Ein Arbeiter an einer Montagelinie erlitt eine schwere Schulterverletzung, als sein Assistenz-Exoskelett während einer Drehbewegung blockierte. Die traditionelle Untersuchung konnte den mechanischen Fehler 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 Klemmpunkt 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 Arbeiters 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 einem falsch positionierten Sicherheitsbügel zu simulieren. Die Simulation ergab, dass eine Fehljustierung im Ellenbogenscharnier des Exoskeletts einen Klemmpunkt an der 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 industriellen Einrichtung. 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 der Sicherheitsbügel wurde um 15 Zentimeter nach hinten versetzt. Die biomechanische Simulation etabliert sich damit als unverzichtbares Werkzeug zur Validierung der Sicherheit von Assistenzsystemen vor deren Implementierung im Werk.
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