Eksoszkielety, czyli egzoszkielety używane w przemyśle budowlanym są dojrzałe do wzrostu, mówi Dan Kara, który do grudnia prowadził badania skupiające się na robotyce w ABI Research, firmie zajmującej się badaniem biznesu technologicznego.

ABI Research przewiduje, że sam rynek egzoszkieletów robotycznych osiągnie wartość 1,8 miliarda dolarów w 2025 roku, w porównaniu z 68 milionami dolarów w 2014 roku. W tym roku sprzedanych zostanie około 6 000 kombinezonów, głównie do rehabilitacji. Do 2025 roku ABI spodziewa się zobaczyć około 2,6 miliona na rynku.

Choć wiele firm produkuje kombinezony egzoszkieletowe do użytku w budownictwie i produkcji, w dziedzinie budownictwa poczyniły one ograniczone postępy i niewiele, jeśli w ogóle, firm budowlanych je przyjęło. W międzyczasie budowniczowie mogą śledzić producentów, którzy testują kombinezony robotów, aby ustalić, w jaki sposób mogą one zostać wykorzystane w branży budowlanej.

Kombinezony to metalowe ramy wyposażone w zmotoryzowane mięśnie, aby zwielokrotnić siłę użytkownika. Nazywane również egzoszkieletami, metalowe ramy kombinezonów robotów w pewnym sensie odzwierciedlają wewnętrzną strukturę szkieletową użytkownika.

Kombinezon sprawia, że podnoszone przedmioty czują się znacznie lżejsze, a czasami nawet nieważkie, co zmniejsza obrażenia i poprawia zgodność.

Spójrz na ten przewodnik zgodności OSHA, aby dowiedzieć się więcej.

A branża budowlana będzie przyjmować te nadające się do noszenia zasilane lub niezasilane robotyczne egzoszkielety w dużych ilościach, przynajmniej według jednej z analiz.

Jednym z powodów, dla których kombinezony robotów są gotowe do przyjęcia przez budowniczych, są ich spadające ceny, mówi Kara. Dla przykładu, dwa rodzaje kombinezonów, Chairless Chair i EksoWorks Vest, sprzedają się za około 5000 dolarów każdy, znacznie mniej niż kombinezony, które pomagają osobom sparaliżowanym chodzić.

Od amerykańskiego projektu wojskowego do opieki zdrowotnej i nie tylko

Pierwotnie opracowane przez wojsko, egzoszkielety zostały przeniesione z opieki zdrowotnej do przemysłu wytwórczego i rolniczego, gdzie pracownicy również noszą i przenoszą ciężkie ładunki i poruszają się w powtarzalny sposób. W służbie zdrowia kombinezony pomagają ofiarom udaru odzyskać siłę kończyn, a nawet pomagają osobom sparaliżowanym chodzić lub używać rąk.

Około 1965 roku firma General Electric rozpoczęła prace nad Hardimanem, dużym egzoszkieletem zaprojektowanym w celu zwiększenia siły użytkownika o współczynnik 25, aby pomóc mu w podnoszeniu ciężkich przedmiotów. W ramach projektu sponsorowanego przez armię i marynarkę wojenną Stanów Zjednoczonych poszukiwano maszyny, która mogłaby pomóc w przenoszeniu ładunków lub sprzętu. Egzoszkielet ważył 1500 funtów i składał się z dwóch kombinezonów, jednego przymocowanego do operatora i drugiego zewnętrznego, który przenosił przedmioty.

Duża waga maszyny, a także problemy z jej zakładaniem i zdejmowaniem spowodowały, że rozwój egzoszkieletu na jakiś czas stanął w miejscu.

Ale około roku 2000 zrobotyzowane kombinezony egzoszkieletowe stały się coraz bardziej dostępne dla użytkowników w służbie zdrowia. Jedna z pierwszych aplikacji, Lokomat, jest używana do rehabilitacji chodu u pacjentów po udarze i urazach rdzenia kręgowego, którzy noszą kombinezony podczas chodzenia na bieżni.

Około 2015 roku kombinezony utorowały sobie drogę do zastosowań przemysłowych.

Na przykład, Ekso Bionics ogłosiło ekspansję do przemysłu budowlanego i innych branż podobnie z Ekso Works Industrial Exoskeleton. Kombinezon pozwala użytkownikowi być w stanie podnieść elektronarzędzia tak, jakby nic nie ważyły, według Ekso.

Image Credit: EksoBionics

Upewnij się, że Twój plac budowy jest tak bezpieczny, jak to tylko możliwe.

