A influência da utilização de um exoesqueleto passivo nos fatores de risco de lesões musculoesqueléticas durante tarefas industriais

Dissertação de mestrado em Engenharia HumanaNas sociedades industrializadas os problemas musculoesqueléticos têm aumentado progressivamente. De maneira a diminuir a incidência desta problemática têm surgido dispositivos auxiliares denominados de exoesqueletos. Neste âmbito, estudos prévios têm avaliado a influência dos exoesqueletos nos fatores de risco de Lesões Musculoesqueléticas Relacionadas com o Trabalho (LMERT). Contudo, grande parte desses avaliam estes equipamentos em tarefas simuladas em laboratório, existindo por isso alguma controvérsia relativamente ao seu uso em contextos reais de trabalho. Pelo exposto, o objetivo central desta dissertação é avaliar a influência de um exoesqueleto passivo nos fatores de risco de LMERT em tarefas industriais de flexão de tronco, numa indústria de fabricação de mobiliário em Portugal. Com esse propósito, recolheram-se dados qualitativos e quantitativos designadamente, psicofísicos, de avaliação postural, e eletromiográficos antes e durante a utilização de um exoesqueleto passivo de suporte lombar. Os resultados do estudo psicofísico sugerem que os trabalhadores ao utilizarem o exoesqueleto, apesar de considerarem que o equipamento reduz a força exercida pelas costas, os influencia negativamente na realização das tarefas. Estes sentem também desconforto na região do pescoço, ombros, região torácica, ancas e coxas. Os resultados de avaliação postural, obtidos através da técnica Rapid Entire Body Assessment (REBA), demostram que, de uma maneira geral, o nível de risco de LMERT se mantém com a utilização do exoesqueleto, comparativamente à realização da mesma tarefa sem a utilização do mesmo. Por fim, os resultados eletromiográficos demostram que com a utilização do exoesqueleto existe uma diminuição da atividade muscular entre 0,8% a 3,8% dos músculos das costas. Globalmente, os resultados obtidos apontam para que a utilização do exoesqueleto passivo usado neste estudo não diminuiu significativamente a exposição ao risco de LMERT. Contudo, também não se encontraram resultados que atestam o oposto. Desta forma, pode-se concluir que este exoesqueleto não é particularmente útil nas tarefas industriais testadas, uma vez que existe a alternância postural em ciclos curtos. Verificou-se também que para estas tarefas o exoesqueleto interfere na sua realização devido ao choque das hastes do equipamento em certos locais do posto de trabalho. Assim, a utilização deste equipamento deve ser orientada para contextos industriais em que as tarefas exijam a manutenção e/ou a repetição da flexão sagital do tronco, sem a realização de outros movimentos, como a rotação ou a inclinação lateral.The number of cases of musculoskeletal disorders has been progressively increasing specifically in industrialized societies. In order to reduce the incidence of musculoskeletal disorders, new auxiliary devices called exoskeletons have been introduced. Several studies have attempted to evaluate the impact of exoskeletons on Work-Related Musculoskeletal Disorders (WMSD) risk factors. However, most of these studies evaluated this type of equipment in simulated tasks set in a laboratory. Therefore, there is still some controversy regarding the use in real work context. With this dissertation, we aim to assess the effect of a passive exoskeleton on WMSDs risk factors in industrial trunk bending tasks in a furniture manufacturing industry in Portugal. For this purpose, qualitative and quantitative data were collected - namely psychophysical, postural assessment, and electromyographic data before and during the use of a passive back support exoskeleton. The psychophysical results suggest that workers wearing the exoskeleton, it negatively influences during the tasks, even though workers considered that the equipment reduced the strain on their backs. Moreover, workers reported they felt discomfort in the neck, shoulders, thoracic, hip and thigh regions. Overall, the results of postural assessment, obtained through the Rapid Entire Body Assessment technique (REBA), showed that the WMSD risk level remains with the use of the exoskeleton compared to performing the same task without using it. Finally, the electromyographic results demonstrated that with the use of the exoskeleton there is a decrease in muscle activity between 0.8% and 3.8% of the back muscles. Globally, the results showed that the use of passive exoskeletons does not significantly decrease exposure to the WMSD risk. Although were not found results that prove the opposite. In conclusion, the exoskeleton used in this study is not particularly useful in the assessed industrial tasks since there is alternation of postures in short cycles. Moreover, for these tasks, the exoskeleton interferes with the accomplishment of it due to the contact/shock of the equipment bars with certain workstation locations. Thus, the use of this equipment will be more suitable to industrial contexts where tasks require the maintenance and/or repetition of the sagittal trunk flexion, without performing other movements, such as rotation or lateral inclination. Thus, it seems that the use of this equipment will be more suitable for specific tasks where there is trunk flexion for long periods and/or repetitive flexion without other movements, such as rotation or inclination of the trunk

