Manual Work Evaluation in Virtual Environment Utilizing Digital Human Model

Abstract

Nykyään ergonomian arvioinnissa valmis tuote tai fyysinen prototyyppi on lähes välttämätön. Prototyypin valmistus on resursseja kuluttava prosessi, joten ergonomian arviointi jää usein vasta tuotekehityksen loppuvaiheeseen. Muutosten tekeminen muuttuu kuitenkin sitä kalliimmaksi, mitä pitemmälle prosessissa edetään, joten kehityskohteiden havaitseminen jo aiemmissa vaiheissa on huomattava etu. Virtuaalitekniikoiden avulla on mahdollista kehittää sekä tuotteista että ympäristöistä virtuaalimalleja, ja siten ottaa ergonomian arviointi osaksi tuotekehitysprosessia sen alkuvaiheessa. Tämän diplomityön tarkoitus on kehittää järjestelmä manuaalisen työn arviointiin virtuaaliympäristössä (VE) käyttäen digitaalista ihmismallia (DHM). Tässä diplomityössä tutkitaan virtuaalitekniikoita ja systemaattisia asentoanalyysejä. Työssä kehitetään sovellus liikkeenkaappauksen perusteella ohjautuvasta ihmismallista ja siihen liitetystä automaattisesta RULA-analyysistä. Järjestelmän oikeellisuutta tutkitaan sitten käyttäjätestauksen avulla, ja sovelluksen antamia tuloksia verrataan manuaalisen RULA-analyysin tuloksiin. Järjestelmän kehitystä ei saateta työssä kokonaan loppuun johtuen liikkeenkaappauksessa edelleen esiintyvistä vakausongelmista. Liikkeenkaappausta lukuunottamatta järjestelmä todetaan kuitenkin oikein toimivaksi. Ihmismallin vakaus onkin tärkein sovelluksen jatkokehityskohta, ja kun se saadaan toimimaan kunnolla, on järjestelmä käyttökelpoinen tulevissa projekteissa.

Ergonomics evaluation these days almost necessarily requires a ready product or a physical prototype. Prototype manufacturing is a resource consuming process, so ergonomics evaluation often is left to latter stages of product design. However making changes gets more expensive as the process proceeds so it is a significant advantage to be able to discover the targets of alteration in earlier phases. By the use of virtual techniques it is possible to make virtual models of products and environments and thereby take ergonomics evaluation as a part of design process in it's early stages. The purpose of this Master's thesis is to create a system for manual work evaluation in a virtual environment (VE) using a digital human model (DHM). In this thesis virtual environment technology and systematic postural analysis methods are studied. An application of a motion capture controlled DHM added with an application of automated RULA analysis is implemented. The system validity is then evaluated by user testing and the system results are compared to results of manual RULA analysis. The development of the system is not fully finished as stability problems in motion capture still remain. However, apart from motion tracking, the system is working correctly. DHM stability is the most essential target for further development. As soon as the tracking part is gotten to work properly, the system is fit for use in future projects. /Kir11