Ściągnij 10 wskazówek dotyczących bezpiecznego placu budowy już dziś!

Ekoskeletony mogą być pasywne – czyli bez użycia siłowników, silników lub baterii, które pomagają w podnoszeniu lub przenoszeniu – lub aktywne, czyli wykorzystujące siłowniki do pomocy w tych czynnościach.

Typowo w budownictwie i przemyśle wytwórczym popularne są systemy pasywne, ponieważ kombinezony te są tańsze, a siłowniki nie są konieczne do odciążenia użytkownika egzoszkieletu od ciężaru ciała.

Na przykład ten egzoszkielet przemysłowy Ekso Works ma ramę bez napędu, co oznacza, że jest to kombinezon pasywny, bez siłowników i silników. Według firmy Ekso może być używany przez cały dzień.

„W przeciwieństwie do egzoszkieletów zbudowanych wcześniej, które mogły być używane tylko przez ograniczony czas ze względu na żywotność baterii, to może być przełomowe”, mówi Ekso.

Mniej urazów

W budownictwie, produkcji, rolnictwie i innych branżach, które przyjmują struktury robotyczne, egzoszkielety zwiększają ludzki ruch, aby umożliwić większą siłę podnoszenia i usprawnić produkcję w zakresie powtarzalnych zadań, takich jak kucanie, zginanie lub chodzenie, mówi Kara.

Osoby noszące egzoszkielety będą również mniej podatne na poważne urazy w wyniku wypadków lub przepracowania. Nadmierny wysiłek fizyczny pracowników kosztuje amerykańskich pracodawców około 15 miliardów dolarów rocznie z tytułu odszkodowań, dodaje Kara.

Zobacz ten przewodnik, aby dowiedzieć się więcej.

Pracownicy budowlani mają więcej niż sprawiedliwy udział w urazach spowodowanych nadmiernym wysiłkiem fizycznym. W rzeczywistości, mają jedne z najwyższych wskaźników zaburzeń mięśniowo-szkieletowych na mieszkańca, zgodnie z Bureau of Labor Statistics. Tego typu urazy zmniejszają liczbę lat, w ciągu których pracownicy budowlani mogą wykonywać swoją pracę, a nawet mogą powodować trwałe obrażenia.

Typy egzoszkieletów dla pracowników budowlanych

W ostatnich latach konstruktorzy skupili się na mniejszych, bardziej wyspecjalizowanych projektach egzoszkieletów, które są ukierunkowane na konkretną część ciała, chociaż w użyciu są również kombinezony do pracy w pełnym zakresie.

Mając to na uwadze, dzisiejsze egzoszkielety dzielą się na różne kategorie.

• Eksoszkielet z zamontowanym ramieniem

Eksoszkielety trzymające narzędzia składają się ze sprężynującego ramienia, które trzyma ciężkie narzędzie na jednym końcu i jest połączone z egzoszkieletem dolnej części ciała oraz przeciwwagą. Ciężar narzędzia jest przenoszony na podłoże. Egzoszkielety te są zazwyczaj pasywne i czasami zawierają tylko jeden staw, który jest wystarczający do zapewnienia podparcia ciężaru.

Przykłady obejmują EksoZeoG, z Ekso Bionics. Egzoszkielet z zamontowanym ramieniem nie jest noszony na ciele, ale raczej pracownicy kontrolują ramię poprzez umieszczenie ręki na jego końcu. Egzoszkielet pomaga pracownikom szybko korzystać z ciężkich narzędzi ręcznych, dzięki czemu mogą oni wykonywać prace szybciej, z mniejszym zmęczeniem i lepszą jakością wykonania, według Ekso.

• Eksoszkielet wspierający plecy

Image Credit: EksoBionics

Eksoszkielety, które oferują wsparcie pleców, pomagają pracownikom, gdy schylają się, aby wykonać podnoszenie i, ponownie, zapewniają, że podnoszą w odpowiedni sposób. Zmniejszają one obciążenie mięśni pleców podczas schylania się i ograniczają liczbę urazów spowodowanych powtarzającym się stresem. Zapewniają również, że użytkownicy utrzymują prawidłową postawę podczas schylania się, aby ograniczyć urazy mięśni.

