Exoskelet

Het tegenovergestelde van een exoskelet is het endoskelet: het inwendige skelet dat voorkomt bij gewervelde dieren, waaronder de mens. Terwijl het endoskelet het lichaam van binnenuit ondersteunt, wordt een technisch exoskelet aan de buitenkant van het lichaam bevestigd en neemt het een deel van de taak van ondersteuning en stabilisatie over. Een exoskelet is geen robot in de strikte zin van het woord: hoewel actieve exoskeletten zijn uitgerust met motoren en systemen voor energieopslag en dus op eigen kracht kunnen bewegen, volgen ze de bewegingen en intenties van de drager en bieden ze gerichte ondersteuning zonder hun eigen bewegingen op te leggen.

Het basisprincipe is voor alle uitvoeringen hetzelfde: een exoskelet leidt belastingen weg van lichaamsdelen die zwaar worden belast en verdeelt deze over stabielere gebieden of absorbeert ze mechanisch. Dit ontlast de actieve spieren, die anders al het werk zouden moeten verrichten dat nodig is voor het handhaven van de lichaamshouding en het uitvoeren van tilbewegingen.

Technisch gezien wordt dit op verschillende manieren bereikt: via dragende elementen die de krachten kunnen opvangen, met ondersteuning van bijvoorbeeld veerelementen, gasdrukdempers of, bij gemotoriseerde modellen, door aandrijvingen en sensoren. Welke oplossing geschikt is voor welke applicatie, hangt af van het type van de aandrijving (passief of actief) en het ontwerp (star of flexibel).

Ondersteuning per lichaamsdeel

De belangrijkste factor bij het maken van een keuze is meestal welk lichaamsdeel het exoskelet moet ontlasten:

• Exoskeletten voor de achterkant en de romp verlichten de druk op de lumbale wervelkolom tijdens het tillen en bij het vooroverbuigen. Ze worden het meest gebruikt in de logistiek, de industrie en de ambachtelijke sectoren.
• Exoskeletten voor benen, knieën en heupen bieden ondersteuning bij hurken, knielen en opstaan, en zorgen voor stabiliteit bij staande taken.
• Exoskeletten voor de schouders en boven het hoofd bieden gerichte ondersteuning bij het heffen van de armen tijdens handmatige taken op borsthoogte en boven het hoofd, zoals bij montage, installaties of gipsplaatwerk.
• Exoskeletten voor handen en vingers versterken de grijpkracht bij langdurige of krachtintensieve grijptaken.
• Exoskeletten voor het hele lichaam combineren meerdere gebieden voor ondersteuning en worden voornamelijk gebruikt in gespecialiseerde of militaire applicaties.

Op basis van aandrijfsysteem en ontwerp

Ongeacht het lichaamsdeel dat wordt ondersteund, kunnen exoskeletten worden ingedeeld op basis van hun aandrijfsysteem en ontwerp. Wat aandrijfsystemen betreft, wordt onderscheid gemaakt tussen passieve systemen zonder motor en actieve systemen met een motor en een krachtbron (bijv. batterijen). Wat het ontwerp betreft, wordt onderscheid gemaakt tussen rigide exoskeletten met een vast frame en zogenaamde zachte exoskeletten, die bestaan uit flexibele, textiele materialen.

Het NEXO Pro-exoskelet voor rompflexie van Schmalz

De NEXO Pro van Schmalz is een rigide exoskelet voor rompflexie: het ontlast de lumbale wervelkolom in de onderrug tijdens het tillen en vooroverbuigen. Het is een passief systeem – het werkt puur mechanisch, zonder motor of batterij.

Industriële exoskeletten worden gebruikt in situaties waar fysiek zware bewegingen niet – of slechts gedeeltelijk – kunnen worden geautomatiseerd, zoals:

• Logistiek en opslag: orderverzamelen, palletiseren en depalletiseren, laden en lossen – taken waarbij vaak moet worden getild.
• Industrie en bouw: werken boven het hoofd, het plaatsen van gipsplaten, tegelzetten en schilderen, en het herhaaldelijk tillen van materiaal.
• Productie en montage: materiaalhandling, assemblage- en montagewerkzaamheden, productie.
• Zorg en gezondheidszorg: het verplaatsen en mobiliseren van patiënten.
• Militaire en hulpdiensten: het dragen van zware uitrusting over lange afstanden.

Voordelen

• Verlichting van overbelaste spieren en gewrichten, en daardoor minder lichamelijke vermoeidheid
• Mogelijkheid tot vermindering van klachten en verzuim als gevolg van overbelasting
• Constantere prestaties gedurende de gehele dienst
• Een tastbare bijdrage aan de gezondheid op het werk en de aantrekkelijkheid van de werkgever, vooral gezien de vergrijzingende beroepsbevolking en het tekort aan geschoolde werknemers

Nadelen en beperkingen

• Geen vervanging voor de juiste tiltechnieken, technische hulpmiddelen en een ergonomisch ontworpen werkplek
• Er is een aanpassingsperiode nodig en de acceptatie door de werknemers is vereist
• Niet elke taak of elk stuk van het lichaamsdeel kan even goed worden ondersteund
• Actieve systemen voegen extra gewicht toe en vereisen extra onderhoud

Exoskeletten verminderen fysieke belasting juist daar waar deze optreedt: bij het tillen van zware lasten, bij werkzaamheden boven het hoofd of in een voorovergebogen houding. Op het gebied van arbeidsveiligheid worden ze beschouwd als een aanvullend hulpmiddel dat moet worden afgestemd op een specifieke belastingssituatie.

Vóór de inzet op de werkplek is daarom een taakgerichte risicoanalyse vereist: hierin wordt vastgesteld welk systeem geschikt is voor de betreffende werkplek, of de pasvorm en het draagcomfort in orde zijn en of het exoskelet geen nieuwe belasting veroorzaakt – bijvoorbeeld door extra gewicht of een beperkte bewegingsvrijheid. Arbeidsongevallenverzekeraars en de DGUV bieden richtlijnen over dit onderwerp.