Głównym celem projektu jest opracowanie i wykonanie interaktywnej aplikacji do badania sytuacji wypadkowych w przemyśle metalowym dla potrzeb profilaktyki wypadkowej oraz do prowadzenia szkoleń wyrabiających prawidłowe nawyki wśród operatorów obsługujących obrabiarki do skrawania metali. Aplikacja wykonana zostanie z zastosowaniem nowych rozwiązań wykorzystujących technikę rzeczywistości wirtualnej, które osobie zanurzonej w środowisku wirtualnym dadzą wrażenie uczestniczenia w symulowanym procesie skrawania i w odtwarzanej w wirtualnym środowisku pracy sytuacji wypadkowej.
W 1. etapie projektu przeprowadzono analizę typowych sytuacji wypadkowych występujących w przemyśle metalowym. Następnie uwzględniając zidentyfikowane przyczyny i opisy wypadków oraz analizę narzędzi do wykonania wirtualnego środowiska pracy, opracowano ogólną koncepcję komputerowego narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Sformułowano wytyczne dotyczące sposobu wykonania tego narzędzia, a także ustalono i opisano metodę funkcjonowania oprzyrządowania zewnętrznego (inforękawic, infohełmu, systemu śledzenia) połączonego z tym narzędziem w celu zapewnienia interaktywnej komunikacji użytkownika (operatora) z wirtualnym środowiskiem pracy.
Natomiast w 2 etapie projektu, na podstawie opracowanej koncepcji, wykonano komputerowe wirtualne środowisko pracy do symulacji obsługi tokarki w warsztacie mechanicznym. Środowisko to składa się z trójwymiarowych komputerowych modeli obiektów, które w zależności od usytuowania ich względem miejsca pracy operatora tokarki (użytkownika interaktywnego narzędzia), podzielono na obiekty pierwszego i drugiego planu.
Komputerowe obiekty pierwszego planu to obiekty środowiska pracy znajdujące się w strefie pracy użytkownika, takie jak tokarka TUK-40 oraz wyposażenie tego stanowiska pracy, tj.: skrzynie z półproduktami i odpadami, parawan, klucz trzpieniowy, podest drewniany itp. Obiekty te wykonano w sposób realistyczny z uwzględnieniem kolorystyki oraz odpowiedniej wielkości, tak aby ich obraz był jak najbardziej zbliżony do wyglądu ich odpowiedników w rzeczywistym środowisku pracy (Fot. 1.).


Fotografia.1. Komputerowo generowany widok stanowiska tokarki do interaktywnej jej symulacji
Natomiast obiektami drugiego planu są elementy środowiska pracy umieszczone w pewnej odległości od miejsca lokalizacji użytkownika interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Obiekty te wykonano mniej szczegółowo, ale z zachowaniem kolorów właściwych dla poszczególnych elementów obiektów oraz z zachowaniem odpowiednich proporcji, kształtów i konturów. Wykorzystując tak stworzone komputerowe obiekty pierwszego i drugiego planu wykonano wirtualne środowisko pracy w warsztacie mechanicznym (Fot. 2.)



