De exosuits, of exoskeletten die binnen de bouwsector worden gebruikt, zijn rijp voor groei, zegt Dan Kara, die tot december onderzoek leidde dat zich richtte op robotica bij ABI Research, een onderzoeksbureau voor technologiebedrijven.

ABI Research voorspelt dat de markt voor robotische exoskeletten alleen al $ 1,8 miljard zal bereiken in 2025, een stijging ten opzichte van $ 68 miljoen in 2014. Dit jaar zullen ongeveer 6.000 pakken worden verkocht, voornamelijk voor revalidatie. Tegen 2025 verwacht ABI er ongeveer 2,6 miljoen op de markt te zien.

Terwijl een aantal bedrijven exoskeletpakken maakt voor gebruik in de bouw en de industrie, hebben ze tot nu toe beperkte vooruitgang geboekt op het gebied van de bouw en hebben weinig of geen bouwbedrijven ze overgenomen. Ondertussen kunnen bouwers de fabrikanten in de gaten houden die de robotpakken een testrun geven om te bepalen hoe ze zich kunnen vertalen naar gebruik binnen de bouwsector.

De exosuits zijn metalen frames uitgerust met gemotoriseerde spieren om de kracht van de drager te vermenigvuldigen. Ook wel exoskeletten genoemd, het metalen frame van de robotpakken weerspiegelt enigszins de interne skeletstructuur van de drager.

Het pak zorgt ervoor dat opgetilde objecten veel lichter aanvoelen, en soms zelfs gewichtloos, waardoor verwondingen worden verminderd en de naleving wordt verbeterd.

Bekijk deze OSHA-nalevingsgids voor meer informatie.

En de bouwsector zal deze draagbare aangedreven of niet-aangedreven robot exosuits in groten getale aannemen, althans volgens één analyse.

Eén reden waarom de robotpakken rijp zijn voor adoptie door bouwers is hun dalende prijzen, zegt Kara. Om een voorbeeld te noemen, twee soorten pakken, de Chairless Chair en het EksoWorks Vest, worden verkocht voor ongeveer $ 5.000 per stuk, veel minder dan het type volledige lichaamspakken die verlamden helpen lopen.

Van militair project in de VS naar gezondheidszorg en daarbuiten

Voor het eerst ontwikkeld door het leger, hebben de exoskeletten de overstap gemaakt van de gezondheidszorg naar de productie- en landbouwindustrieën, waar werknemers ook zware lasten dragen en overbrengen en op een repetitieve manier bewegen. In de gezondheidszorg helpen de pakken slachtoffers van een beroerte hun ledematen te versterken of zelfs verlamden te lopen of hun armen te gebruiken.

Omstreeks 1965 begon General Electric met de ontwikkeling van de Hardiman, een groot exoskelet voor het hele lichaam dat was ontworpen om de kracht van de gebruikers met een factor 25 te vergroten om hen te helpen zware voorwerpen op te tillen. Het project, dat werd gesponsord door het Amerikaanse leger en de marine, zocht een machine die kon helpen bij het verplaatsen van vracht of uitrusting. Het exoskelet woog 1.500 pond en bestond uit twee pakken, een die aan de operator was bevestigd en een extern pak dat objecten droeg.

Het zware gewicht van de machine en problemen bij het aan- en uittrekken zorgden ervoor dat de ontwikkeling van exosuit een tijdlang stagneerde.

Maar rond 2000 werden exoskelet-robotpakken steeds toegankelijker voor gebruikers in de gezondheidszorg. Een van de eerste toepassingen, Lokomat, wordt gebruikt voor looprevalidatie bij patiënten met een beroerte of ruggenmergletsel, die het pak dragen terwijl ze op een loopband lopen.

Omstreeks 2015 vonden de pakken hun weg naar industriële toepassingen.

Zo kondigde Ekso Bionics een uitbreiding aan naar de bouwindustrie en andere industrieën met het Ekso Works Industrial Exoskeleton. Het pak stelt de gebruiker in staat om elektrisch gereedschap op te tillen alsof het helemaal niets weegt, aldus Ekso.

Image Credit: EksoBionics

Zorg ervoor dat uw bouwplaats zo veilig mogelijk is.

