Ein Mitarbeiter an einer Montagelinie erlitt eine schwere Schulterverletzung, als sein Assistenz-Exoskelett während einer Drehbewegung blockierte. Die herkömmliche Untersuchung konnte das mechanische Versagen nicht erklären. Das Ingenieurteam griff auf eine 3D-biomechanische Rekonstruktion zurück, bei der die Beschleunigungsmesserdaten des Anzugs mit einem Laserscan des Arbeitsplatzes integriert wurden, um den Vorfall nachzustellen und den genauen Quetschpunkt zu lokalisieren.
Integrierter Simulationsablauf mit OpenSim und Ansys 🛠️
Der Prozess begann mit der Extraktion der Aufzeichnungen des Beschleunigungsmessers des Exoskeletts, die die Abfolge der Winkelbeschleunigungen erfassten. Diese Daten wurden in OpenSim importiert, wo das Skelett des Mitarbeiters und die durch den Anzug ausgeübten Kräfte modelliert wurden. Parallel dazu wurde mit einer Tiefenkamera ein 3D-Scan der Arbeitsumgebung durchgeführt. Das Umgebungsmodell wurde in Ansys integriert, um die mechanische Interaktion zwischen der textilen Stütze des Anzugs, modelliert in CLO 3D, und einer falsch positionierten Sicherheitsstange zu simulieren. Die Simulation zeigte, dass eine Fehlstellung im Ellenbogenscharnier des Exoskeletts einen Quetschpunkt gegen die Linienstruktur erzeugte, der die Armbewegung genau im Moment der höchsten Belastung blockierte.
Lehren für die Neugestaltung des Arbeitsplatzes und des Geräts 📐
Die Analyse zeigte, dass der Fehler nicht am Sensor lag, sondern am Design der starren Stütze des Exoskeletts im Zusammenspiel mit der Geometrie der Industrieausstattung. Die Rekonstruktion in 3ds Max ermöglichte die Visualisierung des kritischen Winkels von 42 Grad, bei dem die Blockierung auftrat. Infolgedessen wurde die Schulterstütze des Anzugs neu gestaltet, um einen flexiblen mechanischen Anschlag zu integrieren, und die Sicherheitsstange wurde um 15 Zentimeter nach hinten versetzt. Die biomechanische Simulation etabliert sich somit als unverzichtbares Werkzeug, um die Sicherheit von Assistenzsystemen vor ihrer Implementierung im Werk zu validieren.
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