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Wenn das Menschmodell mit den Muskeln spielt

Arbeitswissenschaftler der TU Chemnitz untersuchen mit einem neu entwickelten Laborversuchsstand, wie einzelne Bewegungen den Körper beanspruchen

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Jens Mühlstedt, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Arbeitswissenschaft, bereitet im Labor den Versuch vor, bei dem die Bewegungen ganz bestimmter Körperteile genau analysiert werden. Probandin ist TU-Studentin Isabell Grundmann, den Versuch leitet Doreen Bartel (r.). Foto: Wolfgang Thieme

Muskeln, Knochen und Gelenke sind gefragt, wenn ein Mensch sich bewegt - etwa dann, wenn ein Arbeiter in einer Fabrik Werkstücke auspackt und bearbeitet. Nach einer längeren Arbeitszeit wird der Mensch müde, sein Körper spürt die physische Belastung und verlangt nach einer Pause. Um diese Beanspruchung durch körperliche Arbeit zu messen, hat die Professur Arbeitswissenschaft der TU Chemnitz einen neuen Laborversuchsstand errichtet. Ziel ist die Entwicklung eines Bewertungsverfahrens, das in digitale Menschmodelle einfließen kann. Dies sind Softwarewerkzeuge, die Konstrukteure und Planer bei der ergonomischen Gestaltung nutzen.

"Unsere Probanden sind vor allem Studenten. Dabei kommt es uns im Moment nicht darauf an, möglichst viele Probanden zu untersuchen, sondern mit wenigen mehrere verschiedene Versuche durchzuführen", berichtet Jens Mühlstedt, Promovend an der Professur Arbeitswissenschaft. Die Probanden müssen an dem Laborversuchsstand bestimmte Körperteile bewegen - einen einzelnen Arm, den Unterschenkel, das ganze Bein. Die Aktivität der Muskeln der Testperson messen die Wissenschaftler mittels Elektromyografie. "Die Elektromyografie ist die einzige Möglichkeit zur direkten muskulären Beanspruchungsmessung und eignet sich für vergleichsweise kurze Bewegungen besonders gut", erklärt Mühlstedt. Dazu werden den Testpersonen Elektroden auf die Haut geklebt, die den Strom messen, der bei jeder Muskelbeanspruchung entsteht. Aus den Messwerten leiten die Arbeitswissenschaftler die körperliche Beanspruchung ab. Das Ziel der Forschung ist die Übertragung der Messungen in digitale Menschmodelle. "Die Analysemethoden, die in den Systemen derzeit zum Einsatz kommen, stammen aus einer Zeit, in der es noch viel weniger Rechentechnik gab, und könnten auch noch mit Papier und Bleistift berechnet werden", sagt Mühlstedt und ergänzt: "Wir wollen jetzt eine neue und viel genauere Methode entwickeln, die erstmals die heute vorhandene Rechentechnik ausnutzt."

Zunächst entwickeln die Chemnitzer Wissenschaftler die grundlegenden Methoden des Bewertungsverfahrens. Das Projekt "Arbeits-Belastungs-Index zur ergonomischen Bewertung mit digitalen Menschmodellen" (ARBEX) ist Teil des Verbundprojektes "System zur Bewegungssynthese für digitale Menschmodelle" (eMAN), das von der der Sächsischen Aufbaubank seit April 2009 bis Ende 2010 gefördert wird. Partner der Professur Arbeitswissenschaft im Projekt eMAN sind die Professur Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung, das Institut für Mechatronik an der TU Chemnitz und die Firma imk automotive GmbH, die das Projekt auch koordiniert. Ziel ist es, Bewegungsmodelle des Menschen für die Digitale Fabrik zur Verfügung zu stellen. Dabei verfolgen die Wissenschaftler den Ansatz, Bewegungen nicht durch einzelne Schlüsselbilder einzugeben, sondern ein System zu entwickeln, das die Bewegungen, die zur Abarbeitung einer Aufgabe nötig sind, selbstständig generieren kann. Ein solcher Arbeitsvorgang ist beispielsweise die Entnahme eines Werkstücks aus einer Kiste, der Transport zur Werkbank oder die Platzierung in gegebener Position. "Um das Verhalten des Menschen bei derartigen Bewegungen zu erforschen, sind noch viele Versuche notwendig, die die Komplexität des Menschen aufschlüsseln sollen", sagt Mühlstedt.

Weitere Informationen erteilt Jens Mühlstedt, Telefon 0371 531-36464, E-Mail jens.muehlstedt@mb.tu-chemnitz.de.

Katharina Thehos
10.05.2010

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