Фото: Ottobock Bionic Exoskeletons. Экзоскелеты снижают физическую нагрузку на опорно-двигательную систему во время рабочего процесса

В мире появляется все больше робототехники для разных типов применения, в том числе для работы на складах и на стройках. Самое популярное – экзоскелеты. Основные разработки делаются в США, Западной Европе, Японии. В России сферу роботизации процессов развивает «Ростех», а на днях «Яндекс» объявил о запуске центра по созданию складских роботов. О следующей инновационной тенденции в мире и в нашей стране – в материале tybet.ru.

Экзоскелеты используются для обеспечения безопасности труда, могут повысить производительность и считаются особенно перспективным рынком в строительной отрасли, где могут иметь широкий спектр приложений. Они облегчают физическую нагрузку, например, ежедневную работу монтажников на строительных площадках или на оконном производстве. В последние годы в немецкой индустрии окон и дверей всё чаще стали применяться пассивные экзоскелеты. И это вполне объяснимо, поскольку доля крупных и тяжелых элементов светопрозрачных конструкций (СПК) продолжает увеличиваться, поэтому нагрузка на монтажников и сборщиков еще больше возрастает. Использование экзоскелетов предлагает значительное облегчение для организма во время физического труда. Надеваемая на тело специальная экипировка избавляет людей от избыточного напряжения, например, при работе с поднятыми руками на производстве или при подъеме тяжестей.

Складская и строительная робототехника начинает развиваться в России

В России в 2021 году компания «Ростех — Доверенные платформы робототехнические комплексы» начала выпускать модульные экзоскелеты ProEXO, которые защищают рабочих при тяжелых физических нагрузках. Базовая стоимость комплекса составляет 30 тысяч рублей.

В 2023 году «Яндекс» объявил о запуске центра по созданию складских роботов. Деятельность центра будет сконцентрирована вокруг трёх основных направлений: создание роботов, их обкатка, а также проверку разных гипотез для развития новых продуктов. Команда робототехники начала работать здесь весной этого года. В настоящее время специалисты заняты тестированием обновлённой версии робота-инвентаризатора Spectro. Ожидается, что устройства, которые будут здесь тестироваться, помогут компании снизить расходы на хранение товаров, повысить эффективность логистики, а также избавить сотрудников складов от необходимости выполнять монотонные задачи.

С экзоскелетами тяжелая работа становится легче

Сделать рабочие места более здоровыми, безопасными, продуктивными и привлекательными – главная цель использования экзоскелетов. Такие сектора, как строительство, логистика, розничная торговля, автомобилестроение и авиация, испытывают все большее давление: из-за отсутствия на работе по болезни и демографических изменений нехватка квалифицированных рабочих становится проблемой по всему миру. Большая часть причин заболеваний связана с нарушениями опорно-двигательного аппарата, такими как боль в спине при подъеме и переноске тяжестей. Только в одной Германии это приносит 17,2 миллиарда евро производственных убытков или 30,5 млрд. евро потери валовой добавленной стоимости в год.

Доказано практическим путём, что экзоскелеты помогают значительно сократить количество отпусков по болезни. В результате их продуманного использования компании могут не только повысить свою производительность, но и сделать работу в своей организации более привлекательной на фоне растущей нехватки квалифицированных кадров. Внедрение экзоскелетов на добровольной основе может стать настоящей вехой в оконной отрасли.

Фото: Jan Albiez und Niels Will, DFKI. Экзоскелеты проектируются под разные производственные задачи

Эти устройства поддерживают опорно-двигательную систему человека во время больших физических нагрузок и одновременно очень удобны. Растущее семейство экзоскелетов позволяет поддерживать все тело или различные области, которые испытывают наибольшую нагрузку в рабочем процессе (например, спину, плечо, шею, запястье или большой палец), и могут быть адаптированы под каждое отдельно взятое производство.

Существуют модели, специально предназначенные для сотрудников логистики, которые перемещают грузы вручную и в то же время должны быть гибкими. Экзоскелет снижает нагрузку на поясницу при подъеме предметов в среднем на 60 процентов. При этом он обеспечивает высокую степень свободы передвижения, например, для управления промышленным автокаром или подъема по лестнице. Также есть специальные модели для людей, чья работа связана с повышенной нагрузкой на плечевую зону, например, переносом оконного профиля через плечо. Согласно независимым исследованиям, использование пассивного экзоскелета снимает пиковую нагрузку с плечевой зоны до 47%.

С каждым годом разработчики предлагают всё более широкий спектр решений, но наиболее перспективными являются пассивные экзоскелеты. Они работают по биомеханическому принципу, перенаправляя и временно накапливая силы в организме, и как бы являются естественным продолжением тела. Пассивная модель не требует подвода энергии: нагрузка с рук переносится на бедра через каркасы рук с помощью технологии механического натяжения троса. Без использования батарей экзоскелеты особенно легкие, их можно надевать и снимать менее чем за 30 секунд.

