Exodräkterna, eller exoskeletter som används inom byggnadsindustrin, är mogna för tillväxt, säger Dan Kara, som fram till december ledde forskning med inriktning på robotteknik på ABI Research, ett undersökningsföretag inom teknikbranschen.

ABI Research förutspår att enbart marknaden för exoskeletter med robotar kommer att nå 1,8 miljarder dollar år 2025, en ökning från 68 miljoner dollar år 2014. I år kommer cirka 6 000 dräkter att säljas, främst för rehabilitering. År 2025 räknar ABI med att cirka 2,6 miljoner kommer att finnas på marknaden.

Ett antal företag tillverkar visserligen exoskelettdräkter för byggnads- och tillverkningsändamål, men de har hittills gjort begränsade framsteg på byggnadsområdet och få, om ens några, byggnadsföretag har anammat dem. Under tiden kan byggare hålla koll på tillverkare som ger robotdräkterna en testkörning för att avgöra hur de kan översättas till användning inom byggbranschen.

Exodräkterna är metallramar försedda med motoriserade muskler som multiplicerar bärarens styrka. Robotdräkterna kallas också för exoskelett och deras metallramar speglar i viss mån bärarens inre skelettstruktur.

Dräkten gör att lyfta föremål känns mycket lättare, och ibland till och med viktlösa, vilket minskar skador och förbättrar efterlevnaden.

Ta en titt på den här OSHA-guiden om efterlevnad för att lära dig mer.

Och byggbranschen kommer att ta till sig dessa bärbara, motoriserade eller icke-motoriserade robot-exodräkter i stort antal, åtminstone enligt en analys.

En anledning till att robotdräkterna är mogna för att antas av byggnadsarbetarna är deras fallande priser, säger Kara. Två typer av dräkter, Chairless Chair och EksoWorks Vest, säljs till exempel för cirka 5 000 dollar styck, vilket är mycket mindre än den typ av helkroppsdräkter som hjälper förlamade att gå.

Från amerikanskt militärprojekt till hälso- och sjukvård och vidare

Den exoskelett som först utvecklades av militären har tagit steget från hälso- och sjukvården till tillverknings- och jordbruksindustrierna, där de anställda också bär och förflyttar tunga laster och rör sig på ett repetitivt sätt. Inom sjukvården hjälper dräkterna strokeoffer att återfå lemstyrka eller till och med hjälpa dem som är förlamade att gå eller använda sina armar.

Omkring 1965 började General Electric utveckla Hardiman, ett stort exoskelett för hela kroppen, som är utformat för att öka användarnas styrka med en faktor 25 för att hjälpa dem att lyfta tunga föremål. Projektet, som sponsrades av den amerikanska armén och flottan, sökte en maskin som kunde hjälpa till att flytta last eller utrustning. Exoskelettet vägde 1 500 pund och bestod av två dräkter, en fäst vid operatören och en extern som bar föremål.

Maskinens tunga vikt samt problem med att ta på och av den gjorde att utvecklingen av exodräkter stannade upp ett tag.

Men runt år 2000 blev exoskelettrobotdräkterna alltmer tillgängliga för användare inom sjukvården. En av de första tillämpningarna, Lokomat, används för gångrehabilitering hos stroke- och ryggmärgsskadade patienter, som bär dräkten medan de går på ett löpband.

Omkring 2015 tog dräkterna steget in i industriella tillämpningar.

Ekso Bionics tillkännagav till exempel en expansion till byggbranschen och andra branscher med Ekso Works Industrial Exoskeleton. Dräkten gör att användaren kan lyfta elverktyg som om de inte väger något alls, enligt Ekso.

Image Credit: EksoBionics

Säkerställ att din byggarbetsplats är så säker som möjligt.

Ladda ner 10 tips för en säkrare byggarbetsplats idag!

Exoskeletter kan antingen vara passiva – det vill säga utan användning av manöverdon, motorer eller batterier för att hjälpa till med att lyfta eller dra – eller aktiva, som använder manöverdon för att hjälpa till med dessa aktiviteter.

Typiskt för användning inom bygg- och tillverkningsindustrin är passiva system populära, eftersom dessa dräkter är billigare och manöverdon inte är nödvändiga för att avlasta exoskelettanvändaren från en nyttolast eller kroppsvikt.

Detta Ekso Works Industrial Exoskeleton, till exempel, har en ostyrd ram, vilket innebär att det är en passiv dräkt utan ställdon eller motorer. Den kan användas hela dagen, enligt Ekso.

”Till skillnad från de exoskeletter som byggts tidigare och som bara kunde användas under en begränsad tid på grund av batteritiden, kan detta vara en spelförändring”, säger Ekso.

Fler skador

I byggbranschen, tillverkningsindustrin, jordbruket och andra branscher som inför robotstrukturer ökar exodräkterna den mänskliga rörelsen för att möjliggöra större lyftstyrka och förbättrad produktion vid repetitiva arbetsuppgifter som att sitta på huk, böja sig eller gå, säger Kara.

De som bär exodräkterna kommer också att vara mindre benägna att drabbas av allvarliga skador till följd av olyckor eller överarbete. Arbetarnas överansträngning kostar de amerikanska arbetsgivarna omkring 15 miljarder dollar årligen i ersättning, tillägger Kara.

Ta en titt på den här guiden för att lära dig mer.

Och byggnadsarbetare får mer än sin beskärda del av överansträngningsskador. Faktum är att de har några av de högsta siffrorna för muskuloskeletala sjukdomar per capita, enligt Bureau of Labor Statistics. Den typen av skador minskar antalet år som byggnadsarbetare kan utföra sitt arbete och kan till och med orsaka permanenta skador.

