KI für Sensoranzüge: mehr Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz

Das DFKI und Hitachi haben gemeinsam eine KI-basierte Technologie entwickelt, die Arbeitsabläufe erfasst und diese hinsichtlich Effizienz, Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz optimiert. Das System erkennt und quantifiziert in Echtzeit die physische Beanspruchung und informiert Nutzer über Fehlhaltungen.

In einer Gesellschaft, in der Fachkräfte knapp werden und die Rekrutierung neuer Arbeitskräfte immer schwieriger wird, ist die Bewahrung der Arbeitskraft Werktätiger bedeutender denn je – nicht nur in der Fertigungs- und Instandhaltungsindustrie. Themen wie präventive Gefahrenvermeidung und Gesundheitsschutz, vor allem von Arbeitnehmern in der Produktion und Instandhaltung, rücken zunehmend in den Vordergrund.

Die genaue Analyse der körperlichen Belastung trägt entscheidend dazu bei, die Sicherheit der Arbeitenden zu erhöhen und ihre Gesundheit zu schützen. Herkömmliche Ansätze verwenden hierfür stationäre Kameras, welche die Aktivitäten der Arbeiter erkennen und aufzeichnen. Dieses Vorgehen gewährleistet jedoch keine quantitative und stabile Beurteilung der physischen Belastungen: Kameras sind in ihrem Messbereich begrenzt, bei Aufnahmen in Produktionsstätten oder Außenanlagen gibt es häufig tote Winkel, in denen die Bewegungsprofile des Arbeitnehmers nicht oder nur teilweise aufgezeichnet werden. 

Um dieses Problem zu lösen, hat das DFKI gemeinsam mit Hitachi eine neue KI-basierte Technologie entwickelt, welche die Bewegungsdaten eines Arbeiters über ein "Wearable"-System, einen mit Sensoren ausgestatteten Anzug, direkt am Körper aufzeichnet und die physische Belastung erkennt und auswertet. Die Technologie basiert auf einer zuvor von Hitachi und dem DFKI entwickelten KI, die manuelle Bewegungsabläufe, beispielsweise das Anziehen einer Schraube, erfasst und durch entsprechendes Feedback menschliche Fehler vermeidet. Zur Erfassung der Daten wurden zunächst Armbandsensoren und Eyetracking-Brillen genutzt. 2019 kommt dafür ein Sensoranzug zum Einsatz.

Die Kombination der von Hitachi entwickelten Technologie zur Aktivititätserkennung und der vom DFKI entwickelten KI zeichnet sich aus durch:

1. Direkte Messung von Körperbewegungen bei verschiedenen Tätigkeiten und Quantifizierung der körperlichen Belastungen: Sensoren messen direkt am Körper die Bewegungen von über 30 Körperteilen. Diese sind notwendig, um grundlegende menschliche Handlungen zu erkennen. Die KI hat bereits im Voraus Statuserkennungsmodelle für jeden Teil des menschlichen Körpers erlernt, nun analysiert sie die gesammelten Daten und erkennt die Charakteristika bestimmter Handlungsschritte, indem sie die Körperteilpositionen kombiniert. Dies ermöglicht eine Quantifizierung der physischen Belastung unter Verwendung einer Zeitreihenanalyse auf der Basis von Deep Learning (mehr zu medizinischer Software auf der MEDICA 2018).

2. Abschätzung der physischen Belastung in Echtzeit und zur Darstellung von Unterschieden zwischen einer korrekten und der falschen Arbeitshaltung: Durch den automatischen Abgleich der Bewegungsdaten eines Arbeiters mit denen eines Modellarbeiters identifiziert die KI spezifische Unterschiede in den Bewegungen. Anschließend erhält der Arbeiter eine Auswertung seiner Bewegungsabläufe, die auf Körperteile mit erhöhter Belastung hinweist.

Hitachi und das DFKI werden die neu entwickelte KI-Lösung zur Unterstützung bei der Arbeit und zur Prävention gefährlicher Verhaltensweisen einsetzen. Davon profitiert nicht nur die Sicherheit und Gesundheit von Arbeitnehmern, auch die Ausbildung von Produktionsmitarbeitern wird dahingehend optimiert. Darüber hinaus wollen die Partner ein effizienteres und sicheres Arbeitsumfeld schaffen, indem sie zur Verbesserung der Produktivität beitragen und sich dabei auf bereits entwickelte KI zur Aktivitätserkennung stützen.

COMPAMED.de; Quelle: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, DFKI