基于生物力学的肌肉骨骼疲劳评估方法

来源：中国安全科学学报杂志2025年第8期北京时间：

作者：和杰花, 王益艳, 毛颖, 佟瑞鹏

单位：中国矿业大学(北京) 应急管理与安全工程学院, 北京 100083

摘要：为有效预防作业过程中因疲劳累积引发的工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs),提出一种融合计算机视觉与生物力学建模的作业疲劳量化评估方法。该方法基于MMPose模型提取作业人员的三维姿态数据,并结合OpenSim平台建立个体化肌肉骨骼模型,实现完整作业周期动作的重建与肌肉负荷模拟。通过计算关键关节的反作用力与肌肉激活水平,构建关节与肌肉的疲劳指数模型,系统分析腰椎区域在典型弯腰搬运任务中的疲劳演化过程。结果表明:在典型弯腰搬运任务中,L5—S1关节及其相关的多裂肌群呈现出显著的疲劳累积特征,部分肌群存在左右侧疲劳不对称现象,深层稳定肌与核心肌群共同参与姿势维持与负荷响应。该方法能够动态追踪作业过程中的疲劳变化,识别疲劳高风险部位,适用于动态、高负荷作业场景下的疲劳风险预警。

关键词：生物力学,工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs),肌肉疲劳,累积疲劳,OpenSim

基金资助：国家自然科学基金资助(52074302)