Ergonomics and human factors as a requirement to implement safer collaborative robotic workstations: a literature review

There is a worldwide interest in implementing collaborative robots (Cobots) to reduce work-related Musculoskeletal Disorders (WMSD) risk. While prior work in this field has recognized the importance of considering Ergonomics & Human Factors (E&HF) in the design phase, most works tend to highlight workstations’ improvements due to Human-Robot Collaboration (HRC). Based on a literature review, the current study summarises studies where E&HF was considered a requirement rather than an output. In this article, the authors are interested in understanding the existing studies focused on Cobots’ implementation with ergonomic requirements, and the methods applied to design safer collaborative workstations. This review was performed in four prominent publications databases: Scopus, Web of Science, Pubmed, and Google Scholar, searching for the keywords ‘Collaborative robots’ or ‘Cobots’ or ‘HRC’ and ‘Ergonomics’ or ‘Human factors’. Based on the inclusion criterion, 20 articles were reviewed, and the main conclusions of each are provided. Additionally, the focus was given to the segmentation between studies considering E&HF during the design phase of HRC systems and studies applying E&HF in real-time on HRC systems. The results demonstrate the novelty of this topic, especially of the real-time applications of ergonomics as a requirement. Globally, the results of the reviewed studies showed the potential of E&HF requirements integrated into HRC systems as a relevant input for reducing WMSD risk.This work has been supported by FCT–Fundação para a Ciência e Tecnologia and MIT Portugal Program under the doctoral Grant SFRH/BD/151365/2021. This work has been also supported by NORTE-06-3559-FSE-000018, integrated in the invitation NORTE-59-2018-41, aiming the Hiring of Highly Qualified Human Resources, co-financed by the Regional Operational Programme of the North 2020, thematic area of Competitiveness and Employment, through the European Social Fund. Additionally, has been also supported by FCT within the Project “I-CATER–Intelligent robotic Coworker Assistant for industrial Tasks with an Ergonomics Rationale”, Ref. PTDC/EEIROB/3488/2021, and within R&D Units Project Scope: UIDB/00319/2020

Portuguese Air Force research, Development and Innovation Centre (CIDIFA) : RD&I in the area of Autonomous Unmanned Aerial Systems