Рекомендуем прочесть: Экзоскелеты облегчат физический труд во время производства и монтажа окон

Доказанная эффективность пассивных экзоскелетов в рабочем мире

Более 200 исследований, проведённых немецкой компанией Ottobock Bionic Exoskeletons, доказывают положительный эффект экзоскелетов в рабочем мире. В логистике отмечено не только снижение общей нагрузки на сотрудников, но и уменьшение продолжительности обработки грузов примерно на 20 процентов. Для более наглядной демонстрации того, насколько велики улучшения, которые экзоскелеты приносят на конкретные рабочие места, компания разработала метод Bionic Analytics («Бионическая аналитика»). С помощью трех измерительных датчиков рабочие процессы сотрудников, как с экзоскелетом, так и без него, точно анализируются ежедневно до восьми часов в течение нескольких недель. Затем осуществляется оценка анонимно собранных данных на основе ИИ. Также проводится качественный опрос участвующих в эксперименте сотрудников. Наконец, обработанные данные показывают, как ношение экзоскелетов влияет на работу.

Благодаря таким инструментам как Bionic Analytics принцип действия экзоскелетов становится видимым как для компаний, так и для сотрудников. Таким образом, создавая идеальную почву для обоснованных управленческих решений и грамотного инвестирования в такие девайсы. С помощью полученных данных для каждого конкретного участка можно определить еще больше целевых рабочих мест, где экзоскелеты улучшают эргономику. Это приводит к высокому уровню эффективности принятия решений и создает важную предпосылку для широкого использования экзоскелетов.

Кроме того, компания Ottobock Bionic Exoskeletons разработала калькулятор рентабельности экзоскелетов, которым учитываются прогулы, колебания, повышение производительности и качества. Этот «калькулятор рентабельности инвестиций» показывает, что покупка пассивных экзоскелетов обычно окупается уже через год.

Рекомендуем прочесть: На российских стройках начали применять экзоскелеты

Экзоскелеты на производстве мансардных окон

Одной из компаний в оконной индустрии, начавшей использовать пассивные экзоскелеты, является производитель мансардных окон Velux / JTJ Sonneborn Industrie GmbH. Модель Paexo Shoulder предлагает сотрудникам на производстве и логистике вспомогательную поддержку при выполнении работ над головой. Вес поднятых рук переносится на бедра с помощью техники механического натяжения троса. Это заметно защищает мышцы и суставы в области плеч, и манипуляции над головой могут выполняться со значительно меньшими нагрузками и усилиями.

Фото: bauelemente bau. Экзоскелеты на производстве мансардных окон

Как рассказала одна из сотрудниц предприятия Дорина Хорн, для неё экзоскелет стал долгожданным облегчением для мышц плеч и рук. Ее работа включает в себя подвешивание рам для остекления мансардных окон на конвейерной системе, чтобы затем робот мог приклеить рамы по всему периметру. Рамы обычно представляют собой алюминиевые профили, которые не особенно тяжелы для мансардных окон обычных размеров. Иначе обстоит дело, когда заказчик хочет вариант из меди либо оконную конструкцию увеличенного размера. Кроме того, работнице приходится прикреплять около 1000 таких рам в течение дня и снова снимать их после того, как они будут установлены. Ей приходится работать в основном с поднятыми над головой руками.

«Раньше у меня было постоянное напряжение в области шеи, и я чувствовала себя очень уставшей по вечерам. Обычно я ношу экзоскелет весь день и снимаю его только на перерывы», – поделилась Дорина Хорн.

Поскольку пассивный экзоскелет не зависит от батареи питания, устройство очень легкое, его вес составляет менее двух килограммов. И надевается как рюкзак: при правильной практике это занимает всего полминуты. Возможность индивидуальной регулировки обеспечивает высокий уровень комфорта. Как бы быстро и ловко сотрудник ни перемещался между рабочими станциями, никаких ограничений в мобильности, связанных с использованием экзоскелета, нет.

Рекомендуем прочесть: Смогут ли роботы заменить людей в оконной индустрии?

Экзоскелеты на производстве алюминиевых конструкций

Использование пассивных экзоскелетов в производстве набирает обороты, что также подтверждает производитель алюминиевых конструкций и входных дверей Köster Aluminium. Чтобы улучшить условия труда сотрудников и сохранить их здоровье в долгосрочной перспективе, компания начала использовать пассивные экзоскелеты, которые поддерживают рабочих, в частности, при подъеме тяжестей и при выполнении работ, вызывающих большие нагрузки на опорно-двигательную систему. Немаловажно, что они мешают выполнять потенциально опасные движения и предотвращают травмы.