Typer av exoskelett för byggnadsarbetare

Under de senaste åren har utvecklarna fokuserat på mindre, mer specialiserade exoskelettprojekt som riktar sig mot en viss kroppsdel, även om helkroppsdräkter också används.

Med detta i åtanke faller dagens exoskeletter in i olika kategorier.

• Den monterade arm-exodräkten

Verkygshållande exoskeletter består av en fjäderbelastad arm som håller ett tungt verktyg i ena änden och som är ansluten till ett exoskelett för den nedre kroppen och en motvikt. Verktygets vikt överförs till marken. Dessa exoskelett är vanligtvis passiva och innehåller ibland endast en led, vilket är tillräckligt för att ge viktstöd.

Exempel på detta är EksoZeoG från Ekso Bionics. Exoskelettet med monterad arm bärs inte på kroppen, utan arbetarna styr armen genom att placera sin hand vid dess ände. Exoskelettet hjälper arbetarna att använda tunga handverktyg snabbt så att de kan slutföra jobben snabbare, med mindre trötthet och bättre utförande, enligt Ekso.

• Exoskelett med ryggstöd

Bildkredit: EksoBionics

Exoskelett som ger stöd för ryggen hjälper arbetarna när de böjer sig ner för att utföra ett lyft och, återigen, säkerställer att de lyfter på rätt sätt. De minskar belastningen på ryggmusklerna när de böjer sig ner och minskar risken för upprepade belastningsskador. De ser också till att användarna behåller rätt hållning när de böjer sig för att minska muskelskador.

• Armstödsben

Bildkredit: EksoBionics

Vissa dräkter är enkla armar som hjälper arbetarna att lyfta tunga verktyg, medan fylligare exoskelett, erbjuder axel- eller armstöd. EksoWorks Vest är ett exoskelett med axel- och armstöd och ett huvudstöd som är utformat för att lindra belastningen av att ständigt arbeta med tunga verktyg ovanför midjehöjd. Den använder ingen ström, men ger ett ergonomiskt överkropps- och armstöd som gör att föremål verkar väga mycket mindre än vad de gör, och gör det möjligt för en arbetstagare att arbeta i en fabrikslinjeställning utan trötthet, enligt dräkttillverkarna.

• Stöd för hukande och stående

Stollösa stolar är lättviktiga exoskelett som bärs och som låser sig på plats och stödjer användarna när de hukar sig eller står i samma position under långa tidsperioder. De kallas stollösa stolar eftersom de kan stödja användarna på samma sätt som stolar gör. De minskar också skador på grund av upprepad stress och muskelskador.

Exempel på detta är den stollösa stolen från det schweiziska företaget Noonee, som låses på plats när en arbetstagare måste sitta på huk eller stå under längre perioder. Det minskar trycket på knäet och resten av benet, säger Noonee.

• Helkroppsdräkter

Bildkredit: EksoBionics

Helkroppsdräkter med motor ger stöd och extra styrka.

När arbetare som bär ett exoskelett från SuitX till exempel böjer sig framåt, tar tryckluftsfjädrar i dräktens baksida en del av lyftbelastningen från bäraren. En axelenhet använder en liknande hjälpmekanism för att lyfta eller arbeta över huvudet, säger Homayoon Kazerooni, verkställande direktör på SuitX i Berkeley, Kalifornien, som tillverkar exoskelettsystem för ben, rygg och axlar samt en helkroppsversion.

Tester i ett tidigt skede

Eftersom exoskelettsystemen är relativt nya för byggnads- och tillverkningsindustrin vill byggarna se hur de klarar sig på de tillverkningsanläggningar som testar dem. De två branscherna har en stor överlappning när det gäller att stå, huka, lyfta och flytta tunga föremål och göra repetitiva rörelser.

Eleven exoskeletter för underkroppen används redan i flera av BMW Groups bilfabriker i Tyskland. Exoskelettet består av rörliga skenor som fästs på benen eller bålen och låses i olika lägen. Benstödsstrukturen kan omvandla långvarigt stående till sittande för att förbättra komforten och flexibiliteten i arbetsförhållandena, säger Christian Dunckern, chef för BMW Groups produktionssystem, planering, verktygstillverkning och anläggningsteknik.

Den tyska biltillverkaren Audi använder sig också av den stollösa stolen på produktionsgolvet, även om Mathias Keil, chef för industriella ingenjörsmetoder på Audi AG, säger att exoskeletten inte har använts tillräckligt länge för att man ska kunna bedöma resultaten. Audi förväntar sig också att robotdräkterna kommer att användas längre fram av arbetare med fysiska funktionshinder även om de inte arbetar direkt på monteringsbandet, tillägger han.

Dräkterna passar uppgiften

Vissa byggföretag har ett nära samarbete med utvecklare av exodräkter för att se till att dräkterna uppfyller deras behov.

I november meddelade till exempel Gammon, ett byggföretag i Hongkong, att man köpt 10 assist Suit Exoskelettons. Gammon kommer att genomföra försök med dräkten på sin byggarbetsplats för utvecklarna, Panasonics dotterbolag Atoun Inc. och Shun Hing Systems Integration Co. Ltd. Byggföretaget kommer att ge återkoppling till utvecklarna i syfte att bidra till att ytterligare förbättra byggsäkerheten, effektiviteten och produktiviteten.

Kara hävdar att den växande byggbranschen kommer att införa dessa typer av exoskeletter i större utsträckning. De senaste framstegen inom tekniken kommer att bidra till att göra byggarbetsplatsen till en säkrare och effektivare plats.