• Kończyna wspierająca ramię

Image Credit: EksoBionics

Niektóre kombinezony są prostymi ramionami, które pomagają pracownikom podnosić ciężkie narzędzia, podczas gdy pełniejsze egzoszkielety, oferują wsparcie barku lub ramienia. Kamizelka EksoWorks jest egzoszkieletem wspierającym ramiona i barki z zagłówkiem, zaprojektowanym w celu złagodzenia napięcia związanego z ciągłą pracą z ciężkimi narzędziami powyżej poziomu pasa. Nie zużywa energii, ale zapewnia ergonomiczne wsparcie górnej części ciała i ramion, które sprawia, że przedmioty wydają się ważyć znacznie mniej niż ważą, i umożliwia pracownikowi działanie w postawie linii fabrycznej bez zmęczenia, według producentów kombinezonu.

• Kucanie i wsparcie w staniu

Krzesła bez krzesła to lekkie egzoszkielety noszone, które blokują się w miejscu i wspierają użytkowników, gdy kucną lub stoją w tej samej pozycji przez długie okresy czasu. Nazywane są krzesłami bez krzesła, ponieważ mogą wspierać użytkowników w taki sam sposób, w jaki robią to krzesła. One również zmniejszają powtarzający się stres i urazy mięśni.

Przykłady tutaj obejmują Krzesło bez krzesła od szwajcarskiej firmy Noonee, które blokuje się na miejscu, gdy pracownik musi kucnąć lub stać przez dłuższy czas. Zmniejsza to nacisk na kolano i resztę nogi, jak twierdzi Noonee.

• Kombinezony na całe ciało

Image Credit: EksoBionics

Kombinezony z napędem na całe ciało zapewniają wsparcie i dodatkową wytrzymałość.

Gdy pracownicy noszący egzoszkielet firmy SuitX na przykład pochylają się do przodu, sprężyny na sprężone powietrze w tylnej części kombinezonu zdejmują z nich część ciężaru związanego z podnoszeniem. Jednostka naramienna wykorzystuje podobny mechanizm wspomagający przy podnoszeniu lub pracy nad głową – mówi Homayoon Kazerooni, dyrektor naczelny firmy SuitX z Berkeley w Kalifornii, która produkuje egzoszkielety na nogi, plecy i ramiona, a także wersję na całe ciało.

Testy na wczesnym etapie

Ponieważ egzoszkielety są stosunkowo nowym produktem w branży budowlanej i produkcyjnej, konstruktorzy chcą sprawdzić, jak sobie radzą w zakładach produkcyjnych, które je testują. Te dwie branże w znacznym stopniu pokrywają się, jeśli chodzi o stanie, kucanie, podnoszenie i przenoszenie ciężkich przedmiotów oraz wykonywanie powtarzających się ruchów.

Jedenaście egzoszkieletów dolnej części ciała jest już używanych w kilku zakładach produkcyjnych BMW Group w Niemczech. Egzoszkielet składa się z ruchomych szyn przymocowanych do nóg lub tułowia i blokowanych w różnych pozycjach. Konstrukcja podtrzymująca nogi może przekształcić długotrwałe stanie w siedzenie, aby poprawić komfort i elastyczność warunków pracy, mówi Christian Dunckern, szef systemu produkcyjnego BMW Group, planowania, produkcji narzędzi i inżynierii zakładu.

Niemiecki producent samochodów Audi również używa Krzesła bez Krzesła na hali produkcyjnej, chociaż Mathias Keil, szef metod inżynierii przemysłowej w Audi AG mówi, że egzoszkielety nie są używane wystarczająco długo, aby ocenić wyniki. Audi oczekuje również, że zrobotyzowane kombinezony będą używane przez pracowników niepełnosprawnych fizycznie, nawet jeśli nie pracują oni bezpośrednio na linii montażowej, dodaje.

Kombinuje zadanie

Niektóre firmy budowlane ściśle współpracują z twórcami egzoszkieletów, aby upewnić się, że kombinezony spełniają ich potrzeby.

Na przykład w listopadzie firma budowlana Gammon z Hongkongu ogłosiła zakup 10 egzoszkieletów Assist Suit. Firma Gammon będzie przeprowadzać próby kombinezonów na swoim placu budowy dla ich twórców, spółki zależnej Atoun Inc. firmy Panasonic oraz Shun Hing Systems Integration Co. Ltd. Firma budowlana przekaże deweloperom informacje zwrotne z zamiarem dalszej poprawy bezpieczeństwa, efektywności i wydajności budowy.

Kara twierdzi, że rozwijający się przemysł budowlany będzie przyjmował tego typu egzoszkielety w większej liczbie. Ostatnie postępy w technologii pomogą uczynić plac budowy bezpieczniejszym i bardziej wydajnym miejscem.