Perceções e Política num Mundo de Drones Com um número crescente de Estados a recorrem ao emprego de veículos aéreos não-tripulados, ou drones, existe a necessidade de efetuar-se uma avaliação abrangente sobre a eficácia desta tecnologia. Os políticos ocidentais elogiam frequentemente os drones pela sua exatidão e precisão. Na verdade, podem ser ambas, mas o seu uso também tem consequências significativas e de grande impacto para as sociedades dos países onde são empregues. Este artigo justifica a adoção de uma abordagem mais abrangente que tenha em mente a dimensão política envolvente ao recurso a drones e, em particular, como eles são percecionados pelas comunidades dos países onde são empregues. Há a necessidade de olhar para além das narrativas de exatidão, precisão e ausência de risco. Também é necessário estar vigilante, de forma a questionar os políticos sobre o porquê da utilização de drones em determinadas situações. Por fim, deve-se estar consciente das consequências mais amplas - por vezes negativas – junto das comunidades dos países onde são empregues, a bem da defesa do Estado de Direito e da democracia no país que deles se socorre.É Difusão, não é Proliferação de Drones! Um Impacto (Sobretudo) Positivo na Segurança do Sul Global O argumento central é que o conceito de proliferação de drones é um termo inadequado. Os drones estão a difundir-se rápida e globalmente, sendo errado qualificar a priori a sua exportação ou desenvolvimento (mesmo os armados) como algo de ilegal ou negativo para a segurança global. Os drones podem ser uma forma de abordar nacionalmente o problema das vastas áreas fronteiriças remotas e desgovernadas usadas por insurgentes e pelo crime organizado como refúgios seguros, contrariando a argumentação que legitima o uso ou mesmo o abuso de ataques com drones por parte dos EUA e outros países. Em qualquer caso, dada a natureza desta tecnologia de dupla utilização, os riscos do seu uso indevido não podem ser evitados. Seria muito melhor concentrar esforços não na limitação da difusão mas na criação de um regime global que definisse o emprego de drones militares por parte dos Estados, em desenvolver contramedidas contra seu uso indevido por atores não-estatais, bem como a proibição de máquinas de matar totalmente autónomas.Drones, Tecnologia e a Normalização do Excecionalismo na Segurança Internacional Contemporânea O artigo foca-se na normalização e institucionalização de medidas de segurança (que antes eram excecionais) e os correspondentes desafios aos fundamentos constitucionais das democracias ocidentais. Argumenta-se que os mecanismos de responsabilização jurídica e política são crescentemente postos em causa pelos desenvolvimentos tecnológicos, com inerente impacto nas práticas securitárias. Os desenvolvimentos tecnológicos ocorrem a um ritmo bem mais elevado do que os necessários ajustamentos jurídicos e constitucionais, e este desajustamento pode ser critico.Visibilidade e Política: Uma Leitura Arendtiana da Política de Emprego dos Drones pelos Estados Unidos Este artigo analisa as ligações cruciais que existem entre drones enquanto equipamentos tecnológicos letais, visibilidade, e a possibilidade da política. Com base nos pressupostos fundamentais de Hannah Arendt relativamente à política, à segurança e às sociedades modernas, problematiza-se as implicações políticas da utilização de drones. Esta leitura é articulada através do conceito de visibilidade, enquanto referência crítica para analisar a forma como as políticas de segurança são geridas politicamente. Sugere-se que os drones têm atuado como um instrumento de dupla invisibilidade, tanto para os que vivem nos contextos em que os drones são usados, como para quem eles são usados. As consequências desta invisibilidade para a vida política e para a prática da segurança são também discutidas à luz da política seguida pela administração Obama.Reflexos do Amanhã: a Ascensão da Guerra Aérea Autónoma Embora o futuro não possa ser previsto, é obrigatório exercer uma visão prospetiva de longo prazo com o objetivo de capturar as tendências importantes no ambiente de segurança, por forma a melhorar compreensão da natureza e do caráter da guerra futura, ajudando assim, na definição da estratégia, no planeamento de defesa e operacional. Ao longo da curta história do Poder Aéreo temos assistido a uma mudança da relação do homem com a máquina. Este ensaio irá debruçar-se sobre o estado atual destas tendências, explorando argumentos concorrentes, a fim de demonstrar o potencial de mudança para um novo paradigma militar. A análise da autonomia e dos principais fatores potenciadores do desenvolvimento e emprego de sistemas autónomos será confrontada com os desafios e as implicações dos sistemas autónomos letais. Isso irá destacar as implicações de sistemas autónomos em tipologias de missão específicas, permitindo assim antecipar a regulação do seu desenvolvimento e emprego. A principal tese apresentada enfatiza a necessidade de aproveitar os benefícios imediatos proporcionados pela colaboração homem-máquina, enquanto uma análise mais aprofundada deve ser iniciada antes de abraçar por completo os modelos operacionais autónomos.O Centro de Investigação, Desenvolvimento e Inovação da Força Aérea Portuguesa: Investigação, Desenvolvimento e Inovação na Área dos Sistemas Aéreos Autónomos Não-Tripulados Descreve-se, neste artigo, o programa de investigação, desenvolvimento e inovação (ID&I) que a Força Aérea Portuguesa, através do seu Centro de Investigação, Desenvolvimento e Inovação (CIDIFA), vem desenvolvendo, desde 2006, no domínio dos Sistemas Aéreos Autónomos Não-Tripulados. Em particular, são focados os aspetos relacionados com a operacionalização deste tipo de tecnologia, no contexto daquele Ramo das Forças Armadas, para utilização no âmbito da vigilância marítima e da busca e salvamento. Tendo em conta a grande extensão do domínio marítimo Português, bem como a sua importância a nível económico, torna-se prioritário proceder à sua vigilância e monitorização, atividades que, tendo em conta as caraterísticas dos dispositivos UAS, podem ser levadas a cabo, de modo altamente flexível e eficiente, utilizando este tipo de tecnologia. Em conformidade, considera-se da maior prioridade que as nossas Forças Armadas e, em particular, a Força Aérea e a Marinha, venham a utilizar estes sistemas para a vigilância e a monitorização do Espaço Marítimo Português, em complemento dos atuais meios tripulados. Mostra-se que o programa acima referido atingiu já níveis de maturação tecnológica muito elevados, o que lhe permitirá, a nível nacional e em colaboração com a Base Tecnológica e Industrial de Defesa, liderar o processo global envolvendo todas as valências conducente à industrialização daqueles sistemas.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

