’attività lavorativa. Il razionale di questa metodologia è rafforzare la quantità di dati sui cui il valutatore si basa, associando alla metodologia OCRA, esauriente ma dispendiosa, una valutazione automatica, quantitativa e relativa ad un periodo prolungato dell’attività lavorativa.
La metodologia verrà presentata nella sua applicazione al caso di studio delle operatrici di una RSA, la cui attività lavorativa è stata registrata ed analizzata in modo da ottenere i suddetti indicatori di carico biomeccanico e individuare quali operazioni risultano essere più critiche per l’arto superiore.  
Ricostruzione ed Analisi - Emanuele Ruffaldi (Presentazione PDF and paper INDERG)

Alla luce delle patologie identificate nella fase iniziale si è scelto di specializzare il sistema sull’arto superiore. Il primo elemento di interesse è la cinematica del braccio ottenuta ricostruendo gli angoli dei singoli segmenti a partire dalle misure inerziali. Il metodo scelto consente una ricostruzione complessiva del movimento così da rispettare i vincoli cinematici e fornire una stima probabilistica delle misure. Tale ricostruzione richiede una procedura di vestizione semplice nella quale movimenti prefissati consentono di identificare in modo automatico la posizione dei sensori su braccio ed avambraccio. Nella fase di sperimentazione è stato validato il sistema rispetto a strumenti di misura ottici basati su marker. Il secondo punto è costituito dai segnali elettromiografici che sono stati analizzati estraendo la potenza del segnale riportandolo al massimale volontario del soggetto. La presentazione illustrerà le tecniche di ricostruzione sviluppate, con un acquisizione effettuata nel contesto della cassa in un supermarket, e poi porterà un esempio di valutazione delle misure effettuate rispetto all’approccio tradizionale basato su un operatore terzo che osserva i filmati del lavoratore.

Virtual Environments and Robotics in Ergonomy Research, Massimo Bergamasco

Il tema della valutazione ergonomica si intreccia con le tecnologie e metodologie degli ambienti virtuale e della robotica in più modi. Il legame è costituito dall’utilizzo delle simulazioni per la valutazione ergonomica (Virtual Ergonomy) in cui si inserisce modelli di operatore all’interno di postazioni virtuali. L’evoluzione di questo approccio è costituito dalla creazione di ambienti virtuali immersivi in cui l’operatore sperimenta situazioni che ricreano l’ambiente di lavoro: grazie ai sensori è poi possibile effettuare considerazioni ergonomiche. Il passo seguente, di cui il sistema ERGANE è un elemento fondante, è costituito dall’acquisizione di azioni sul luogo di lavoro e la loro analisi tenendo conto di un modello ricostruito del luogo di lavoro.  La robotica si relaziona con l’ergonomia da un lato con l’obiettivo di realizzare robot che riducano l’effort dell’operator (cobot) ovvero intervengano sull’utente valutando in tempo reale sforzo e possibilità di movimento. Allo stesso tempo la robotica usa i metodi propri dell’ergonomia per progettare nuove strutture robotiche indossabile (esoscheletri), così da tenere conto dei movimenti tipici e dei carichi, contestualizzati a certi ambiti lavorativi.La presentazione va dunque ad illustrare queste molteplici relazioni in riferimento allo stato dell’arte, direzioni industriali e prospettive future.

Pubblicazioni

Journal Papers
  • Peppoloni L., Filippeschi A., Ruffaldi E. & Avizzano C.A. (2015). A novel wearable system for the online assessment of risk for biomechanical load in repetitive efforts. International Journal of Industrial Ergonomics, (in press), 
  • Ruffaldi E., Peppoloni L., Filippeschi A., "Sensor fusion for complex articulated body tracking applied in rowing", Journal of Sport Engineering and Technology, in press, issn: 1754-3371, 2015
Conference Papers
  • Peppoloni L., Filippeschi A., Ruffaldi E., Avizzano CA, "A novel 7 degrees of freedom model for upper limb kinematic reconstruction based on wearable sensors", IEEE 11th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics, Subotica, Serbia, 2013 (IEEExplore)
  • Peppoloni L., Filippeschi A., Ruffaldi E., "Assessment of task ergonomics with an upper limb wearable device", IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation MED14, Palermo, Italy, 2014 (IEEExplore)
  • Avizzano CA,Ruffaldi E.,Bergamasco M., "A novel wearable biometric capture system",IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation MED14, Palermo, Italy, 2014 (IEEExplore)
  • Ruffaldi E., Peppoloni L., Filippeschi A., Avizzano CA, “A novel approach to motion tracking with wearable sensors based on Probabilistic Graphical Models”, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Hong Kong, China, 2014 (IEEExplore)

 

Contattare Emanuele Ruffaldi per informazioni.