Исследователи из IIT (Итальянский технологический институт) и INAIL (национальный орган по страхованию работников) разработали и создали инновационные прототипы носимых роботизированных экзоскелетов для промышленного использования, чтобы сделать работу на производствах более безопасной. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием Discover24.
В Италии профессиональные травмы, затрагивающие опорно-двигательный аппарат, являются наиболее частыми проблемами среди промышленных рабочих: их доля составляет 68% всех производственных травм, которые учитывает INAIL. Из этого процента наибольшая доля (около 41%) приходится на позвоночник.
Исследователи из IIT и INAIL работают вместе, чтобы найти решения, которые могут помочь работникам в ближайшем будущем. Новые носимые роботизированные устройства призваны решать наиболее распространенные проблемы работников, выполняющих наиболее физически сложные задачи, значительно снижая процент несчастных случаев на производстве и хронических профессиональных заболеваний.
Исследователи изучали распределение сил и основные факторы перенапряжения тела при выполнении рабочими определенных задач. Используя эту информацию, они разработали экзоскелеты, способные облегчить эти нагрузки, ограничивая возможные травмы опорно-двигательного аппарата. Сейчас начато тестирование в реальных условиях трех прототипов подобных устройств:
- XoTrunk обеспечивает поддержку нижней части спины;
- XoShoulder нацелен на снижение нагрузки на плечи;
- XoElbow усиливает локтевые суставы.
Три прототипа являются результатом проекта Collaborative Cybernetic Systems, выполненного исследовательской группой IIT XoLab (Лаборатория носимых роботов, экзоскелетов и экзокостюмов) под руководством Хесуса Ортиса при сотрудничестве и поддержке INAIL. В среднем прототипы экзоскелетов способны обеспечить снижение физических усилий до 40% для мужчин и женщин, работающих в промышленных условиях.
XoTrunk был разработан для снижения нагрузки при повторяющихся действиях по подъему груза весом до 20 кг, и в более общем плане он предназначен для всех тех работ, которые могут утомить спину оператора. Экзоскелет весом 6,5 кг оснащен двумя электродвигателями общей мощностью 200 Вт и крутящим моментом 30 Н/м каждый. XoTrunk также можно использовать совместно с XoKnee – мягким экзоскелетом, который подключается непосредственно к роботу-подъемнику во время повторяющихся задач.
XoShoulder был разработан для людей, которые в ходе своей повседневной работы значительно напрягают плечевой пояс. Типичным сценарием таких действий является автомеханическая мастерская, где операторы работают под транспортными средствами, установленными на подъемниках, и им приходится держать тяжелые инструменты выше уровня плеч в течение длительных периодов времени. Призванный помочь им XoShoulder весит около 7,7 кг и оснащен двумя 70-ваттными двигателями с крутящим моментом 12 Н/м каждый.
XoElbow помогает поднимать тяжести близко к телу оператора. Примером его применения может служить подъем тяжелых шин для их монтажа на автомобиль на автоподъемнике. Устройство оснащено теми же моторами, что и XoShoulder, и весит около 7 кг.
Все три носимых роботизированных устройства изготовлены из конструкционных пластмасс и алюминиевых сплавов, обычно используемых в аэрокосмической промышленности, и предназначены для различных производственных условий, в которых операторы, как мужчины, так и женщины, могут подвергать свою опорно-двигательную систему чрезмерной нагрузке: это производство, техническое обслуживание, пищевая промышленность, логистика, строительство и сельское хозяйство.
Эти прототипы используют алгоритмы искусственного интеллекта для оказания соответствующей помощи в зависимости от типа работы и способа ее выполнения. Еще одна черта, общая для всех этих устройств и основополагающая для данного типа оборудования, – избирательность. Роботизированные устройства не должны мешать или ограничивать мобильность, а вступать в действие только для самых ответственных задач, обеспечивая поддержку опорно-двигательного аппарата работников.
В настоящее время XoTrunk проходит полевые испытания в отдельных компаниях, и его готовность и выход на рынок ожидается уже в течение нескольких месяцев. XoElbow и XoShoulder готовятся начать тестирование реальных сценариев, их коммерческая готовность ожидается в ближайшие несколько лет.