Download vandaag nog 10 tips voor een veiligere bouwplaats!

Exoskeletten kunnen passief zijn – dat wil zeggen zonder het gebruik van actuatoren, motoren of batterijen om te helpen bij het tillen of slepen – of actief, waarbij actuatoren worden gebruikt om te helpen bij deze activiteiten.

Typisch voor gebruik in de bouw en de verwerkende industrie, passieve systemen zijn populair, omdat deze pakken zijn minder duur en actuators zijn niet nodig om de exoskelet gebruiker van een lading of lichaamsgewicht te ontlasten.

Dit Ekso Works Industrial Exoskeleton, bijvoorbeeld, heeft een niet-aangedreven frame, wat betekent dat het een passief pak is zonder actuatoren of motoren. Het kan de hele dag worden gebruikt, aldus Ekso.

“In tegenstelling tot de exoskeletten die eerder werden gebouwd en die slechts een beperkte tijd konden worden gebruikt vanwege de levensduur van de batterij, zou dit een doorbraak kunnen betekenen”, aldus Ekso.

Minder verwondingen

In de bouw, de industrie, de landbouw en andere industrieën die de robotstructuren invoeren, vergroten de exopakken de menselijke beweging om meer tilkracht mogelijk te maken en de productie te verbeteren bij repetitieve taken zoals hurken, buigen of lopen, aldus Kara.

Degenen die de exopakken dragen, zullen ook minder snel ernstige verwondingen oplopen door ongevallen of overbelasting. Overbelasting van werknemers kost Amerikaanse werkgevers jaarlijks ongeveer $ 15 miljard aan compensatie, voegt Kara eraan toe.

Bekijk deze gids voor meer informatie.

En bouwvakkers rakken meer dan hun eerlijk deel van overbelastingsblessures op. In feite hebben ze enkele van de hoogste tarieven van spier- en skeletaandoeningen per hoofd van de bevolking, volgens het Bureau of Labor Statistics. Dat soort verwondingen verminderen het aantal jaren dat bouwvakkers hun werk kunnen doen en kunnen zelfs blijvend letsel veroorzaken.

Typen exoskeletten voor bouwvakkers

In de afgelopen jaren hebben ontwikkelaars zich gericht op kleinere, meer gespecialiseerde exoskeletprojecten die zich richten op een bepaald lichaamsdeel, hoewel volledige lichaamspakken ook in gebruik zijn.

Met dat in gedachten, vallen de huidige exoskeletten in verschillende categorieën.

• Het gemonteerde arm-exoskelet

Gereedschap-houdende exoskeletten bestaan uit een verende arm die aan één kant een zwaar werktuig vasthoudt en is verbonden met een onderlichaam-exoskelet en een tegengewicht. Het gewicht van het werktuig wordt op de grond overgebracht. Deze exoskeletten zijn gewoonlijk passief en bevatten soms slechts één gewricht, dat voldoende is om gewicht te ondersteunen.

Voorbeelden hiervan zijn de EksoZeoG, van Ekso Bionics. Het exoskelet met gemonteerde arm wordt niet op het lichaam gedragen, maar werknemers besturen de arm door hun hand aan het uiteinde ervan te plaatsen. Het exoskelet helpt arbeiders om zware handgereedschappen snel te gebruiken, zodat ze hun taken sneller, met minder vermoeidheid en beter vakmanschap kunnen voltooien, aldus Ekso.

• Back Support Exosuit

Image Credit: EksoBionics

Exoskeletten die rugsteun bieden, helpen arbeiders wanneer ze bukken om een lift uit te voeren en zorgen er ook hier voor dat ze op de juiste manier tillen. Ze verminderen de belasting op de rugspieren tijdens het bukken en verminderen repetitieve-stressletsels. Ze zorgen er ook voor dat gebruikers een correcte houding aanhouden tijdens het bukken om spierblessures te verminderen.

