В этом дайджесте не только новости об экзоскелетах, но и критика на основе испытаний, информация о выставках, инженерных конкурсах и передовых областях развития.
OHS: применение в строительстве
Эксперты сетевого издания OHS online (американское СМИ, освещающее вопросы охраны труда) исследовали применение экзоскелетов в строительной отрасли.
Наряду с отмеченными предсказуемыми выгодами (усилением, возможностью «брать» ранее недосягаемый вес, защитой опорно-двигательного аппарата от травм и профилактикой болезней, вызванных физическим перенапряжением) были выделены и проблемы.
Авторы не уверены в пригодности имеющихся экзоскелетов для строительства. Большинство моделей, доступных в настоящее время на рынке, по-видимому, были разработаны с учетом логистики и производства. Указывается на сложность применения в условиях строительства (площадки динамичны в изменениях, непредсказуемы и физически разнообразны). В результате некоторые специалисты-строители задаются вопросом, могут ли эти экзоскелеты соответствовать требованиям отрасли.
Отмечается потенциальная несовместимость экзоскелетов с другими СИЗ (например, системами защиты от падения, комбинезонами) и поясами для инструментов, а также стоит вопрос их долговечности и прочности в ежедневных суровых условиях эксплуатации, защиты от пыли, погодных факторов.
Уделяется внимание даже психологическим аспектам. Существуют опасения по поводу общественного восприятия, описаны непростые ситуации по отзывам работников в бригадах, где проводились испытания.
Работники рассказали, что они выглядят слабыми или выделяются, если носят экзоскелет, подвергаются насмешкам. При этом отмечается, что, если работник не согласен с технологией (дорогостоящей!), он может легко повлиять на своих коллег, и замедлить ее внедрение по всем направлениям.
Это подчеркивает важность правильного внедрения экзоскелетов, хорошо продуманного и структурированного маркетинга.
Описываются случаи, когда организации приобретали экзоскелеты и просто передавали их сотрудникам для испытания без какого-либо структурированного плана или обучения. Обеспечение работников экзоскелетами без четкого плана внедрения – верный путь к провалу. Когда работники не проходят надлежащего обучения или не получают четких указаний, высока вероятность, что они сочтут эти устройства неудобными, неэффективными или даже небезопасными. Такой бессистемный подход может привести к отказу работников от технологии, потому что они видят в ней препятствие, а не полезный инструмент. Впоследствии изменить это негативное восприятие может быть довольно сложно.
Строительная отрасль известна своим консервативным подходом к новым технологиям. Большинство компаний часто с опаской относится к инвестированию в непроверенные инновации на начальном этапе.
Одной из причин этой проблемы является отсутствие достаточного количества опубликованных историй успеха, что затрудняет потенциальным пользователям оценку реального применения экзоскелетов. Необходимо обмениваться информацией, чтобы экзоскелеты стали более востребованными в таких отраслях, как строительство. Производителям также необходимо активизировать свои усилия, предлагая пилотные программы и демонстрации, чтобы компании воочию ощутили преимущества, прежде чем инвестировать в новые технологии.
Конструктивная критика позволяет проектировать эффективные устройства с улучшенными характеристиками.
Игры
В США инициировали состязание студентов инженерных специальностей по созданию экзоскелетов в играх Exo Games.
Мероприятие пройдет 4-8 августа 2025 года в Национальной лаборатории технологий городской безопасности на Манхэттене (Нью-Йорк).
В этом году гибридный конкурс-семинар будет посвящен задачам повышения возможностей и усилению сотрудников экстренных городских служб (пожарных, спасателей, полицейских, аварийных служб). Состязание «идет туда, где есть экстремальные задачи», ориентируя участников на новые решения оптимизации экзоскелетов для более эффективной и безопасной работы в экстремальных условиях.
Мероприятие ориентировано на учащихся университетов, где активно используется STEM.
Справка Гетсиз.ру: STEM — это аббревиатура, составленная из первых букв английских слов: science (наука), technology (технология), engineering (инжиниринг) и mathematics (математика). Термин «STEM-образование» возник в начале 2000-х годов в США.
