Sistema hardware-software para captura de movimientos con dispositivos inerciales vestibles: aplicación en la valoración ergonómica en entorno industrial e incorporación de adquisición multimodal mediante visión artificial.

Abstract

La prevalencia de los trastornos musculoesqueléticos (TME) representa un desafío crítico para la salud laboral, afectando directamente la calidad de vida de los trabajadores y la eficiencia de los entornos industriales. La identificación temprana de estos trastornos y la implementación de estrategias preventivas han cobrado especial relevancia en un contexto donde los métodos tradicionales de evaluación ergonómica y análisis del movimiento siguen dependiendo de observaciones manuales y tecnologías costosas. La integración efectiva de los sistemas de captura de movimiento en entornos reales aún enfrenta barreras tecnológicas y metodológicas, lo que limita su adopción más allá del ámbito académico y de entornos controlados. Esta investigación aborda la necesidad de sistemas accesibles y escalables que permitan evaluar el movimiento sin interferir en la actividad del usuario ni requerir infraestructuras costosas. En este contexto, esta tesis doctoral propone el diseño y desarrollo de un sistema hardware-software para la captura de movimientos mediante dispositivos inerciales vestibles, que además soporta la adquisición basada en cámaras y visión artificial, con aplicación en la realización de valoraciones ergonómicas de puestos de trabajo. A través de un enfoque integral, el trabajo contribuye con los siguientes avances: (i) el desarrollo de un sistema de sensores inerciales vestibles con capacidad de capturar datos cinemáticos en tiempo real, garantizando confiabilidad frente a interferencias electromagnéticas y condiciones variables de operación; (ii) una herramienta multimodal que soporta tanto sensores inerciales como implementaciones monoculares con técnicas de visión artificial, para la evaluación ergonómica semi-automatizada basada en metodologías estandarizadas como RULA; y (iii) la validación experimental del sistema en entornos de laboratorio e industriales. Estos hallazgos han dado lugar a tres publicaciones científicas en revistas indexadas en el Journal Citation Reports (JCR) y a un modelo de utilidad en explotación. Los sistemas desarrollados en esta investigación han sido validados en escenarios reales, en el marco de dos proyectos de investigación competitivos y tres contratos de transferencia con empresa. Además, la novedad y conveniencia de las propuestas han sido reconocidas con tres premios de transferencia. Con todo ello, los resultados obtenidos en esta investigación demuestran la viabilidad y efectividad del sistema hardware-software desarrollado para la captura de movimientos mediante dispositivos inerciales vestibles, así como la incorporación de adquisición multimodal basada en visión artificial. La validación en escenarios reales respalda su aplicabilidad en la valoración ergonómica en entornos industriales, consolidándolo como una alternativa accesible y escalable frente a las metodologías tradicionales de captura de movimiento.