PRODUTIVIDADE E QUALIDADE FISIOLÓGICA DE SEMENTES DE MILHO-PIPOCA SUBMETIDO À APLICAÇÃO FOLIAR DE MOLIBDÊNIO

The goal of this work was to evaluate the effects of molybdenum increasing doses in popcorn crop, aiming to increasing the nutrient content in seeds, the influence of seed physiological quality and the crop yield.  A field experiment was performed in a randomized block design, with four replications of seven doses of molybdenum (0, 50, 100, 200, 400, 800 and 1600 g ha-1). The doses of 0, 50, 100, 200 and 400 g ha-1 were applied 15 days after seedling emergence (DAE), the dose of 800 g ha-1 were applied in three portions as following: 400 g at 15 DAE, 200 g at 20 days and 200 g at 25 DAE; and the dose of 1600 g ha-1 in four equal portions of 400 g at 15, 20, 25 and 30 DAE. Yield components, nutrient content in leaves and seeds, and the seed physiological quality of popcorn were evaluated. The molybdenum content in leaves and seeds were influenced by the application of this micronutrient, reaching maximum values with the higher dose. The total number of seeds per plot and the yield were also influenced by molybdenum application, reaching maximum values of 21448 seeds and 4250 kg ha-1, with the doses of 680 g ha-1 and 1600 g ha-1, respectively. Molybdenum doses up to 1600 g ha-1 did not change the physiological quality of popcorn seeds.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de doses crescentes de molibdênio na cultura do milho-pipoca, visando aumentar o teor deste nutriente nas sementes, a influência na qualidade fisiológica das sementes e a produtividade da cultura. Foi conduzido um experimento em campo, no delineamento de blocos ao acaso, com quatro repetições e sete doses de molibdênio (0, 50, 100, 200, 400, 800 e 1600 g ha-1). As doses de 0, 50, 100, 200 e 400 g ha-1, foram aplicadas de uma só vez aos 15 dias após emergência das plântulas, (DAE); a dose de 800 g ha-1 foi aplicada em três parcelas, sendo 400 g aos 15 DAE, 200 g aos 20 DAE e 200 g aos 25 DAE e a dose de 1600 g ha-1 parcelada em quatro vezes iguais de 400 g ha-1 aos 15, 20, 25 e 30 DAE. Foram avaliados os componentes de produtividade, os teores dos nutrientes nas folhas e nas sementes e a qualidade fisiológica das sementes do milho-pipoca. O teor de molibdênio nas folhas e nas sementes foram influenciados pela aplicação deste micronutriente, atingindo valores máximos com a maior dose aplicada. O número total de sementes por parcela e a produtividade também foram influenciados pela aplicação de molibdênio atingindo valores máximos de 21448 sementes e 4250 kg ha-1, com as doses de 680 g ha-1 e 1600 g ha-1, respectivamente. Doses de molibdênio até 1600 g ha-1 não alterou a qualidade fisiológica das sementes de milho-pipoca

Decision-making framework for implementing safer human-robot collaboration workstations: system dynamics modeling

Human-Robot Collaboration (HRC) systems are often implemented seeking for reducing risk of Work-related Musculoskeletal Disorders (WMSD) development and increasing productivity. The challenge is to successfully implement an industrial HRC to manage those factors, considering that non-linear behaviors of complex systems can produce counterintuitive effects. Therefore, the aim of this study was to design a decision-making framework considering the key ergonomic methods and using a computational model for simulations. It considered the main systemic influences when implementing a collaborative robot (cobot) into a production system and simulated scenarios of productivity and WMSD risk. In order to verify whether the computational model for simulating scenarios would be useful in the framework, a case study in a manual assembly workstation was conducted. The results show that both cycle time and WMSD risk depend on the Level of Collaboration (LoC). The proposed framework helps deciding which cobot to implement in a context of industrial assembly process. System dynamics were used to understand the actual behavior of all factors and to predict scenarios. Finally, the framework presented a clear roadmap for the future development of an industrial HRC system, drastically reducing risk management in decision-making.This work was supported by European Structural and Investment Funds in the FEDER component, through the Operational Competitiveness and Internationalization Programme (COMPETE 2020) [Project n◦ 39479; Funding Reference: POCI-01-0247-FEDER-39479] and by FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia within the R&D Units Project Scope: UIDB/00319/202