Fotografia.2. Widok z góry komputerowo generowanego środowiska pracy w warsztacie mechanicznym
Obiekty pierwszego i drugiego planu wykonano w programie 3Ds Max firmy AutoDesk, a następnie całe złożone z tych obiektów środowisko warsztatu mechanicznego przeniesiono do programu Quest 3D VR Edition firmy Act-3D. Na tej podstawie w trzecim etapie projektu będzie wykonane komputerowe narzędzie do interaktywnej symulacji obsługi tokarki.
W ramach 2. etapu, na podstawie sformułowanych w poprzednim etapie założeń i wytycznych, opracowano dwa scenariusze działania interaktywnego narzędzia komputerowego do symulacji obsługi tokarki. W pierwszym scenariuszu szczegółowo ujęto parametry wirtualnego środowiska pracy w którym użytkownik będzie mógł się poruszać i obsługiwać wirtualnie tokarkę. W scenariuszu tym opisano również elementy otoczenia środowiska i rozmieszczenia w nim stanowisk pracy, w tym tokarki TUK-40. Ponadto opisano czynności, jakie będzie mógł wykonywać użytkownik podczas symulowanej obsługi tokarki oraz sposób uruchamiania tego narzędzia. W scenariuszu przedstawiono również obiekty aktywne wirtualnego środowiska pracy, które będą mogły być poruszane, przenoszone lub przyciskane przez użytkownika podczas symulacji.
Natomiast w drugim scenariuszu opisano szczegółowo okoliczności powstawania zdarzeń wypadkowych, które inicjowane będą (w określonych warunkach) podczas obsługi wirtualnej tokarki. Będą to następujące zdarzenia wypadkowe: wyrzut klucza trzpieniowego pozostawionego w uchwycie tokarskim po uruchomieniu obrotów wrzeciona, uderzenie pracownika przez wyrzucony przedmiot obrabiany, pochwycenie części ciała pracownika przez ruchomy uchwyt tokarski lub śrubę pociągową. W scenariuszu tym opisano również sposób prezentacji tych zdarzeń, rodzaj wirtualnego urazu jaki odniósł użytkownik narzędzia oraz dostępne środki zapobiegawcze. Opisy środowiska pracy, jego wyposażenia oraz stanowisk pracy zawarte w scenariuszach opracowano wykorzystując szczegółową dokumentację szkicową i fotograficzną zebraną podczas wizyt w zakładzie mechanicznym. Wymienione scenariusze oraz wykonane wirtualne środowisko pracy warsztatu mechanicznego będą wykorzystane w 3. etapie projektu do stworzenia komputerowego narzędzia do interaktywnej symulacji obsługi tokarki.

Liczba wypadków przy pracy wciąż utrzymuje się na wysokim poziomie, powodując zarówno duże koszty społeczne, jak i straty pracodawców przyczyniające się do wzrostu kosztów produkcji. Ograniczenie liczby tych wypadków może nieść ze sobą bardzo wymierne korzyści zarówno dla przedsiębiorstw, jak również w skali ogólno-krajowej. Rekonstrukcja przebiegu wypadków przy pracy oraz analiza ich skutków pomaga w zrozumieniu przyczyny ich powstawania, co ma duże znaczenie przy określaniu sposobów zapobiegania występowaniu podobnych zdarzeń w przyszłości. Działanie to może wspomagać również pracę inspektorów Państwowej Inspekcji Pracy oraz może być wykorzystywane przy orzecznictwie sądowym.
Podstawowym założeniem wykorzystania metod komputerowych rekonstrukcji wypadków jest dążenie do odtworzenia rzeczywistej sytuacji wypadkowej przy pomocy symulacji komputerowej. Dzięki numerycznemu modelowaniu zjawisk fizycznych możliwe jest odtworzenie rzeczywistego biegu wydarzeń, jego skutków oraz przyczyn na drodze czysto naukowej, opierającej się na powszechnych prawach fizyki. Metody symulacji komputerowej stanowią więc bardzo dobre narzędzie wykorzystywane zarówno do pomocy przy rozstrzyganiu kwestii spornych (np. ustalanie winy w procesie sądowym), jak i na drodze do poprawy bezpieczeństwa i ograniczenia liczby wypadków. Są one od lat z powodzeniem wykorzystywana jest do rekonstrukcji przebiegu wypadków samochodowych
