Экзоскелеты - это просто: физическая поддержка на работе и в повседневной жизни

В сентябре 2022 года Институт производственного инжиниринга и автоматизации IPA Фраунгофера представил на выставке RehaCare так называемые экзоскелеты. Они поддерживают людей при выполнении физически напряженной работы, предотвращают нарушение осанки и призваны облегчить нагрузку на мышцы и суставы. В будущем они также могут стать помощниками для людей с определенными физическими недостатками, говорит Урбан Дауб, руководитель исследовательской группы по прикладной биомеханике в Институте Фраунгофера. Интервью.

Мистер Дауб, термин "экзоскелет" звучит несколько технично для непосвященных. Что за ним скрывается?

Экзоскелет - это вспомогательная система, которая надевается непосредственно на тело. Он разгружает опорно-двигательный аппарат, обеспечивая дополнительную силовую поддержку. Наши мышцы и суставы предназначены для динамичных движений, таких как ходьба. Однако если кому-то приходится постоянно поднимать тяжелые грузы или долго держать опорно-двигательный аппарат в почти неподвижном положении, мышцы могут быстро истощиться. Это может создать риск травмы. Экзоскелеты противодействуют этому.

Откуда берется эта сила? Приводятся ли экзоскелеты в движение мотором?

Иногда да, иногда нет, существуют пассивные и активные системы. Наиболее широко используемые промышленные экзоскелеты работают пассивно. В них есть пружины или компенсаторы, которые находятся в механическом напряжении и высвобождают свою энергию, когда тело принимает определенную позу. В результате они автоматически добавляют силу во время определенных движений, которые в противном случае должны были бы обеспечиваться только мышцами тела. Таким образом, определенные участки тела получают особую поддержку и разгрузку. В этой категории есть и другие различия: например, некоторые системы имеют жесткую оболочку, в то время как другие почти полностью состоят из эластичных ремней и опор. Последние известны как мягкие экзоскелеты или - если использовать международный термин - "экзокостюмы". Однако все чаще встречаются и активные системы, управляемые электричеством.  

Когда какая система имеет смысл?

Это зависит от обстоятельств. Если технических мер или изменения рабочих процессов уже недостаточно для того, чтобы в достаточной степени разгрузить человека на рабочем месте, экзоскелеты могут стать хорошим дополнительным вариантом, как активные, так и пассивные. Однако активные экзоскелеты могут быть особенно полезны, если для выполнения задачи требуется более высокий уровень усилий или уровень необходимой поддержки варьируется от человека к человеку. Экзоскелет можно гораздо точнее настроить в соответствии с потребностями человека или конкретным видом деятельности. Например, если вес сильно варьируется, как в случае, когда необходимо перемещать пакеты весом от двух до 25 килограмм, поддержка, обеспечиваемая активными системами, может быть адаптирована соответствующим образом. Кстати, некоторые из наших исследований также очень интенсивно фокусируются на таких требованиях.

Вы говорите, что экзоскелеты всегда поддерживают определенные участки тела. Значит, существуют различные варианты в зависимости от того, работает ли человек больше руками или больше ногами, например?

Да, хотя большинство экзоскелетов предназначены для поддержания верхней части тела в прямом и вертикальном положении - это "экзоскелеты для спины" - или для снятия нагрузки с рук во время работы над головой - это "экзоскелеты для плеч". Существуют также системы для шеи, большого пальца и кисти.

Какую работу поддерживают спина и плечевые системы?

Системы для спины используются, когда нужно поднимать или опускать тяжелые компоненты или контейнеры, или когда кто-то должен работать в положении наклона вперед в течение длительных периодов времени. Типичная область применения экзоскелетов для спины - логистика, например, как уже объяснялось для активных систем, где людям часто приходится поднимать и переносить тяжелые пакеты. Плечевые экзоскелеты, с другой стороны, помогают в тех видах деятельности, где руки долгое время находятся в поднятом положении, например, при сборке или сварочных работах. (→ Посмотреть видео).

Когда экзоскелет считается "успешным" и чему он должен соответствовать?

 Пользователи говорят: экзоскелет в идеале должен почти ничего не весить, не быть заметным при ношении, не стеснять движений и при этом обеспечивать как можно больше поддержки. Это звучит как пресловутый "домкрат на все руки", который еще предстоит изобрести. По техническим причинам, конечно, невозможно реализовать это в совершенстве - поэтому всегда приходится идти на некоторые компромиссы. Именно поэтому в настоящее время на рынке представлено более 100 различных экзоскелетов: Ни один из них не является идеальным, но каждый из них решает очень специфические проблемы и очень хорошо подходит для конкретных пользователей. Это, в свою очередь, означает, что в каждом конкретном случае необходимо найти наиболее подходящий экзоскелет.

Итак, экзоскелеты уже доступны во множестве различных версий и практически для любого применения. Не могут ли они также представлять интерес для людей, для которых основное внимание уделяется не столько предотвращению травм, сколько вспомогательной функции - другими словами, для людей с физическими недостатками?

Это очень хорошая идея. Экзоскелеты действительно могут поддержать людей с ограниченными возможностями в их трудовой деятельности, иногда даже позволяя им вообще участвовать в ней. Производители экзоскелетов также признали это, т.е. то, что эти системы предлагают совершенно иные возможности за пределами промышленного применения. На мой взгляд, люди с приобретенными или врожденными физическими недостатками, несомненно, смогут извлечь из этого большую пользу в будущем - и в некоторых случаях либо вообще вернуться к работе, либо работать будет легче.

Знаете ли Вы пример, когда это уже было?

Да, на выставке Rehacare в рамках симпозиума "Техническая помощь и профессиональная реабилитация" мы представили презентацию о сотруднике музея, страдающем неврологическим заболеванием. Его работа заключается в изготовлении ножниц традиционным способом. В музее перечислены станки, используемые для этого. Поэтому о технических модификациях, облегчающих его работу, не может быть и речи. Вот уже более года он использует в своей работе экзоскелет, который поддерживает его руку и помогает ему компенсировать неврологический недостаток силы. По его словам, это позволяет ему выполнять свою работу лучше, дольше и, самое главное, без боли. Таким образом, музей сохраняет ценного сотрудника - а он сам может продолжать выполнять свою работу.

Источник: Экзоскелеты объясняются просто: физическая поддержка на работе и в повседневной жизни (с видео) - Инклюзивная трудовая жизнь (lwl.org) (17.10.2022)