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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40728| Título: | A usabilidade de um modelo de exoesqueleto para membros superiores aplicado na indústria de abate e processamento de carnes, seus efeitos e impactos na redução do esforço físico |
| Título(s) alternativo(s): | The usability of an upper-limb exoskeleton model applied in the meat slaughtering and processing industry: its effects and impacts on the reduction of physical exertion |
| Autor(es): | Defani, Junior Clacindo |
| Orientador(es): | Michaloski, Ariel Orlei |
| Palavras-chave: | Carne - Indústria Matadouros Ombros - Ferimentos e lesões Lesões por esforços repetitivos Ergonomia Eletromiografia Projeto de sistema centrado no usuário Meat industry and trade Slaughtering and slaughter-houses Shoulder - Wounds and injuries Overuse injuries Human engineering Electromyography User-centered system design |
| Data do documento: | 9-Abr-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | DEFANI, Junior Clacindo. A usabilidade de um modelo de exoesqueleto para membros superiores aplicado na indústria de abate e processamento de carnes, seus efeitos e impactos na redução do esforço físico . 2026. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026. |
| Resumo: | O setor de abate e processamento de carnes no Brasil apresenta elevados índices de adoecimento ocupacional decorrentes de distúrbios osteomusculares relacionados ao trabalho (DORT), especialmente em atividades repetitivas com elevação dos membros superiores. Nesse contexto, esta pesquisa defende a tese de que a utilização de um exoesqueleto passivo para membros superiores constitui uma solução tecnicamente viável e ergonomicamente eficaz para reduzir a ativação muscular e a percepção de esforço dos trabalhadores em frigoríficos. O objetivo geral foi desenvolver e aplicar um modelo de diagnóstico que avaliasse a usabilidade e a eficiência ergonômica do exoesqueleto em tarefas repetitivas com elevação dos braços acima de 45°, com base em parâmetros da NR-36 e da série ISO 11228. A pesquisa foi realizada em uma indústria de abate de carne suína, utilizando eletromiografia de superfície (EMG) para mensurar a atividade elétrica dos músculos deltoide anterior e medial, a Escala de Borg para avaliar a percepção subjetiva de esforço e o questionário System Usability Scale (SUS) para mensurar a aceitabilidade da tecnologia. Os resultados mostraram reduções visíveis na intensidade dos sinais EMG nos deltoides anterior e medial, tanto à esquerda quanto à direita, durante o uso do exoesqueleto, evidenciando diferenças claras entre as condições com e sem o equipamento, bem como ganhos médios por tarefa e correlações lineares positivas. A análise dos resíduos reforçou a consistência dos dados, e a média ajustada normalizada dos quatro músculos estudados indicou redução consistente do esforço, com valores de pico normalizados menores durante o uso do equipamento. Também foi observada diminuição da percepção de esforço pela Escala de Borg e elevada usabilidade pelo SUS. Os resultados estatísticos mostraram reduções nos valores médios ajustados dos músculos, com intervalos de confiança que indicam tendência de menor ativação muscular durante o uso do exoesqueleto. Os valores de pico normalizados também evidenciaram reduções consistentes, especialmente nos deltoides mediais, com tamanhos de efeito elevados (Cohen’s d > 1,0). A Escala de Borg demonstrou que, sem o exoesqueleto, 58,8% dos participantes relataram esforço moderado, enquanto com o exoesqueleto 100% relataram esforço leve ou muito leve. O SUS confirmou elevada aceitabilidade, com 88,2% dos participantes classificando a usabilidade como excelente, superando o limiar de referência de 68 pontos. A discussão reforçou que, embora não tenham sido observadas diferenças estatisticamente significativas, os efeitos práticos são relevantes para a ergonomia aplicada. A redução da ativação muscular e da percepção de esforço, associada à alta aceitabilidade, corrobora a tese inicial e demonstra que o exoesqueleto apresenta potencial contribuição para a prevenção de DORT e para o cumprimento das exigências da NR-36. As conclusões validam a viabilidade do exoesqueleto como solução ergonômica aplicável em frigoríficos e potencialmente replicável em outros ambientes produtivos, com cautela quanto à generalização e recomendação de estudos futuros com amostras ampliadas e análises longitudinais. |
| Abstract: | The meat slaughtering and processing sector in Brazil presents high rates of occupational illness resulting from work-related musculoskeletal disorders (WMSDs), especially in repetitive activities involving elevation of the upper limbs. In this context, this research supports the thesis that the use of a passive upper-limb exoskeleton constitutes a technically feasible and ergonomically effective solution to reduce muscle activation and workers’ perceived exertion in meat processing plants. The general objective was to develop and apply a diagnostic model to evaluate the usability and ergonomic efficiency of the exoskeleton in repetitive tasks involving arm elevation above 45°, based on the parameters established by NR-36 and the ISO 11228 series. The study was carried out in a pork slaughtering industry, using surface electromyography (EMG) to measure the electrical activity of the anterior and medial deltoid muscles, the Borg Scale to assess subjective perception of exertion, and the System Usability Scale (SUS) questionnaire to measure the acceptability of the technology. The results showed visible reductions in the intensity of EMG signals in the anterior and medial deltoids, both on the left and right sides, during the use of the exoskeleton, evidencing clear differences between the conditions with and without the equipment, as well as average gains per task and positive linear correlations. Residual analysis reinforced the consistency of the data, and the normalized adjusted mean of the four studied muscles indicated a consistent reduction in effort, with lower normalized peak values during the use of the equipment. A decrease in perceived exertion was also observed through the Borg Scale, as well as high usability according to the SUS. The statistical results showed reductions in the adjusted mean values of the muscles, with confidence intervals indicating a tendency toward lower muscle activation during the use of the exoskeleton. The normalized peak values also showed consistent reductions, especially in the medial deltoids, with high effect sizes (Cohen’s d > 1.0). The Borg Scale demonstrated that, without the exoskeleton, 58.8% of the participants reported moderate exertion, whereas with the exoskeleton 100% reported light or very light exertion. The SUS confirmed high acceptability, with 88.2% of the participants classifying usability as excellent, exceeding the reference threshold of 68 points. The discussion reinforced that, although no statistically significant differences were observed, the practical effects are relevant for applied ergonomics. The reduction in muscle activation and perceived exertion, associated with high acceptability, corroborates the initial thesis and demonstrates that the exoskeleton has the potential to contribute to the prevention of WMSDs and compliance with the requirements of NR-36. The conclusions validate the feasibility of the exoskeleton as an ergonomic solution applicable in meat processing plants and potentially replicable in other productive environments, with caution regarding generalization and recommendation for future studies with expanded samples and longitudinal analyses. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40728 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção |
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