Celem zadania jest opracowanie metody rekonstrukcji wypadków przy pracy przy wykorzystaniu metod numerycznych. Założenia tej metody bazują na odtworzeniu przy pomocy symulacji komputerowej rzeczywistej sytuacji związanej z wypadkiem. Odwzorowanie ciągu zdarzeń związanych z wypadkiem wiąże się z przygotowaniem modeli komputerowych wszystkich przedmiotów i osób biorących udział w zdarzeniu i zastosowaniem w stosunku do nich praw mechaniki opisujących rzeczywisty świat. W wyniku uzyskać można przebieg zdarzeń, a również oszacować wielkości fizyczne takie jak siły, prędkości, czy przyspieszenia, co prowadzi do oceny obrażeń bądź zniszczeń. To jak wiernie wynik symulacji odpowiadał będzie sytuacji rzeczywistej zależy od dokładności użytych procedur numerycznych, ale przede wszystkim od jakości przygotowanych modeli i dokładności odwzorowania warunków początkowych symulacji. To z kolei wiąże się z możliwie dokładną znajomością wszystkich szczegółów z miejsca wypadku oraz parametrów fizycznych obiektów biorących w nim udział.
W trakcie realizacji zadania, jako narzędzie do prowadzenia symulacji zdecydowano się wykorzystać pakiet oprogramowania Madymo opracowany przez firmę TASS-Safe. Oprogramowanie to wykorzystuje metodę układów wieloczłonowych (Multi-Body). Metoda ta polega na odtwarzaniu symulowanych obiektów łańcuchami ciał sztywnych połączonych w pary kinematyczne. Zarówno same ciała, jak i połączenia kinematyczne opisane są poprzez szereg parametrów fizycznych umożliwiających rozwiązanie równań ruchu całego układu. W porównaniu z konkurencyjną metodą elementów skończonych (Finite Element Method), metoda układów wieloczłonowych charakteryzuje się znacznie krótszym czasem obliczeń, wymaga mniej szczegółowych danych wejściowych, a tworzenie symulacji przebiegu wypadku jest mniej czasochłonne i kosztowne. Ponadto zalety pakietu Madymo zostały potwierdzone przy rekonstrukcji wypadków samochodowych prowadzonych w wielu ośrodkach na świecie. Pakiet ten, wraz z komputerowymi modelami ludzi i manekinów, wykorzystywany jest również do symulowania i rekonstrukcji przebiegu testów zderzeniowych (crash-test) przez największe koncerny motoryzacyjne.
Do potrzeb tworzonych rekonstrukcji wypadków przy pracy, z biblioteki modeli człowieka pakietu Madymo wybrano model pieszego, przystosowany do odwzorowania ogólnej kinematyki ciała człowieka oraz zagadnień specyficznych dla sytuacji uderzenia człowieka przez samochód. Zakres zastosowań tego modelu jest najbardziej zbliżony do specyfiki wypadków przy pracy w stosunku do możliwości zastosowań pozostałych dostępnych modeli.
W celu zbadania możliwości jakie daje komputerowa symulacja przy analizowaniu wypadku przy pracy przeprowadzono wstępną rekonstrukcję wypadku związanego z upadkiem pracownika z wysokości 4 m na betonowe podłoże. W tym zdarzeniu kluczowe było odtworzenie dynamiki upadku człowieka oraz ocena powstałych obrażeń. Obrażenia będące wynikiem rzeczywistego wypadku zostały udokumentowane, dzięki temu możliwe było odniesienie wyników symulacji do rzeczywistych urazów jakich doznała ofiara.
Wyniki wstępnej rekonstrukcji wypadku przy pracy pozwoliły na wybór najbardziej prawdopodobnej wersji wydarzeń, jednak brak szczegółowych danych spowodował, iż niezbędne było przeprowadzenie symulacji dla wielu różnych wariantów.



