[发明专利]一种基于NIOSH提举方程的评估方法

摘要

本发明属于人因工效学领域，具体的说是一种基于NIOSH提举方程的评估方法。本发明从一种NIOSH提举方程评估方法出发，旨在利用Kinect V2设备采集的人体骨骼数据对提举方程的各项系数自动计算。通过对提举动作的开始及终止动作进行识别，通过双手和双脚踝的坐标中点、双手距离和偏移角度、脚踝的偏移角度等指标对水平系数、高度系数、距离系数、角度系数、频率系数和物体系数进行自动测算，从而减少专业人员的工作量，减少人力成本。

主权项

1.一种基于NIOSH提举方程的评估方法，其特征在于，该评估方法包括以下步骤：步骤一、将Kinect V2设备放置于提举物体的正前方，通过Kinect V2设备捕捉人体25个部位骨骼点数据；其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；其中，A₁(x_1,i,y_1,i,z_1,i)表示第i帧左手的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₂(x_2,i,y_2,i,z_2,i)表示第i帧右手的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₃(x_3,i,y_3,i,z_3,i)表示第i帧左肘的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₄(x_4,i,y_4,i,z_4,i)表示第i帧右肘的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₅(x_5,i,y_5,i,z_5,i)表示第i帧左肩膀的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₆(x_6,i,y_6,i,z_6,i)表示第i帧右肩膀的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₇(x_7,i,y_7,i,z_7,i)表示第i帧左脚踝的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；A₈(x_8,i,y_8,i,z_8,i)表示第i帧右脚踝的坐标点，每秒25帧，1帧0.04秒；得到左手到右手的向量左肩膀到左肘的向量右肩膀到右肘的向量左肩膀到右肩膀的向量左脚踝到右脚踝的向量左手到右手的中心点左脚踝到右脚踝的中心点左手到右手的距离左肩膀到左肘的向量与左肩膀到右肩膀的向量夹角右肩膀到右肘的向量与左肩膀到右肩膀的向量夹角步骤二、提举动作开始识别；记录操作动作的每一帧数据，持续计算l_1,i，当每i帧出现15个连续数据时，计算15项数据的平均值标准差当σ₁<5，θ₁∈(75°,105°)且θ₂∈(75°,105°)，认为开始提举动作，记录此时时刻T₁，此时的h₁＝Z₂‑Z₁，v₁＝Y₁‑Y₂，i＝i+1转步骤三；否则i＝i+1，转步骤二，其中，T₁为初次提举动作开始记录时间，h₁为提举开始的高度；Z₂为左脚踝到右脚踝的中心点Z坐标的数据；Z₁为左手到右手的中心点Z坐标的数据；v₁为提举开始的速度；Y₂为左脚踝到右脚踝的中心点Y坐标的数据；Y₁为左手到右手的中心点Y坐标的数据；i为连续数据序号，通过i＝i+1，识别连续数据的状况；步骤三、提举动作终止识别；持续计算l_1,i，计算15项数据的平均值标准差当σ₁≥5，y_3,i‑y_5,i>0且y_4,i‑y_6,i>0，认为开始提举动作终止，此时的h₂＝Z₂‑Z₁，v₂＝Y₁‑Y₂，D＝v₂‑v₁，j＝j+1，初始j＝0，Q＝l_1,i，i＝i+1，记录此时时刻T₂，转步骤二；否则i＝i+1，转步骤三；其中，h₂为提举终止的高度；v₂为提举终止的速度；v₁为提举开始的速度；D为提举起始与终止的垂直间距；j为记录的提举的次数；A为偏离矢状面的角度；P₁为记录的双手在XOZ平面偏离X轴的角度；P₂为记录的双手在XOY平面偏离X轴的角度；Q为记录的双手的间距；Z₂为左脚踝到右脚踝的中心点Z坐标的数据；Z₁为左手到右手的中心点Z坐标的数据；Y₂为左脚踝到右脚踝的中心点Y坐标的数据；Y₁为左手到右手的中心点Y坐标的数据；步骤四、确定频率系数FM；频率系数FM通过提举的次数j和提举时间T＝T₂‑T₁来决定，可得频率再根据频率k、提举起始与终止的垂直间距D和提举持续时间T查阅频率系数FM表即可得到频率系数FM；其中，T₂为提举结束时刻，T₁为初次提举动作开始记录时间；j为记录的提举的次数；步骤五、确定物体抓取的难易程度；物体抓取的难易程度通过双手在XOZ平面偏离X轴的角度P₁，双手在XOY平面偏离X轴的角度P₂和双手的间距Q来判定；具体判定标准如表难易程度划分表所示，具体如下：表2难易程度划分步骤六、确定物体系数CM；物体系数CM通过提举起始与终止的垂直间距D和物体抓取的难易程度进行划分；具体判定如物体系数表所示；具体如下：表3物体系数步骤七、求得提举重量推荐值RWL；根据NIOSH提举方程RWL＝23KG×HM×VM×DM×AM×FM×CM最终求得提举重量推荐值RWL，其中，HM为水平系数；VM为高度系数；DM为距离系数；AM为角度系数。