AUTOMATION OF UPPER LIMB ASSESSMENT, BASED ON THE RULA TOOL

Abstract

Objective: With the aim of developing and validating Smartergo as a technological tool capable of automating the application of the RULA methodology, this study also seeks to implement computer vision algorithms for postural detection, incorporate complementary evaluation parameters such as muscle strength and leg stability, compare the tool's performance with established systems such as SAPO and Kinovea, and verify whether the solution complies with the guidelines of NR-17 and ISO 11228-3. Theoretical Framework: WRMSDs (Work-Related Musculoskeletal Disorders) are the most frequently reported occupational diseases in Brazil, especially among women aged 40 to 49. Biomechanical analysis and software tools such as SAPO and Kinovea help identify poor posture and joint overloads. These tools provide accurate and accessible evaluations, aiding in the prevention and treatment of postural disorders. The Ministry of Health recommends NR-17-based measures such as regular breaks, ergonomic furniture, and workplace stretching exercises. Method: This applied technological research focused on developing and validating Smartergo, a web-based tool that automates ergonomic posture assessments using the RULA method. The system uses MediaPipe to detect body landmarks in real-time and calculates joint angles to generate RULA scores. Validation involved comparing results from Smartergo with those of established tools like SAPO and Kinovea. While Smartergo showed promising performance, limitations related to image quality and camera positioning were noted. The tool's webbased design ensures accessibility without the need for complex installations. Results and Discussion: The Smartergo software was evaluated using a dynamic image with automated detection via MediaPipe, producing RULA scores indicating high postural risk. Compared to semi-automated methods SAPO + Spreadsheet and Kinovea + Spreadsheet, Smartergo showed similar results on the right side but underestimated the left side risk. Multi-view analysis from manual methods demonstrated higher accuracy, highlighting Smartergo's monocular vision limitations. Nonetheless, Smartergo offers greater efficiency and usability, making it promising for quick screening, though complementary validation is needed for complex postures. Research Implications: The practical implications of this research include efficient automation of postural ergonomic assessment, enabling quick risk identification in work environments, especially for small and micro enterprises. Theoretically, it advances the application of computer vision in ergonomics, paving the way for more accurate and accessible analyses. The study impacts sectors such as occupational health, workplace safety, and ergonomic software development. Originality/Value: This study contributes to the literature by developing an innovative software that automates postural ergonomic assessment using computer vision integrated with the RULA method, reducing manual work and increasing efficiency. Its relevance lies in the practical application potential in workplaces, especially small businesses, and in standardizing assessments, which can improve occupational injury prevention.

Alternate abstract:

Objetivo: Com o intuito de desenvolver e validar o Smartergo como uma ferramenta tecnológica, capaz de automatizar a aplicação da metodologia RULA, este estudo também busca implementar algoritmos de visão computacional para detecção postural, incorporar parâmetros complementares de avaliação, como força e estabilidade das pernas, comparar o desempenho da ferramenta com sistemas já consolidados, como SAPO e Kinovea e, verificar se a solução está em conformidade com as diretrizes da NR-17 e da norma ISO 11.228-3. Referencial Teórico: As LER/DORT são as doenças ocupacionais mais notificadas no Brasil, afetando principalmente mulheres de 40 a 49 anos. A análise biomecânica e o uso de softwares como SAPO e Kinovea auxiliam na identificação de posturas inadequadas e sobrecargas articulares. Essas ferramentas oferecem avaliações precisas e acessíveis, contribuindo para a prevenção e o tratamento de distúrbios posturais. O Ministério da Saúde recomenda medidas baseadas na NR-17, como: pausas, mobiliário ergonômico e ginástica laboral. Método: Este estudo caracteriza-se como uma pesquisa tecnológica aplicada, voltada para o desenvolvimento e a validação do Smartergo, uma ferramenta web que automatiza a avaliação ergonômica postural, com base no método RULA. O sistema utiliza a biblioteca MediaPipe, para detectar pontos-chave do corpo em tempo real e calcular ângulos articulares, gerando os escores da avaliação. A validação foi feita por meio de comparação com ferramentas consolidadas, como o SAPO e o Kinovea. Apesar do bom desempenho, foram observadas limitações relacionadas à qualidade das imagens e ao posicionamento da câmera. O design web da ferramenta permite fácil acesso, sem necessidade de instalação complexa. Resultados e Discussão: O software Smartergo foi avaliado com uma imagem dinâmica, usando detecção automática via MediaPipe, gerando escores RULA, que indicam alto risco postural. Comparado aos métodos semiautomatizados SAPO + Planilha e Kinovea + Planilha, o Smartergo apresentou resultados semelhantes no lado direito, mas subestimou o risco do lado esquerdo. A análise multi-vista dos métodos manuais mostrou maior precisão, destacando limitações da visão monocular do Smartergo. Apesar disso, o Smartergo oferece maior eficiência e facilidade de uso, sendo promissor para triagem rápida, embora precise de validação complementar em posturas complexas. Implicações da Pesquisa: As implicações práticas desta pesquisa incluem a automatização eficiente da avaliação ergonômica postural, facilitando a identificação rápida de riscos em ambientes laborais, especialmente para pequenas e microempresas. Teoricamente, contribui para avanços no uso de visão computacional, aplicada à ergonomia, abrindo caminho para análises mais precisas e acessíveis. O estudo impacta setores como: saúde ocupacional, segurança do trabalho e desenvolvimento de software ergonômico. Originalidade/Valor: Este estudo contribui para a literatura, ao desenvolver um software inovador, que automatiza a avaliação ergonômica postural, usando visão computacional integrada ao método RULA, reduzindo o trabalho manual e aumentando a eficiência. A relevância está no potencial de aplicação prática em ambientes laborais, especialmente para pequenas empresas, e na padronização das análises, o que pode melhorar a prevenção de lesões ocupacionais.