Rys. 1. Początkowy fragment jednego z wariantów symulacji rekonstruującej wypadek  związany z upadkiem z wysokości.
Wypadki przy pracy, w porównaniu do wypadków komunikacyjnych, mają znacznie bardziej zróżnicowany charakter, przez co każde zdarzenie należy rozpatrywać w sposób indywidualny. W konsekwencji zarówno brak dokładnych danych jak i stopień zróżnicowania wypadków przy pracy nastręcza wiele trudności związanych z przeprowadzeniem rekonstrukcji, a także powoduje wydłużenie czasu potrzebnego na dokonanie  analizy.
W dalszej pracy planowane jest przeprowadzenie rekonstrukcji dwóch dobrze udokumentowanych wypadków przy pracy. Pierwszy związany jest z upadkiem operatora ze spychacza gąsienicowego, a kolejny dotyczy przewrócenia się wózka widłowego wraz z operatorem. Wyniki umożliwią wskazanie dalszych prac mających na celu poszerzenie wiedzy i zdobycie doświadczenia w temacie rekonstrukcji wypadków przy pracy o charakterze mechanicznym.

Podstawowym celem projektu badawczo-rozwojowego jest opracowanie układu sztucznych sieci neuronowych przeznaczonego do zastosowania w wizyjnym systemie bezpieczeństwa do inteligentnego rozpoznawania sytuacji niebezpiecznych. W dalszym etapie prac przewiduje się opracowanie modelu funkcjonalnego dwukamerowego systemu bezpieczeństwa oraz jego przetestowanie z wykorzystaniem obrazów syntetycznych i rzeczywistych.
W ramach pierwszego etapu projektu badawczego opracowano układ neuronowy umożliwiający określenie przestrzennego położenia obiektu wnikającego do strefy monitorowanej przez kamery. W szczególności układ ten pozwala na określenie przestrzennych relacji względem innych przedmiotów znajdujących się w tej strefie (np. odległości pracownika od pracującej maszyny). Przygotowano również implementację programową (w komputerze klasy PC) opracowanego układu neuronowego. Opracowano specjalistyczne oprogramowanie komputerowe umożliwiające wygenerowanie (z wykorzystaniem technik rzeczywistości wirtualnej) obrazów stereoskopowych. Następnie przygotowano elementy wirtualnego środowiska niezbędne do badania układu neuronowego (Rys.1).
Układ do komputerowej analizy obrazów, taki jak opracowany w pierwszym etapie projektu układ neuronowy do analizy obrazów stereoskopowych, jest głównym elementem wizyjnego systemu bezpieczeństwa, warunkującym jego prawidłowe działanie. Zadaniem takiego systemu jest nadzorowanie położenia pracowników względem stref niebezpiecznych, np. odległości od ramienia robota na zautomatyzowanym stanowisku pracy bądź poruszającego się wózka, podajnika itp. Układ neuronowy analizuje otrzymane z kamer obrazy z wykorzystaniem dwóch różnych przestrzeni barw: RGB (Red Green Blue) oraz HSV (Hue Saturation Value). Umożliwia to lepsze wykrywanie nowych obiektów, jak również dodatkowo uodparnia system na zmianę natężenia oświetlenia. Natomiast analiza obrazu w podprzestrzeni HS (Hue Saturation) pozwala na identyfikację obiektów o określonej barwie (np. odblaskowych kamizelek noszonych przez pracowników) niezależnie od natężenia oświetlenia. Inną ważną cechą układu neuronowego jest umiejętność wykrywania zaburzeń deseni (np. czarno-białej szachownicy) obecnych w obserwowanym obrazie. Pozwala to na prawidłowe działanie układu nawet w warunkach dużej zmienności oświetlenia, a zwłaszcza barwy światła.



Rys. 1. Przykładowa scena wygenerowana za pomocą opracowanego oprogramowania przeznaczonego do tworzenia syntetycznych obrazów stereoskopowych z wykorzystaniem technik rzeczywistości wirtualnej.
Zastosowanie układu stereoskopowego umożliwia dokładniejsze określenie relacji przestrzennych w strefie obserwowanej przez kamery, co pozwoli na zmniejszenie liczby fałszywych alarmów względem systemów jednokamerowych. Redukcja liczby zakłóceń ciągłości realizacji procesu technologicznego pozwoli na wzrost wydajności pracy. Wyniki niniejszego zadania badawczego będą również krokiem w kierunku wykorzystania nowoczesnych technik rzeczywistości wirtualnej do testowania oraz oceny funkcjonowania przemysłowych systemów bezpieczeństwa.

W pracach nad niniejszym projektem przygotowano specjalistyczne oprogramowanie do symulacji ruchu pieszych we wnętrzach o rozmaitej architekturze definiowanej przez uzytkownika oraz w całych budynkach. Jako podstawę modelu matematycznego opisującego ruch pieszych w budynkach wykorzystano układ zmodyfikowanych różniczkowych równań Langevina, zawierających składnik social force. Opisuje on oddziaływanie pieszego z innymi pieszymi i z przeszkodami architektonicznymi, a także umożliwia modelowanie komponenty psychicznej w ruchu pieszych opisanej w pracach Helbinga i Molnara.
    Ważnym etapem prac było opracowanie elementu modelu matematycznego i oprogramowania umożliwiającego opis ruchu pieszych na klatkach schodowych, co jest niezbędne w  badaniach ewakuacji budynków wielokondygnacyjnych.
   Kolejnym krokiem było testowanie tego oprogramowania i wprowadzenie  niezbędnych modyfikacji. W ramach testów wykonano wstępne badania symulacyjne ewakuacji w wybranych przypadkach pojedynczych pomieszczeń (magazyn, mieszkanie, klasa szkolna, hala montażowa, biuro) oraz budynków (trzykondygnacyjny budynek biurowy i budynek z salą kinowa).
  Badania symulacyjne umożliwiają wizualizację ruchu każdego pieszego w czasie opuszczania pomieszczenia (budynku), kontrolę przepływu strumieni pieszych, w szczególności pojawianie się ruchu turbulentnego, oraz obliczenie czasu ewakuacji w zależności od poziomu zagrożenia pieszych (opisywanego prędkością zamierzoną pieszych).  
   Porównano uzyskane wyniki symulacji i określono czynniki wpływające na wydłużanie czasu ewakuacji pieszych.