Фото: Köster Aluminium. Экзоскелеты на производстве алюминиевых конструкций

По словам управляющего предприятием, через короткое время уже были достигнуты первые успехи за счёт этой профилактической меры: Сотрудники почувствовали немедленное облегчение и стали говорить о меньшем количестве проблем со спиной. Это очень заметно в долгосрочной перспективе. После работы они меньше устают и имеют больше энергии для других дел.

Закупке экзоскелетов предшествовала обширная фаза тестирования, в ходе которой модели разных производителей подвергались интенсивным практическим испытаниям. В тестовом этапе приняли участие все сотрудники, заинтересованные в использовании экзоскелетов в своей повседневной работе. Этап испытаний длился три недели и сопровождался регулярными визитами производителей на места.

В настоящее время пять экзоскелетов уже используются в областях резки алюминиевого профиля, концевой проверки качества и загрузки. «Мы увидели наибольшую выгоду в этих областях», – объясняет руководитель внутренней службы завода.

Как рассказал управляющий директор Köster Aluminium, поскольку использование экзоскелетов за короткое время отлично зарекомендовало себя, уже запланированы дальнейшие закупки. Компания только в начале пути и намерена снабдить экзоскелетами как можно больше сотрудников.

Рекомендуем прочесть: Эффективность производственных процессов – ключевой фактор рыночного успеха в отрасли СПК

Монтаж окон с помощью экзоскелетов

Для таких компаний, как Fensterbau Lang, которые в основном занимаются ремонтом и заменой окон, использование экзоскелетов возможно лишь в очень ограниченной степени. Тем не менее, семейная компания уже давно задумывалась над тем, чтобы разгрузить своих монтажников и облегчить их труд на строительной площадке.

Фото: Lang Fensterbau. При переносе тяжелых оконных конструкций позвоночник разгружается, а вес переносится на поясной ремень

Управляющий директор Доминик Ланг долгое время изучал возможности использования экзоскелетов при монтаже окон и изначально придерживался мнения, что это должно быть активное устройство с мотором и аккумулятором. «Однако при цене в 8000 евро доступные на тот момент устройств были неинтересны для нас как для ремесленного бизнеса», – отметил он.

Для компании важными критериями выбора правильного экзоскелета, помимо разумной стоимости, являются высокая степень гибкости и уровень поддержки. Для определения наилучшего возможного решения поставщиком экзоскелетов были детально проанализированы действия монтажников окон и записано видео. Основываясь на этом, была выбрана наиболее подходящая модель. После недели испытаний пассивного экзоскелета на строительной площадке Доминик Ланг убедился, что оптимальное решение для монтажников окон найдено.

Независимо от позы, пассивный экзоскелет снижает нагрузку на поясничные позвонки и защищает межпозвонковые диски. Выпрямитель передает усилия верхней части туловища на бедра с помощью пружин на грудном бандаже. Пояс обеспечивает поддержку, не сдавливая поясничную область. Возможность деактивации функции поддержки по мере необходимости обеспечивает гибкость и большую свободу движений, например, когда человек стоит на коленях, садится или поднимается по лестнице.

«Оконная промышленность годами жалуется на нехватку квалифицированных рабочих. Тем важнее поддерживать собственных сотрудников в их работе, чтобы они оставались с нами как можно дольше», – считает Доминик Ланг, объясняя свою мотивацию инвестирования в экзоскелеты.

Рекомендуем прочесть: Робот-монтажник окон может вскоре появиться на рынке

Экзоскелеты – многообещающее решение для строительной отрасли

Первые попытки сделать экзоскелеты массовым явлением привели к тому, что они использовались, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями снова ходить. Теперь начинает завоевывать популярность новая волна устройств, предназначенных для гораздо более узких промышленных применений, с упрощенной технологией и значительно более низкими ценами. Современные экзоскелеты помогают при поднятии тяжелых грузов, поддерживают работу над головой, позволяет пользователям сидеть на корточках или приседать в течение длительного времени, не уставая, и так далее. Эти более дешевые пассивные технологии, похоже, прорываются вперед и могут стать мейнстримом в оконной отрасли в недалёком будущем.

Подводя итог, экзоскелеты могут внести значительный вклад в охрану труда и техники безопасности. Кроме того, с их помощью снижается утомляемость. В результате одна и та же работа может выполняться в течение более длительного периода времени и, следовательно, значительно более продуктивна. В долгосрочной перспективе профилактическая разгрузка может помочь уменьшить связанные с работой нарушения опорно-двигательного аппарата в области плеч. В строительной отрасли они являются частой причиной нетрудоспособности и, следовательно, являются значительным фактором затрат для компаний и систем здравоохранения.

Рекомендуем прочесть: Изобретения, в которые никто не верил. В России развивают гибкое умное стекло

Подготовлено редакцией tybet.ru по материалам немецкой отраслевой прессы.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru