ErgoMotion : simulador digital para análises ergonômicas com captura de movimentos

Abstract

Há décadas as tecnologias digitais vêm sendo exploradas como ferramentas chave para análises ergonômicas. Neste contexto, a presente tese de doutorado se dedica ao desenvolvimento de um simulador digital para as análises de movimentos. Esse simulador se caracteriza por ser user-friendly, ou seja, de fácil manipulação, oferecendo uma solução de baixo custo e acessível, tornando-o uma solução para análises de conforto e eficiência. O sistema óptico de captura de movimentos Kinect V.1 da Microsoft foi escolhido como ferramenta para captura de movimentos, considerando sua acessibilidade e baixo custo. O software, foi desenvolvido na plataforma Unity 3D, que utiliza programação orientada a objetos, com scripts em C# e emprega representações cromáticas para responder de forma intuitiva aos movimentos capturados. A base do software fundamenta-se em conceitos da goniometria, que estuda as amplitudes do corpo humano, e da cinesiologia, que se dedica ao estudo aprofundado dos movimentos humanos, analisando como os músculos e articulações trabalham em conjunto para produzir movimentos. Duas bibliotecas foram desenvolvidas para tornar o simulador mais eficiente. A primeira biblioteca, focada em cinesiologia, inclui 42 análises de movimentos articulares, cada uma acompanhada de animações que demonstram os movimentos e facilitam a compreensão das amplitudes articulares. Esta biblioteca emprega uma escala tonal de seis cores, variando do verde ao vermelho através de tons intermediários, para proporcionar uma identificação rápida e intuitiva tanto de desconfortos quanto de amplitudes máximas articulares. Na segunda biblioteca, voltada para a ergonomia de bicicletas de competição, ou Bike Fit, a análise utiliza uma escala de quatro cores. Os ângulos ideais para quatro tipos de bicicletas de competição são indicados em verde, e à medida que o ângulo se distancia do ideal, as cores transitam do verde para o vermelho, destacando assim os desvios dos posicionamentos mais confortáveis e eficientes. Esta tese tem como objetivo desenvolver uma ferramenta amplamente útil em diversas áreas, resultando em um software que possui características modeláveis e escaláveis. Esta estrutura flexível facilita a inclusão de novas bibliotecas para futuras análises de diferentes produtos, expandindo assim a capacidade de realizar avaliações ergonômicas mais abrangentes e eficazes. A ênfase em manter o software economicamente acessível e assegurar sua disponibilidade para um espectro mais amplo de usuários.

For decades, digital technologies have been explored as key tools for ergonomic analyses. In this context, the present doctoral thesis is dedicated to the development of a digital simulator for movement analysis. This simulator is characterized by being user-friendly, that is, easy to manipulate, offering a low-cost and accessible solution, making it a viable option for analyzing comfort and efficiency. The Kinect V.1 optical motion capture system from Microsoft was chosen as the motion capture tool, considering its accessibility and low cost. The software was developed on the Unity 3D platform, utilizing object-oriented programming with scripts in C# and employing chromatic representations to intuitively respond to captured movements. The software is based on concepts of goniometry, which studies the ranges of human motion, and kinesiology, which delves into the in-depth study of human movements, analyzing how muscles and joints work together to produce movements.Two libraries were developed to make the simulator more efficient. The first library, focused on kinesiology, includes 42 analyses of joint movements, each accompanied by animations that demonstrate the movements and facilitate the understanding of joint ranges. This library uses a six color tonal scale, ranging from green to red through intermediate shades, to provide quick and intuitive identification of both discomforts and maximum joint ranges. The second library, aimed at the ergonomics of competitive bicycles, or Bike Fit, uses a four-color scale for analysis. The ideal angles for four types of competitive bicycles are indicated in green, and as the angle deviates from the ideal, the colors transition from green to red, thus highlighting the deviations from the most comfortable and efficient positions. This thesis aims to develop a tool that is widely useful in various fields, resulting in software with modelable and scalable characteristics. This flexible structure facilitates the inclusion of new libraries for future analyses of different products, thereby expanding the capacity to conduct more comprehensive and effective ergonomic evaluations. Emphasis is placed on maintaining the software's economic accessibility and ensuring its availability to a broader spectrum of users.