Rys. 1. Przykładowe trajektorie ruchu pieszych w procesie ewakuacji z budynku.

Głównym celem zadania jest opracowanie multimedialnych wizualizacji zagrożeń mechanicznych dla wybranych maszyn szczególnie niebezpiecznych z zastosowaniem oprogramowania komputerowego do tworzenia trójwymiarowej grafiki i animacji. Wizualizacje te będą wykorzystywane przede wszystkim jako narzędzia uzupełniające i zwiększające atrakcyjność szkoleń z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy prowadzonych dla pracodawców, pracowników oraz służb bezpieczeństwa i higieny pracy.
Celem 2. etapu zadania było wykonanie komputerowych modeli pilarki taśmowej i pilarki stołowej tarczowej do drewna oraz modelu postaci człowieka do wizualizacji zagrożeń mechanicznych związanych z użytkowaniem tych maszyn. Dla osiągnięcia tego celu przeprowadzono wizytę w zakładzie stolarskim, w którym wykonano dokumentację fotograficzną, filmową i szkicową środowiska pracy oraz stanowisk pracy operatorów pilarki taśmowej i pilarki tarczowej stołowej. Ponadto w warsztacie mechanicznym wykonano szczegółową dokumentację fotograficzną i szkicową tokarki TUM25, szlifierki stołowej i wiertarki kolumnowej, gdzie szczególną uwagę zwrócono na kształt, rozmiar i kolorystykę elementów wyposażenia tych obrabiarek oraz na rozmieszczenie tych elementów względem siebie.
Na podstawie zgromadzonej dokumentacji fotograficznej, filmowej oraz szkicowej zaprojektowano i wykonano komputerowe modele pilarki taśmowej i pilarki stołowej tarczowej do drewna oraz tokarki uniwersalnej TUM 25, a także przeprowadzono modernizację, wykonanych w poprzednim etapie, komputerowych modeli wiertarki kolumnowej i szlifierki stołowej. Modernizację przeprowadzono w celu wzbogacenia tych modeli o techniczne środki ochronne (osłony) i inne elementy konstrukcyjne maszyn. Ponadto w ramach zadania wykonano dwa komputerowe środowiska pracy prezentujące stolarnię i warsztat mechaniczny, w których będą inscenizowane zagrożenia mechaniczne dla potrzeb tworzonych multimedialnych wizualizacji. Wykonanie dwóch oddzielnych komputerowych środowisk pracy prezentujących stolarnię i warsztat mechaniczny podyktowane było wykorzystaniem w tworzonych wizualizacjach różnych obrabiarek przeznaczonych do obróbki skrawaniem drewna i metalu. Komputerowe środowisko pracy stolarni w całości wykonano w ramach niniejszego zadania. Natomiast środowisko warsztatu mechanicznego, stworzone w ramach innego projektu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy” (nr 4.R.06) realizowanego przez autora zadania, zostało zaadaptowane do potrzeb inscenizacji zagrożeń mechanicznych występujących przy obsłudze obrabiarek do metalu. Przy wykonywaniu stanowisk pracy (Fot. 1.), umieszczonych w obu środowiskach, odzwierciedlono tylko najważniejsze elementy ich wyposażenia oraz elementy najbardziej istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa i higieny pracy.



Fotografia.1. Widok wykonanych komputerowych stanowisk pracy modelu (1) tokarki, (2) pilarki taśmowej, (3) pilarki tarczowej, (4) szlifierki stołowej i (5) wiertarki kolumnowej
Następnie wykonano model postaci pracownika (Fot. 2.) zwracając szczególną uwagę na właściwe odwzorowanie jego ruchów głowy, tułowia, kończyn dolnych i górnych, co pozwoli na rzeczywiste odwzorowanie operacji wykonywanych na stanowiskach pracy podczas inscenizacji zagrożeń mechanicznych występujących przy obsłudze ww. obrabiarek. Wprowadzenie animacji ruchu modelu pracownika przyczyni się do większego realizmu tworzonych wizualizacji występowania zagrożeń mechanicznych związanych z obróbką skrawaniem na wymienionych obrabiarkach.



