12月までテクノロジー ビジネス リサーチ会社 ABI Research でロボティクスに焦点を当てたリサーチを指揮していた Dan Kara は、建設産業内で使用される Exosuit、つまり外骨格は成長の機運にあると述べています。

ABIリサーチは、ロボット外骨格市場だけでも、2014年の6800万ドルから、2025年には18億ドルに達すると予測している。 今年は、主にリハビリテーション用のスーツが約6000着販売される予定です。 2025年までに、ABIは約260万着が市場に出回ると予想している。

建設や製造用の外骨格スーツを製造する企業は多数あるが、建設分野では今のところ前進は限られており、採用した建設会社はたとえあったとしてもほとんどない。 一方、建設業者は、ロボット・スーツを建設業界内でどのように使用できるかを判断するために、試験運用を行っているメーカーを監視することができます。

エキソスーツは、着用者の力を倍増させるためにモーターで動く筋肉を取り付けた金属のフレームワークです。 外骨格とも呼ばれるこのロボットスーツの金属製フレームワークは、着用者の内部骨格構造をある程度反映している。

このスーツにより、持ち上げられたオブジェクトが非常に軽く感じられ、時には無重力にさえなり、怪我が減り、コンプライアンスが向上します。

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そして建設業界は、少なくともある分析によれば、これらの装着可能な動力または非力なロボット外装を大いに利用するだろうということです。

ロボット型スーツが建設業者による採用の機が熟した理由の 1 つは、価格の下落だとカーラは言います。 これは、麻痺した人の歩行を助けるタイプの全身スーツよりもはるかに安価です。

米軍のプロジェクトからヘルスケア、そしてその先へ

最初に軍によって開発された外骨格は、ヘルスケアから、重い荷物を運んで移動したり反復して動く製造業や農業への移行が進んでいます。 医療では、脳卒中患者が手足の力を取り戻したり、麻痺している人が歩いたり腕を使ったりするのに役立ちます。

1965年頃、ゼネラル・エレクトリックは、ユーザーの力を25倍に増強して重いものを持ち上げられるように設計した大型全身外骨格、ハーディマンの開発に着手しました。 陸軍と海軍がスポンサーとなったこのプロジェクトでは、貨物や設備の運搬を助ける機械が求められていた。

このマシンの重さと着脱の問題から、外骨格ロボティックスーツの開発はしばらく停滞していました。 最初のアプリケーションの1つであるLokomatは、脳卒中や脊髄損傷患者の歩行リハビリテーションに使用され、トレッドミルで歩きながらスーツを着用します。

2015年頃、スーツは産業アプリケーションに進出しました。

たとえば、Ekso Bionicsは「Ekso Works Industrial Exoskeleton」で建設業界やその他の業界への進出を発表した。 Ekso によれば、このスーツにより、ユーザーは電動工具をまったく重さがないかのように持ち上げることができるようになります。

Image Credit: EksoBionics

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外骨格には、アクチュエーター、モーター、バッテリーを使用して持ち上げたり運搬したりすることのないパッシブ型と、これらの活動を支援するアクチュエーターを使用するアクティブ型とがあります。

典型的には、建設および製造産業で使用するために、これらのスーツはより安価であり、外骨格のユーザーのペイロードまたは体重を軽減するためにアクチュエータが必要ではないので、パッシブ システムが普及しています。

たとえば、この Ekso Works Industrial Exoskeleton は、非動力フレームを備えており、アクチュエーターやモーターがないパッシブ スーツであることを意味します。 Eksoによれば、一日中使用することができるそうです。

「バッテリーの寿命のために限られた時間しか使用できなかった以前の外骨格とは異なり、これはゲーム チェンジャーになるかもしれません」と、Ekso 氏は述べています。

Fewer Injuries

ロボット構造を採用している建設、製造、農業、およびその他の産業では、エクソスーツは人間の動きを補強して、より多くの持ち上げ力を可能にし、しゃがみ、屈む、歩くなどの反復作業での生産を向上できると、カーラは述べています。