STEM-образование – это передовая модель, которая объединяет инженерию и естественные науки в единую систему. Специалисты, получившие такое образование, умеют рассматривать проблему в целом, а не в контексте какой-то одной технологии или области. Технологические лидеры рынка делают ставку на интеграцию, сотрудничество и спонсорство в STEM-образовании, обоснованно полагая, что в ближайшей перспективе это принесет дивиденды.
Конкурсное мероприятие организовано при поддержке Министерства здравоохранения США и Национального института стандартов и технологий (NIST).
Экзоскелеты в складском хозяйстве
Немецкая компания hTRIUS GmbH – один из лидеров в создании и внедрении промышленных экзоскелетов.
Одна из ее моделей, Bionic Back пассивного типа, очень компактна, так как в конструкции исключены сервомоторы и приводы.
Экзоскелет Bionic Back разгружает спину человека во время повседневной работы, предотвращает боли в спине, чем сокращает время простоя, связанное с болезнями. Bionic Back особенно целесообразен в условиях, где сотрудникам часто приходится многократно поднимать тяжести. При этом происходит динамическое сгибание в наклоне и поднятие тяжестей или поддержание статичной вынужденной позы.
Экзоскелет Bionic back был рекомендован складским рабочим, ежедневно выполняющим рутинные задачи по подъему ящиков с напитками.
Динамическая опора из искусственных упругих элементов – аналогов дополнительных мышц – включается и используется в тех случаях, когда приходится часто, быстро и многократно наклоняться для подъема и перемещения грузов.
Установка обеспечивает постоянную поддержку в течение всего периода работы, имеет плавную регулировку, улучшающую адаптацию.
Например, пивоварня Riegele использует экзоскелет Bionic Back от hTRIUS для облегчения работы своих складских сотрудников и улучшения условий труда.
Эта работа требует физических нагрузок. Сбор ящиков и бочонков сопряжен с большой нагрузкой на спину, в частности, когда ящик весит около 18 кг, а бочонок (стандартный пивной кег) – около 42 кг.
Система сочетает в себе гибкость и жесткость при фиксации позы. Работники позитивно отзываются об удобстве для осанки и идеальной адаптации в работе, экономящей усилия. Несмотря на свою высокую производительность, Bionic Back весит всего 1180 граммов и может легко сочетаться с различными типами спецодежды.
Апогей на CES 2025
На выставке CES 2025 в Лас-Вегасе (США) немецкая компания Bionic представила Apogee Ultra, самый мощный экзоскелет в мире, находящийся в серийном производстве, по данным компании. Он предназначен для поддержки работников в самых разных отраслях, включая логистику, производство, строительство, обработку багажа в крупных аэропортах и в системе реабилитационного здравоохранения (уход за больными, перемещение, подъем пациентов).
Передовые технологии обеспечивают новые возможности и адаптивность для более эффективной помощи сотрудникам при выполнении высокоинтенсивных задач.
Экзоскелет добавляет к мускульной силе человека подъемную силу, равную 80 фунтам (36 кг).
Также он обеспечивает поддержку при активной ходьбе, благодаря чему десять километров кажутся восемью, и существенно облегчает работу в наклоне, повышая комфорт и производительность при выполнении интенсивных работ.
Apogee ULTRA – это больше, чем просто мощный роботизированный экзоскелет. Это высокоадаптивная система поддержки, способная подстраиваться под индивидуальные потребности пользователя благодаря передовым возможностям машинного обучения и высокотехнологичному подходу немецкой компании Bionic, ориентированному на человека.
За счет огромного объема высококачественных и актуальных данных, собранных тысячами пользователей за бесчисленные часы работы в реальных приложениях, Apogee ULTRA может похвастаться интуитивно понятными функциями, управляемыми искусственным интеллектом, которые адаптируются к физиологии и задачам отдельных пользователей, обеспечивая оптимальную производительность и комфорт во время повседневной работы. Данные служат основой для непрерывного развития устройств и защиты инвестиций в рабочие места.