Fotografia.2. Widok wykonanego komputerowego modelu postaci pracownika
W ramach 2. etapu, opracowano dziesięć pełnych scenariuszy dla potrzeb tworzonych multimedialnych wizualizacji zagrożeń mechanicznych, w których opisano przebieg kolejnych scen, przedstawiono komentarze i sposób w jaki ma być prezentowana każda ze scen oraz zagrożenia mechaniczne występujące przy wykonywanych danych czynnościach w pracy i skutki ich zadziałania.
Komputerowe środowisko pracy wraz ze stanowiskami pracy poszczególnych obrabiarek do drewna i metalu, a także model postaci pracownika i opracowane scenariusze, będą stanowić podstawę do realizacji, w 3. etapie zadania, multimedialnych wizualizacji zagrożeń mechanicznych. Wizualizacje te będą wykorzystywane jako uzupełnienie materiałów szkoleniowych i pomocy dydaktycznych do szkoleń w zakresie bezpieczeństwa i higieny pracy prowadzonych dla pracowników, pracodawców oraz służb bezpieczeństwa i higieny pracy.

Techniki Rzeczywistości Wirtualnej (VR) są coraz powszechniej wykorzystywane do prowadzenia prac badawczych z zakresu bezpieczeństwa i ergonomii pracy. Spowodowane jest to dużymi możliwościami oferowanymi przez te techniki, przyczyniającymi się do poszerzenia zakresu badań z jednej strony, a także ograniczenia kosztów związanych z wytwarzaniem rzeczywistych stanowisk badawczych z drugiej.

Celem zadania badawczego było opracowanie metody wykorzystywania techniki Rzeczywistości Wirtualnej do wspomagania projektowania stanowiska pracy w aspekcie bezpieczeństwa i ergonomii. Szczególny nacisk położono na bezpieczeństwo podczas wykonywania zadań wymagających współpracy człowieka z maszyną manipulacyjną. Realizacja zadania obejmowała:

• wybór i zakup sprzętu oraz oprogramowania VR,


• opracowanie metodyki tworzenia wirtualnego środowiska badawczego,


• opracowanie i przygotowanie przykładowego wirtualnego środowiska pracy,


• przeprowadzenie serii badań z udziałem ochotników, mających na celu weryfikacje opracowanego stanowiska oraz metodyki.

W ramach 1. etapu dokonano przeglądu dostępnych rozwiązań z zakresu VR i wyboru nadających się w najlepszym stopniu do prowadzenia prac badawczych. Na tej podstawie  dokonano zakupu info-hełmu, systemu projekcji stereoskopowej oraz zestawu oprogramowania. Zakupiony sprzęt został uruchomiony i przetestowany pod kątem współpracy z urządzeniami i oprogramowaniem będącymi już w posiadaniu CIOP-PIB. Przygotowane zostało testowe wirtualne środowisko zawierające robota bramowego.
W trakcie realizacji 2. etapu zadania badawczego posiadany sprzęt wzbogacony został o info-rękawice. Następnie opracowano ogólne założenia badań weryfikacyjnych, w tym przede wszystkim przebieg zadania roboczego wykonywanego w wirtualnym środowisku. Na tej podstawie przygotowano wirtualne środowisko umożliwiające współpracę człowieka z robotem przemysłowym IRB. W celu sprawdzenia opracowanego środowiska przeprowadzona została seria prób z udziałem trzech osób.
Pierwsza część realizacji 3. etapu zadania polegała na opracowaniu szczegółowej metodyki badań. Następnie przeprowadzono dostosowanie posiadanego sprzętu VR do potrzeb badań z udziałem ochotników. Wprowadzono również modyfikacje do symulowanego środowiska pracy opracowanego w 2 etapie, wynikające z uwag zgłoszonych podczas przeprowadzonych prób. Następnie wybrano zestaw parametrów opisujących występujące podczas pracy zdarzenia i przygotowano mechanizm ich rejestracji w celu późniejszej analizy. Kolejnym krokiem było przygotowanie badania ankietowego, składającego się z formularzy oceny środowiska VR, poczucia obecności przestrzennej oraz skal standardowych opisujących cechy osobowości, poziom lęku, skalę nastroju oraz pomiar negatywnych postaw i nastrojów wobec robotów. Badanie ankietowe przygotowane zostało przez IP PAN. Następnie opracowano założenia do rekrutacji ochotników oraz procedurę badań.
W badaniach uczestniczyło 40. ochotników w wieku 19 ÷ 25 lat. Uzyskano wyniki zarówno w postaci zarejestrowanych i wyznaczonych wskaźników, jak również subiektywnych ocen środowiska VR i uwag dotyczących niektórych jego aspektów (oprawa graficzna, oprawa dźwiękowa i interakcja z wirtualnym otoczeniem). Analiza wyników badania ankietowego przeprowadzona została przez IP PAN.
Poziom poczucia obecności przestrzennej w środowisku VR nie był związany z poprawnością wykonania zadania ani z innymi zmiennymi sytuacyjnymi. Raportowane przez osoby badane zakłócenia w procedurze badania nie miały istotnego wpływu na ogólny poziom poczucia obecności. Oznacza to, że środowisko wirtualne spełniło swoją rolę, badani dobrze się do niego zaadaptowali i sprawnie poruszali się w jego warunkach. Nauczyli się reguł interakcji z przedmiotami w środowisku i korzystali z nich.
Pozostałe wyniki badań ankietowych również pokazały dobry stopień zaadoptowania badanych do środowiska wirtualnego. Poziom lęku nie zmieniał się w wyniku przebywania w środowisku VR, nie dezorganizował też wykonywanych czynności. Kontakt ze środowiskiem nie miał również istotnego wpływu na nastrój osób badanych.