そして、建設労働者は、過労による負傷の公平なシェアよりも多くを積み重ねています。 労働統計局によると、建設労働者は、一人当たりの筋骨格系障害の割合が最も高くなっています。 このようなタイプの損傷は、建設労働者が仕事をできる年数を減らし、永久的な損傷を引き起こす可能性さえあります。

Types of exoskeletons for construction workers

近年、開発者は、全身スーツも使用されていますが、特定の体の部分を対象とする小型でより特殊な外骨格プロジェクトに焦点を当ててきました。

• The Mounted Arm Exosuit

Tool-holding exoskeletons は、一端に重いツールを保持し、下半身の exoskeleton とカウンター ウェイトに接続された、バネ付きのアームで構成されています。 道具の重さは地面に伝わる。 これらの外骨格は通常受動的で、時には体重を支えるのに十分な関節を1つだけ含むこともあります。

ここでの例としては、Ekso Bionics社の「EksoZeoG」があります。 このマウントアーム型外骨格は、身体に装着するのではなく、作業者がアームの先端に手を置いて操作します。 Ekso によれば、この外骨格は、作業員が重いハンドツールを素早く使うのを助け、より速く、より少ない疲労で、より良い仕上がりの仕事を完了できるようにします。

• Back Support Exosuit

Image Credit: EksoBionics

背中のサポートを行う外骨格は、持ち上げ作業をするために屈んだ作業員を助け、また正しい方法で持ち上げられるかどうかを確認します。 屈む際の背中の筋肉への負担を軽減し、反復性ストレスによる怪我を軽減します。

• Arm Support Limb

Image Credit: EksoBionics

スーツによっては、重いツールを持ち上げるためのシンプルなアームもありますが、外骨格は、肩や腕のサポートを提供するものです。 EksoWorks Vestは、肩と腕をサポートするヘッドレスト付きの外骨格で、腰以上の高さの重い道具を使い続けることによる負担を軽減するように設計されています。

• Crouching and Standing Support

チェアレスチェアは、長時間同じ姿勢でしゃがんだり立ったりするユーザーをサポートし、固定する軽量外骨格の装着品です。 椅子と同じようにユーザーをサポートすることができるため、椅子なし椅子と呼ばれています。

この例として、スイスのヌーニー社の「チェアレス・チェア」が挙げられる。 膝や脚の他の部分への圧力を減らすことができると Noonee 氏は述べています。

• Whole-Body Suits

Image Credit: EksoBionics

全身用パワードスーツはサポート力と強さを提供します。

たとえば、SuitX の外骨格を装着した作業員が前屈みになると、スーツの背中の圧縮空気ばねが装着者の持ち上げ荷重を軽減します。 肩のユニットも、持ち上げたり頭上で作業したりする際に、同様のアシスト機構を使用します。

Early-stage tests

外骨格は建設および製造業界では比較的新しいため、建設業者はそれらをテストしている製造工場でどの程度の成果を出すか見ています。 この2つの業界は、立ったりしゃがんだり、重いものを持ち上げたり移動したり、反復運動をすることに関して、非常に多くの重複があります。

11個の下半身用外骨格は、すでにドイツのBMWグループの自動車生産工場数カ所でも使用されています。 この外骨格は、脚または胴体に固定され、さまざまな位置にロックされる可動式スプリントで構成されています。

ドイツの自動車メーカーであるアウディも、生産現場で椅子なし椅子を使用していますが、アウディ AG の産業工学手法の責任者である Mathias Keil 氏は、結果を評価できるほど長く外骨格が使用されていないと言います。 アウディはまた、ロボット スーツが、たとえ組立ラインで直接働かなくても、身体に障害のある労働者によって使用されることを期待していると、彼は付け加えます。

Suits the task

いくつかの建設会社は、スーツが彼らのニーズを満たすことを確実にするために、外骨格スーツの開発者と緊密に連携しています。 ガモンは、開発者であるパナソニックの子会社アトウン株式会社とShun Hing Systems Integration Co. Ltd.の建設現場において実証実験を行います。

Kara氏は、成長する建設業界は、この種の外骨格をより多く採用することになるだろうと主張しています。 最近の技術の進歩は、建設現場をより安全でより効率的な場所にするのに役立つだろう。