Alternate abstract:

Objetivo: Con el objetivo de desarrollar y validar Smartergo como una herramienta tecnológica capaz de automatizar la aplicación de la metodología RULA, este estudio también busca implementar algoritmos de visión artificial para la detección postural, incorporar parámetros de evaluación complementarios como la fuerza muscular y la estabilidad de las piernas, comparar el rendimiento de la herramienta con sistemas consolidados como SAPO y Kinovea, y verificar si la solución cumple con las directrices de la NR-17 y la norma ISO 11228-3. Marco teórico: Los trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo (TMRE) son las enfermedades profesionales más frecuentemente reportadas en Brasil, especialmente entre mujeres de 40 a 49 años. El análisis biomecánico y herramientas de software como SAPO y Kinovea ayudan a identificar malas posturas y sobrecargas articulares. Estas herramientas proporcionan evaluaciones precisas y accesibles, lo que facilita la prevención y el tratamiento de los trastornos posturales. El Ministerio de Salud recomienda medidas basadas en la norma NR-17, como descansos regulares, mobiliario ergonómico y ejercicios de estiramiento en el lugar de trabajo. Método: Esta investigación tecnológica aplicada se centró en el desarrollo y la validación de Smartergo, una herramienta web que automatiza las evaluaciones posturales ergonómicas mediante el método RULA. El sistema utiliza MediaPipe para detectar puntos de referencia corporales en tiempo real y calcula los ángulos articulares para generar puntuaciones RULA. La validación consistió en comparar los resultados de Smartergo con los de herramientas consolidadas como SAPO y Kinovea. Si bien Smartergo mostró un rendimiento prometedor, se observaron limitaciones relacionadas con la calidad de la imagen y el posicionamiento de la cámara. El diseño web de la herramienta garantiza la accesibilidad sin necesidad de instalaciones complejas. Resultados y discusión: El software Smartergo se evaluó utilizando una imagen dinámica con detección automatizada mediante MediaPipe, generando puntuaciones RULA que indican un alto riesgo postural. En comparación con los métodos semiautomatizados SAPO + Spreadsheet y Kinovea + Spreadsheet, Smartergo mostró resultados similares en el lado derecho, pero subestimó el riesgo en el lado izquierdo. El análisis multivista con métodos manuales demostró una mayor precisión, lo que pone de relieve las limitaciones de la visión monocular de Smartergo. No obstante, Smartergo ofrece mayor eficiencia y usabilidad, lo que lo hace prometedor para la detección rápida, aunque se requiere una validación complementaria para posturas complejas. Implicaciones de la investigación: Las implicaciones prácticas de esta investigación incluyen la automatización eficiente de la evaluación ergonómica postural, lo que permite la rápida identificación de riesgos en entornos laborales, especialmente en pequeñas y microempresas. En teoría, impulsa la aplicación de la visión artificial en ergonomía, allanando el camino para análisis más precisos y accesibles. El estudio impacta en sectores como la salud ocupacional, la seguridad en el trabajo y el desarrollo de software ergonómico. Originalidad/Valor: Este estudio contribuye a la literatura mediante el desarrollo de un software innovador que automatiza la evaluación ergonómica postural mediante visión artificial integrada con el método RULA, lo que reduce el trabajo manual y aumenta la eficiencia. Su relevancia radica en su potencial de aplicación práctica en lugares de trabajo, especialmente en pequeñas empresas, y en la estandarización de las evaluaciones, lo que puede mejorar la prevención de lesiones laborales.