Последние усовершенствования включают в себя удивительно мощный режим Ultra, плавные переходы между режимами поддержки и повышенную чувствительность, позволяющую реагировать даже на малейшие движения.
Приложение Apogee ULTRA дополнено немецким приложением Bionic Connect, которое повышает удобство работы пользователей благодаря подробным показателям производительности, таким как пройденные шаги, поднятый вес и время использования. Приложение способствует вовлеченности за счет двунаправленного канала связи, предоставляя пользователям возможность вносить непосредственный качественный вклад. Такая возможность собирать информацию и предложения пользователей позволяет постоянно совершенствовать систему и обеспечивает индивидуальный подход, который адаптируется к уникальным потребностям каждого пользователя.
Комплексный подход к улучшению работы персонала позволяет платформе выполнять точные расчеты и отображать эргономичные уровни безопасности, облегчает мониторинг деятельности и отчетность, а также поддерживает эффективное управление автопарком – и все это на интуитивно понятной панели управления. Кроме того, в видеоакадемии предлагаются подробные инструкции по эксплуатации и советы профессиональных экспертов, которые помогут пользователям раскрыть весь потенциал устройства.
Это не просто самый мощный экзоскелет, но и динамичное решение для реальных задач, переосмысливающее возможности поддержки персонала.
Корейская наука
Корейские ученые Университета Йонсей в Республике Корея представили экзоскелет для ручного труда, который назвали WeaRo. Он открывает путь к более безопасной работе с помощью роботизированной технологии.
Сообщается, что носимое устройство весом 11,5 фунтов снижает нагрузку на мышцы человека во время использования на 18,2-29,0%. Разработчики ссылаются на статистику травм спины на рабочем месте в промышленном производстве и считают, что экзоскелет WeaRo вскоре займет важное место в обеспечении безопасности работников.
Ученые сосредоточились на расширении диапазона движений, разработав систему, способную поддерживать несколько уровней движений, что позволяет пользователям выполнять разнообразные и сложные задачи. Конструкция экзоскелета WeaRo частично напоминает мягкую одежду.
Для тестирования WeaRo исследователи привлекли восемь взрослых мужчин, у которых в анамнезе не было болей в спине. Участников оснастили датчиками электромиографии (ЭМГ) для измерения мышечной активности. В ходе первоначальных испытаний команда сравнила систему на основе TSA, которая позволяла выполнять одновременные движения, с системой привода с регулируемой витой пружиной (ATSA), которая поддерживала двухступенчатое движение. Двухступенчатая конструкция оказалась намного более эффективной, уменьшив необходимый диапазон движений и общее мышечное напряжение.
В последующих тестах оценивались повторяющиеся наклоны и приседания, как без посторонней помощи, так и при поддержке WeaRo. Участники, использовавшие WeaRo, испытали значительное снижение мышечного напряжения: с 18,2% до 29,1%. Заключительный набор тестов для выполнения более легких непрерывных задач показал снижение нагрузки на 8-17,1%, что еще раз продемонстрировало универсальность устройства.
WeaRo помогает пользователям поднимать, опускать и переносить предметы, значительно снижая нагрузку на ключевые группы мышц. Тесты показали, что устройство снижает нагрузку на поясницу на 18,2%, бицепсы – на 29,1% и трицепсы – на 27,0%. Эти результаты особенно примечательны, учитывая, что травмы спины, на долю которых приходится 31,9% производственных травм, являются основной причиной производственного травматизма.
Проведенные исследования показали, что традиционные техники поднятия тяжестей, такие как приседания вместо наклонов, предлагают скорее компромиссы, чем очевидные преимущества. Снижение общей физической нагрузки оказывается наиболее эффективной стратегией для минимизации риска травм.
Китайская практика
В Китае существует традиция – встречать восход солнца в первый день Нового года на вершине горы Тай Тайане, провинции Шаньдун на востоке Китая.
Гора Тай имеет проложенный маршрут, насчитывающий более 7000 ступеней. Подъем знаменит тем, что даже для здорового, крепкого и физически развитого человека он затруднителен.
Но традиция – есть традиция, и группа энтузиастов решила сделать вспомогательное устройство, облегчающее подъем наверх.
Для этого был создан экзоскелет под конкретную задачу – «роботизированные ноги».
Китайские альпинисты используют роботизированные экзоскелеты во время восхождения на гору Тай на востоке Китая.
Устройство, разработанное совместно Taishan Cultural Tourism Group и компанией Kenqing Technology, базирующейся в Шэньчжэне, охватывает талию и бедра пользователей. Оно имеет опорные фиксирующие плечевые лямки и весит всего 1,8 килограмма. Помощь в движении оказывают электроприводы, питаемые от пары аккумуляторов, заряда которых хватает на 5 часов.
Новое устройство еще и приносит прибыль.
По сообщению информационного агентства Синьхуа, 29 января, в первый день китайского Нового года, десять экзоскелетов с управлением на базе искусственного интеллекта дебютировали на горе Тай, и их успели оценить 200 пользователей, заплативших от 60 до 80 юаней (8-11 долларов США) за использование в течение недельного пробного периода.
Согласно технологии Kenqing Technology, работающей на основе алгоритмов искусственного интеллекта, экзоскелет может распознавать движения пользователей и предоставлять «синхронизированную помощь», чтобы облегчить нагрузку на ноги.
В настоящее время экзоскелеты проходят бета-тестирование, и ожидается, что они поступят в продажу в начале марта, сообщает местный отдел по связям с общественностью.
Разработчики считают роботизированные экзоскелеты «настоящим благословением» для пожилых людей, детей и посетителей с ограниченными физическими возможностями. Половина туристов, решивших опробовать прототипы экзоскелетов на горе Тай, были пожилыми людьми.
В прошлом году 22% населения Китая было старше 60 лет, а к 2035 году Национальное бюро статистики Китая ожидает, что этот показатель возрастет до 30%, численность же пожилого населения страны превысит 400 миллионов человек.
Объем рынка интеллектуального ухода за пожилыми людьми в Китае в 2024 году оценивался в 6,8 трлн юаней (около 934 млрд долларов), сообщает китайская государственная телекомпания CCTV.
Основанная в 2015 году, компания Kenqing Technology, один из разработчиков роботизированных экзоскелетов, присматривается к этому обширному рынку ухода за пожилыми людьми. На площадке китайского гиганта электронной коммерции Taobao Компания представила экзоскелет, специально разработанный для пожилых пользователей, весящий 2,4 килограмма и стоящий 17000 юаней (2334 доллара США).
Почему это важно? Многие промышленно развитые страны сталкиваются с проблемой старения населения. Через 5-10 лет и мы столкнемся с дисбалансом: армией пожилых рабочих, которым необходимо будет создавать комфортные рабочие места.
Инструментальщики в теме!
Мы обращали внимание, как многие производители инструментов приходят в нишу СИЗ. Аналогичный процесс наблюдается и с экзоскелетами на примере футуристического экзоскелета HILTI, позволяющего легко управляться с тяжелым ручным инструментом.
Эстафету подхватывает Festool, немецкий производитель профессионального электроинструмента. Компания более 90 лет выпускает оборудование на основе собственных технологических разработок. В её арсенале более 350 патентов.
Физический труд при ремонте и отделке может быть тяжелым и утомительным, приводить к длительному стрессу, болезненным ощущениям и перенапряжению. В помощь рабочим предложен экзоскелет Festool, поддерживающий локти и плечи, снижая утомляемость в неудобных позах.
Рик Буш, старший менеджер по маркетингу продуктов Festool, говорит, что экзоскелет ExoActive «становится продолжением тела пользователя», и носить его так же удобно и просто, как рюкзак. ExoActive, работающий на перезаряжаемых аккумуляторах, можно настраивать для обеспечения индивидуального комфорта, что делает его ценным дополнением для профессионалов практически во всех областях строительной индустрии, будь то покраска, поклейка обоев, штробление потолка, шлифовка гипсокартона или установка светильников на стенах и потолках.
С помощью приложения Festool Work пользователи могут выбирать дополнительные профили для оптимальной поддержки, повышения выносливости и снижения утомляемости.