• Arm Support Limb

Image Credit: EksoBionics

Sommige pakken zijn eenvoudige armen die werknemers helpen bij het tillen van zware gereedschappen, terwijl vollere exoskeletten, schouder- of armondersteuning bieden. Het EksoWorks Vest is een exoskelet voor schouder- en armondersteuning met een hoofdsteun, ontworpen om de belasting te verlichten van het voortdurend werken met zware gereedschappen boven taillehoogte. Het gebruikt geen stroom, maar biedt ergonomische ondersteuning voor het bovenlichaam en de armen waardoor voorwerpen veel minder lijken te wegen dan ze doen, en stelt een arbeider in staat om in een fabriekslijnhouding te werken zonder vermoeid te raken, aldus de makers van het vest.

• Crouching and Standing Support

Chairless chairs zijn lichtgewicht exoskeletten die worden gedragen en die op hun plaats vergrendelen en gebruikers ondersteunen wanneer ze gedurende langere tijd in dezelfde positie hurken of staan. Ze worden stoelloze stoelen genoemd omdat ze gebruikers op dezelfde manier kunnen ondersteunen als stoelen dat doen. Ook zij verminderen repetitieve stress en spierblessures.

Voorbeelden hiervan zijn de Chairless Chair van het Zwitserse bedrijf Noonee, die op zijn plaats vergrendelt wanneer een werknemer voor langere tijd moet hurken of staan. Het vermindert de druk op de knie en de rest van het been, aldus Noonee.

• Whole-Body Suits

Image Credit: EksoBionics

Full-body aangedreven pakken bieden ondersteuning en extra kracht.

Wanneer werknemers die een exoskelet van SuitX dragen, bijvoorbeeld voorover buigen, nemen persluchtveren in de rug van het pak een deel van de tilbelasting van de drager over. Een schoudereenheid gebruikt een gelijkaardig hulpmechanisme voor het opheffen of het werken boven het hoofd, zegt Homayoon Kazerooni, presidentambtenaar bij SuitX van Berkeley, Californië, dat exoskeletsystemen voor de benen, de rug en de schouders evenals een volledig-lichaamsversie maakt.

Vroege fasetests

Omdat de exoskeletten vrij nieuw voor de bouw en de verwerkende industrie zijn, kijken de bouwers hoe zij het er in de verwerkende bedrijven vanaf brengen die hen testen. De twee industrieën hebben een grote mate van overlapping als het gaat om staan, hurken, tillen en verplaatsen van zware voorwerpen, en het maken van repetitieve bewegingen.

Elf exoskeletten voor het onderlichaam zijn ook al in gebruik in verschillende autofabrieken van BMW Group in Duitsland. Het exoskelet bestaat uit beweegbare spalken die aan de benen of de torso worden bevestigd en in verschillende posities worden vergrendeld. De beensteunstructuur kan langdurig staan omzetten in zitten om het comfort en de flexibiliteit van de werkomstandigheden te verbeteren, zegt Christian Dunckern, hoofd van BMW Group production system, planning, toolmaking, and plant engineering.

De Duitse autofabrikant Audi gebruikt de Chairless Chair ook op de productievloer, hoewel Mathias Keil, hoofd van industrial engineering methods bij Audi AG zegt dat de exoskeletten nog niet lang genoeg in gebruik zijn om de resultaten te kunnen beoordelen. Audi verwacht ook dat de robotpakken down the line zullen worden gebruikt door werknemers met fysieke handicaps, zelfs als ze niet direct aan de assemblagelijn werken, voegt hij eraan toe.

Pakken de taak

Enkele bouwbedrijven werken nauw samen met exosuit-ontwikkelaars om ervoor te zorgen dat de pakken aan hun behoeften voldoen.

In november bijvoorbeeld kondigde Gammon, een bouwbedrijf in Hong Kong, aan dat het 10 Assist Suit Exoskeletons kocht. Gammon zal het pak op zijn bouwplaats testen voor de ontwikkelaars, Panasonic-dochter Atoun Inc. en Shun Hing Systems Integration Co. Ltd. Het bouwbedrijf zal feedback geven aan de ontwikkelaars met de bedoeling de veiligheid, efficiëntie en productiviteit in de bouw verder te helpen verbeteren.

Kara beweert dat de groeiende bouwindustrie dit soort exoskeletten in grotere aantallen zal gaan gebruiken. De recente vooruitgang in de technologie zal helpen om de bouwplaats een veiligere en efficiëntere plaats te maken.