Digitalization of musculoskeletal risk assessment in a robotic-assisted assembly workstation

The ergonomic assessment of adopted working postures is essential for avoiding musculoskeletal risk factors in manufacturing contexts. Several observational methods based on external analyst observations are available; however, they are relatively subjective and suffer low repeatability. Over the past decade, the digitalization of this assessment has received high research interest. Robotic applications have the potential to lighten workers’ workload and improve working conditions. Therefore, this work presents a musculoskeletal risk assessment before and after robotic implementation in an assembly workstation. We also emphasize the importance of using novel and non-intrusive technologies for musculoskeletal risk assessment. A kinematic study was conducted using inertial motion units (IMU) in a convenience sample of two workers during their normal performance of assembly work cycles. The musculoskeletal risk was estimated according to a semi-automated solution, called the Rapid Upper Limb Assessment (RULA) report. Based on previous musculoskeletal problems reported by the company, the assessment centered on the kinematic analysis of functional wrist movements (flexion/extension, ulnar/radial deviation, and pronation/supination). The results of the RULA report showed a reduction in musculoskeletal risk using robotic-assisted assembly. Regarding the kinematic analysis of the wrist during robotic-assisted tasks, a significant posture improvement of 20–45% was registered (considering the angular deviations relative to the neutral wrist position). The results obtained by direct measurements simultaneously reflect the workload and individual characteristics. The current study highlights the importance of an in-field instrumented assessment of musculoskeletal risk and the limitations of the system applied (e.g., unsuitable for tracking the motion of small joints, such as the fingers).This work was supported by NORTE-06-3559-FSE-000018, integrated in the invitation NORTE-59-2018-41, aiming the Hiring of Highly Qualified Human Resources, co-financed by the Regional Operational Programme of the North 2020, thematic area of Competitiveness and Employment, through the European Social Fund (ESF). This work was also supported by FCT–Fundação para a Ciência e Tecnologia within the R&D Units Project Scope: UIDB/00319/2020

MAMMALS IN PORTUGAL : A data set of terrestrial, volant, and marine mammal occurrences in P ortugal

Mammals are threatened worldwide, with 26% of all species being includedin the IUCN threatened categories. This overall pattern is primarily associatedwith habitat loss or degradation, and human persecution for terrestrial mam-mals, and pollution, open net fishing, climate change, and prey depletion formarine mammals. Mammals play a key role in maintaining ecosystems func-tionality and resilience, and therefore information on their distribution is cru-cial to delineate and support conservation actions. MAMMALS INPORTUGAL is a publicly available data set compiling unpublishedgeoreferenced occurrence records of 92 terrestrial, volant, and marine mam-mals in mainland Portugal and archipelagos of the Azores and Madeira thatincludes 105,026 data entries between 1873 and 2021 (72% of the data occur-ring in 2000 and 2021). The methods used to collect the data were: live obser-vations/captures (43%), sign surveys (35%), camera trapping (16%),bioacoustics surveys (4%) and radiotracking, and inquiries that represent lessthan 1% of the records. The data set includes 13 types of records: (1) burrowsjsoil moundsjtunnel, (2) capture, (3) colony, (4) dead animaljhairjskullsjjaws, (5) genetic confirmation, (6) inquiries, (7) observation of live animal (8),observation in shelters, (9) photo trappingjvideo, (10) predators dietjpelletsjpine cones/nuts, (11) scatjtrackjditch, (12) telemetry and (13) vocalizationjecholocation. The spatial uncertainty of most records ranges between 0 and100 m (76%). Rodentia (n=31,573) has the highest number of records followedby Chiroptera (n=18,857), Carnivora (n=18,594), Lagomorpha (n=17,496),Cetartiodactyla (n=11,568) and Eulipotyphla (n=7008). The data setincludes records of species classified by the IUCN as threatened(e.g.,Oryctolagus cuniculus[n=12,159],Monachus monachus[n=1,512],andLynx pardinus[n=197]). We believe that this data set may stimulate thepublication of other European countries data sets that would certainly contrib-ute to ecology and conservation-related research, and therefore assisting onthe development of more accurate and tailored conservation managementstrategies for each species. There are no copyright restrictions; please cite thisdata paper when the data are used in publications.info:eu-repo/semantics/publishedVersio