Rys.1. Osoba badana podczas wykonywania pracy w symulowanym środowisku
W każdym kolejnym cyklu pracy osoby badane pracowały wydajniej, przy czym największa różnica wydajności odnotowana została pomiędzy pierwszymi dwoma cyklami. Na zmianę wydajności wpływ miało również to, czy przeprowadzony przed badaniami trening odbywał się w obecności robota, czy bez niej. Oznacza to, że procedura treningu ma duży wpływ na uzyskiwane podczas badań wyniki. Podczas projektowania badań wykorzystujących techniki VR, na ten aspekt należy położyć szczególny nacisk.
Po zakończeniu badań uczestniczące w nich osoby zgłosiły szereg uwag dotyczących wykorzystywanego sprzętu VR, opracowanego na potrzeby badań wirtualnego środowiska oraz procedury i przebiegu badań. Uwagi te są źródłem cennych informacji, które będą wykorzystywane podczas projektowania podobnych badań.
Wyciągnięte z wyników przeprowadzonych badań wnioski pozwoliły stwierdzić przydatność zaproponowanej metody prowadzenia prac badawczych, będącej istotną częścią projektowania stanowisk pracy w aspekcie bezpieczeństwa i ergonomii. Wskazane zostały również pojawiające się problemy oraz uwagi i wskazówki które powinny zostać wykorzystane podczas projektowania podobnych prac badawczych w prowadzonych przyszłości.



Rys.2. Osoba niepełnosprawna na wózku inwalidzkim nałożona na obszary wykonywania czynności  przy obsłudze zgrzewarki
Przeprowadzona analiza wykazała, iż w przypadku wszystkich rozważanych stanowisk pracy występują obiekty istotne z punktu widzenia wykonywanej pracy, które znajdują się poza strefą maksymalnego zasięgu rąk pracownika niepełnosprawnego. W wyniku tej analizy zaproponowano modyfikacje tych stanowisk umożliwiające wykonywanie pracy przez wybrane osoby niepełnosprawne. Propozycje modyfikacji dotyczyły zastosowania podestów, przesunięcia elementów sterujących, a w kilku przypadkach zmiany konstrukcji elementów stanowisk pracy.
W kolejnym etapie zadania wykonana zostanie modyfikacja wirtualnych modeli stanowisk pracy uwzględniająca wnioski z przeprowadzonej analizy ich dostosowania dla osób niepełnosprawnych. Następnie będzie przeprowadzona drugą seria badań z udziałem osób niepełnosprawnych posiadających typy niepełnosprawności zbliżone do rozważanych osób. Wyniki badań pozwolą na ocenę stopnia dostosowania stanowisk pracy do potrzeb osób niepełnosprawnych oraz na walidację opracowanej metody.