On the Cutting Edge of Safety: Wearable Smart Sensors for Workplace Safety Applications

Recent advancements in sensor technologies have the potential to enhance workplace safety by enabling continuous, real-time monitoring of workers' health and safety. These developments assist in risk management and injury prevention, contributing to a reduction in workplace-related incidents and health issues. This thesis conducts a comprehensive analysis of wearable sensor technologies, with emphasis on flexible electromechanical sensors used for human motion monitoring. It explains their operating principles, characteristics, and key parameters. Special attention is given to flexible piezoresistive strain and pressure sensors, which are suited for integration into textiles employed in personal protective equipment (PPE) and smart garments and have desirable properties that make them ideal for use in adverse work conditions. The study focuses on the main materials and fabrication techniques used in a few key examples and showcases their performance in practical scenarios. Additionally, the thesis discusses the process of signal acquisition and processing from piezoresistive sensors. Finally, the thesis explores several applications of smart sensors in occupational safety, highlighting their role in mitigating workplace-related incidents and health issues.

I recenti progressi nelle tecnologie dei sensori hanno il potenziale di migliorare la sicurezza sul lavoro, consentendo un monitoraggio continuo e in tempo reale della salute e della sicurezza dei lavoratori. Questi sviluppi assistono nella gestione del rischio e nella prevenzione degli infortuni, contribuendo a una riduzione degli incidenti e dei problemi di salute legati al lavoro. Questa tesi conduce un'analisi approfondita delle tecnologie dei sensori indossabili, con un'enfasi sui sensori elettromeccanici flessibili utilizzati per il monitoraggio del movimento umano. Spiega i loro principi di funzionamento, caratteristiche e parametri chiave. Un'attenzione particolare è data ai sensori piezoresistivi flessibili di deformazione e pressione, che sono adatti per l'integrazione nei tessuti utilizzati in dispositivi di protezione individuale e indumenti intelligenti, e possiedono proprietà desiderabili che li rendono ideali per l'uso in condizioni di lavoro avverse. Lo studio approfondisce i materiali e le tecniche di fabbricazione utilizzati in alcuni esempi chiave e mostra le loro prestazioni in scenari pratici. Inoltre, la tesi discute il processo di acquisizione ed elaborazione del segnale ricevuto dai sensori piezoresistivi. Infine, la tesi si conclude con l'esplorazione di varie applicazioni dei sensori intelligenti nella sicurezza sul lavoro, evidenziando il loro ruolo nel mitigare gli incidenti e i problemi di salute correlati al lavoro.