Шестой палец
Мы уже публиковали новость о самом маленьком экзоскелете для пальцев, который используется в сборке автомобилей.
Новый проект в настоящее время разрабатывается иприменяется для нейробиологических исследований в сотрудничестве с лабораторией пластичности Университетского колледжа Лондона и Кембриджского университета.
Шестой палец (в проекте он назван Third Thumb – «третий большой палец») – новый опыт в создании дополнительной вспомогательной конечности. Еще немного, и мы столкнемся с «третьей рукой» или даже дополнительными парами ног!
Удивительно, что приводится он в движение шевелением большого пальца ноги – датчик считывает сигнал и подает его на напечатанную на принтере пластиковую сочлененную конечность, приводимую в движение струнами-мускулами. При надавливании носком правой ноги большой палец перемещается по всей кисти, а при надавливании носком левой ноги – по направлению к пальцам. Эта интуитивно понятная настройка позволяет пользователям быстро разобраться с дополнительным большим пальцем и управлять им, что делает его удобным для использования в повседневной жизни.
98% участников испытаний смогли сразу же воспользоваться устройством, подтвердив его интуитивно понятный дизайн.
Третий большой палец может быть использован в различных повседневных и специализированных задачах. Представьте занятого родителя, который носит сумки с продуктами, телефоном и ключами. Дополнительный большой палец может облегчить переноску большего количества вещей одновременно, сократив число походов к машине и обратно. С его помощью можно надежно удерживать телефон во время видеозвонков или просмотра социальных сетей, освобождая руку для выполнения дополнительных задач. Приготовление пищи также становится более удобным, так как дополнительный большой палец может удерживать продукты на месте во время нарезки, обеспечивая большую стабильность и точность.
В профессиональной среде третий большой палец еще более перспективен. Музыканты, например, могут использовать его для освоения новых техник игры и улучшения своего исполнения. Гитаристы могут брать дополнительные ноты и аккорды, которые ранее были недоступны, а пианисты могут находить новые способы исполнения сложных произведений. Барабанщики могли бы использовать такой большой палец для удержания дополнительных барабанных палочек или ударных инструментов, что создало бы более динамичные и сложные ритмы.
Работники физического труда и ремесленники могут воспользоваться возможностью удержания инструментов и материалов третьим большим пальцем. Представьте себе электрика, которому приходится удерживать провод на месте, одновременно управляясь с инструментами обеими руками. Дополнительный большой палец может надежно удерживать провод, что сделает работу более эффективной и безопасной. Плотники и столяры по дереву могут удерживать куски дерева или гвозди на месте, освобождая руки для использования пил, молотков или сверл с большим контролем и точностью.
Хирурги и медицинские работники – это еще одна группа, которая может оценить значительные преимущества использования третьего большого пальца. При операциях, требующих высокой ловкости и точности, дополнительный большой палец может удерживать инструменты или ткани, позволяя хирургу выполнять деликатные процедуры с большей легкостью и стабильностью. Это потенциально может сократить время проведения определенных операций и улучшить результаты лечения пациентов.
Обучение кисти новым навыкам
Вероятно, новые функции экзоскелетов в симбиозе с достижениями робототехники (в частности, наработками в микроприводах манипуляторов) будут апробироваться в разных областях науки и техники.
Специалисты Sony создали экзоскелет-учитель/ментор/тренер.
Японские исследователи создали роботизированную руку-экзоскелет для обучения профессиональных пианистов. Исследователь Шиничи Фуруя (Shinichi Furuya) и его команда в Sony Computer Science Laboratories (Sony CSL) убеждены, что разработанную ими технологию можно применить в киберспорте, ремесленных практиках с тонкими манипуляциями и даже в хирургии.
Экзоскелет может самостоятельно двигать пальцами пользователя с помощью моторов, расположенных у основания каждого пальца.
Исследователи обнаружили, что уже после одного получасового занятия, во время которого экзоскелет совершал быстрые и сложные движения, участники исследования могли быстрее играть самостоятельно. Эффект был заметен на обеих руках испытуемых, даже если они надевали экзоскелет только на правую руку, и сохранялся как сразу после тренировки, так и на следующий день.
