Exoskeleton

Exoskeletonin vastakohta on endoskeleton – selkärankaisilla, mukaan lukien ihmisillä, esiintyvä sisäluusto. Kun endoskeleton tukee kehoa sisäpuolella, tekninen exoskeleton kiinnitetään kehon ulkopuolelle ja ottaa osan kehon tukemisesta ja vakauttamisesta hoitaakseen. Exoskeleton ei ole robotti sanan tiukassa merkityksessä: vaikka aktiiviset exoskeletonit on varustettu moottoreilla ja energiaruokinnon järjestelmillä ja liikkuvat siten omalla voimallaan, ne seuraavat käyttäjän liikkeitä ja aikomuksia ja tarjoavat kohdennettua tukea ilman, että ne määräävät omia liikkeitään.

Perusperiaate on sama kaikissa muodoissa: exoskeleton ohjaa kuormitukset pois erityisen rasituksessa olevista kehon rakenteista ja jakaa ne vakaammille alueille tai vaimentaa ne mekaanisesti. Tämä keventää aktiivisten lihasten kuormitusta, joiden muuten pitäisi suorittaa kaikki asennon ylläpitämiseen ja nostoon liittyvä työ.

Teknisesti tämä saavutetaan eri tavoin – kuormia vaimentavien kantavien elementtien avulla, joita tukevat esimerkiksi jousielementit, kaasupainevaimentimet tai moottoroiduissa malleissa käyttölaitteet ja anturit. Se, mikä ratkaisu sopii mihinkin sovellukseen, riippuu käyttötyypistä (passiivinen tai aktiivinen) ja rakenteesta (jäykkä tai pehmeä).

Kehon alueittain

Valinnan tekemisen kannalta keskeinen tekijä on yleensä se, minkä kehon alueen kuormitusta exoskeleton on tarkoitettu keventämään:

• Selkä- ja vartaloexoskeletonit keventävät lannerangan kuormitusta nostoissa ja eteenpäin kumartuessa. Niitä käytetään eniten logistiikassa, teollisuudenalissa ja ammattitaitoa vaativissa töissä.
• Jalkojen, polvien ja lantion exoskeletonit auttavat kyykistymisessä, polvistumisessa ja ylösnousemisessa sekä tarjoavat vakautta pystyasennossa.
• Olkapää- ja pään yläpuolella käytettävät exoskeletonit tarjoavat kohdennettua tukea käsivarsille ( ) rintakorkeudella ja pään yläpuolella suoritettavissa manuaalisissa tehtävissä, kuten asennuksissa tai kipsilevyrakenne-tehtävissä.
• Käsi- ja sormieksoskeletoneilla on vahvistus tartuntavoimaan pitkäkestoisissa tai voimaa vaativissa tartuntatehtävissä.
• Koko kehon exoskeletonit yhdistävät useita tukialueita, ja niitä käytetään pääasiassa erityisissä tai sotilassovelluksissa.

Käyttöjärjestelmän ja rakenteen mukaan

Tuettavasta kehon alueesta riippumatta eksoskeletonit voidaan luokitella niiden käyttöjärjestelmän ja rakenteen perusteella. Käyttöjärjestelmien osalta erotetaan toisistaan passiiviset järjestelmät, joissa ei ole moottoria, ja aktiiviset järjestelmät, joissa on moottori ja virtalähde (esim. akku). Rakenteen osalta erotetaan toisistaan jäykät eksoskeletonit, joissa on kiinteä runko, ja niin sanotut pehmeät eksoskeletonit, jotka koostuvat joustavista tekstiilimateriaalista.

Schmalzin NEXO Pro rungon fleksio exoskeleton

Schmalzin NEXO Pro on jäykkä rungon fleksio exoskeleton: se keventää alaselän lannerangan kuormitusta noston ja eteenpäin vääntymisen aikana. Se on passiivinen järjestelmä – se toimii puhtaasti mekaanisesti ilman moottoria tai akkua.

Teollisia exoskeletteja käytetään tilanteissa, joissa fyysisesti raskaita liikkeitä ei voida automatisoida – tai ne voidaan automatisoida vain osittain – kuten:

• Logistiikka ja varastointi: tilausten keräily, kuormalavojen täyttö ja tyhjennys, lastaus ja purku – tehtävät, joihin liittyy toistuvia nostoja.
• Ammattityöt ja rakenne: yläpuolella tehtävät työt, kipsilevyjen asennus, laatoitus ja maalaus sekä materiaalin toistuva nosto.
• Valmistus ja asennus: materiaalinkäsittely, kokoonpanolinja- ja asennustyöt, tuotanto.
• Hoito ja terveydenhuolto: potilaiden asennon muuttaminen ja liikkumisen helpottaminen.
• Puolustusvoimat ja pelastuspalvelut: raskaiden laitteiden kantaminen pitkiä matkoja.

Hyödyt

• Lihas- ja liitoskipujen lievitys, ja siten fyysinen väsymys vähenee
• Mahdollisuus vähentää rasituksesta johtuvia vaivoja ja poissaoloja
• Tasaisempi suorituskyky koko työvuoron ajan
• Konkreettinen panos työterveyteen ja työnantajan houkuttelevuuteen, erityisesti kun otetaan huomioon ikääntyvä henkilöstö ja ammattitaitoisen työvoiman puute

Haitat ja rajoitukset

• Ei korvaa oikeita nostotekniikoita, teknisiä apuvälineitä ja ergonomisesti suunniteltua työnjärjestelyä
• Vaatii sopeutumisajan ja työntekijöiden hyväksynnän
• Kaikkia tehtäviä tai kehon osia ei voida tukea yhtä hyvin
• Hyvin ahtaissa tiloissa liikkumisvapaus voi olla rajoitettua
• Aktiiviset järjestelmät lisäävät painoa ja vaativat ylimääräistä huoltoa

Exoskeleton vähentää fyysistä rasitusta nimenomaan siellä, missä se syntyy – kun suoritetaan nostoja raskailla kuormilla, työskennellään pään yläpuolella tai kumartuneessa asennossa. Työturvallisuuden kannalta ne luokitellaan aputyökaluiksi, joiden kohdistus on räätälöitävä kuhunkin rasitustilanteeseen sopivaksi.

Ennen käyttöönottoa työpaikalla on siksi suoritettava tehtäväkohtainen riskinarviointi: siinä selvitetään, mikä järjestelmä sopii kyseiselle työpisteelle, ovatko istuvuus ja mukavuus asianmukaiset sekä aiheuttaako exoskeleton uusia rasituksia – esimerkiksi ylimääräisen painon tai liikkumisvapauden rajoittumisen vuoksi. Työtapaturmavakuutusyhdistykset ja DGUV antavat ohjeita tästä aiheesta.