Фуруя, который сам является опытным пианистом, создал устройство, чтобы музыканты могли преодолеть плато, на которое они обычно выходят после длительных тренировок. Это состояние известно также как «эффект потолка», когда дальнейшее совершенствование становится невозможным, сколько бы музыкант ни тренировался.
Кроме того, при слишком интенсивных тренировках человек рискует получить травму, чего экзоскелет для рук позволяет избежать, поскольку носящий его не использует свои мышцы для движения.
Sony CSL протестировала экзоскелет на 118 пианистах-профессионалах, которые обучались игре на фортепиано в консерватории и играли с восьмилетнего возраста. Исследователи отметили, что тренировки с быстрыми и сложными движениями улучшили игру пианистов, а тренировки с медленными и простыми движениями не дали никакого эффекта. Сканирование мозга подтвердило, что изменения произошли в моторной коре головного мозга участников.
Подобная технология не заменяет навыков, а служит вспомогательным средством, но может быть использована для обучения многих людей.
О перспективах сегмента рынка: движущие силы и ограничения
Рынок экзоскелетов – одна из быстрорастущих высокотехнологичных областей развития – переживает период динамичного роста, обусловленного технологическим прогрессом, повышением уровня безопасности на рабочем месте и расширением спектра применений в различных секторах.
Объем рынка экзоскелетов в 2022 году оценивался в 0,8 миллиарда долларов.
По прогнозам исследовательского агентства Market Research Future (Wantstats Research And Media Pvt. Ltd.), рынок экзоскелетов вырастет с $1,11 млрд долларов в 2023 году до $16,0 млрд долларов к 2032 году, при этом совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 39,5% в течение прогнозируемого периода (2023-2032 гг.).
Рынок экзоскелетов характеризуется сложным взаимодействием факторов. Технический прогресс в таких областях, как технология аккумуляторных батарей, материаловедение и системы управления, стимулирует инновации и повышает производительность, эффективность и удобство использования экзоскелетов. Одновременно растущая осведомленность о безопасности на рабочем месте и растущая стоимость производственного травматизма стимулируют спрос на решения, которые могут снизить физическую нагрузку и улучшить самочувствие работников.
Индустрия экзоскелетов характеризуется наличием множества признанных компаний, стартапов и исследовательских институтов. Сотрудничество между этими игроками имеет решающее значение для стимулирования инноваций и разработки новых приложений для экзоскелетов.
Движущие силы рынка
- Старение рабочей силы. Развитые страны сталкиваются со старением рабочей силы, что приводит к нехватке квалифицированных работников. Экзоскелеты могут продлить трудовую жизнь пожилых сотрудников за счет снижения физической нагрузки.
- Рост производственного травматизма. Нарушения опорно-двигательного аппарата (ПМСП) являются серьезной проблемой во многих отраслях. Экзоскелеты позволяют снизить риск таких травм.
- Технический прогресс. Постоянные исследования и разработки приводят к созданию более легких, мощных и доступных по цене экзоскелетов.
- Повышенная производительность экзоскелетов позволит выполнять задачи более эффективно и в течение более длительного времени.
- Расширение сферы применении за рамки промышленных применений и распространение на здравоохранение (реабилитацию), военные и даже потребительские приложения.
Рыночные ограничения
- Высокая стоимость. Экзоскелеты с электроприводом могут быть дорогостоящими, что может стать препятствием для внедрения на некоторых предприятиях.
- Ограниченная функциональность в плане диапазона движений и типов задач, с которыми могут справиться экзоскелеты.
- Время автономной работы. Экзоскелеты работают от батареек, и ограниченное время автономной работы может быть проблемой для некоторых приложений.
- Мнение пользователей. Некоторые работники не используют экзоскелеты из-за опасений по поводу комфорта, безопасности или смены работы.
- Нормативно-правовая база. Отсутствие четких нормативных стандартов для экзоскелетов может создать неопределенность для производителей и пользователей.
(3 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
