Exoskeletten in praktijk waren een hot topic op het Applied Ergonomics congres in New Orleans. Verschillende bedrijven stelden er hun toepassingen en ervaringen voor met exoskeletten. De exoskeletten voor de bovenste ledematen komen daarbij als beste uit de bus bij statische taken boven het hoofd.
EksoVest en Fortis exoskeletten bij Boeing
Boeing verwacht een sterke groei op de commerciële en militaire markt. Dat betekent meer automatisatie. Daarnaast blijft manueel werk echter nog steeds nodig zoals het schroeven, vastmaken, monteren van onderdelen met aangedreven handgereedschappen. Manuele handelingen zoals duwen en trekken, tillen,… gebeuren dan weer vaak in ongunstige en vermoeiende houdingen.
Daarom hebben ze bij Boeing gedurende 6 maanden twee exoskeletten in praktijk getest: EksoVest en het FORTIS exoskelet. De focus lag daarbij op taken die boven het hoofd gebeuren of ver voor het lichaam. De gewichten die de operatoren moesten hanteren varieerden van licht (0-2,5kg), halfzwaar (2,5-5kg) tot zwaar (5-7,5kg).
Resultaat was dat deze taken sneller konden uitgevoerd worden en met minder ongemak. De tijdsstudies toonden dus een positief resultaat aan en de operatoren waren er subjectief tevreden van [1].
Ekso Bionics Vest bij Ford
In de auto-industrie komen taken met langdurig of herhaald boven het hoofd werken nog vaak voor. De meeste studies zijn echter in een labo gebeurd over een korte periode. Daarom wou men bij Ford het effect van exoskeletten in praktijk nagaan over een periode van 18 maanden. Het subjectieve comfort en het ergonomisch ziekteverzuim werden opgevolgd in een experimentele groep (met exoskelet) en een controlegroep (zonder exoskelet), die allen boven het hoofd moesten werken.
Wat zegt labo onderzoek?
Het PLAD exoskelet voor de rug vermindert de belasting op de rug en de vermoeidheid. Het ongemak in schouders en knieën daarentegen neemt toe. Bij het Laevo exoskelet is er minder spiervermoeidheid in de rug en een langere volhoudduur bij het statisch voorwaarts buigen. Een Ekso Bionics Vest ondersteunt dan weer de armen en vermindert de spieractiviteit in de schouders bij werken boven het hoofd. De druk op de rug vermindert eveneens.
Wat zegt de praktijkonderzoek?
In de auto-industrie werden PLAD exoskeletten getest met minder spieractiviteit en minder subjectief ervaren vermoeidheid als resultaat. Een Laevo exoskelet bewees ook zijn voordeel bij statisch voorwaarts buigen. Het ongemak voor de rug was minder, maar wel met een verschuiving naar de schouders. Orderpicking kon gebeuren met minder spieractiviteit in de rug. Toch neemt het ongemak in de borst en benen toe.
Resultaten na 6 maanden bij Ford
Een groep van 50 operatoren kreeg een Ekso Bionics Vest gedurende 18 maanden. Anderzijds was er een controlegroep van 100 operatoren zonder ondersteuning. Zes maanden testen van de exoskeletten in praktijk leverde alvast volgende resultaten op:
- Subjectief ervaren werkintensiteit was gelijk
- Subjectieve discomfort voor de rug, nek en polsen duidelijk beter.
- Subjectieve discomfort voor schouders en lage rug gelijk
- Thermisch discomfort minder goed bij exoskelet
- Balans: geen verschil (5,5/10)
- Beweeglijkheid: meer beperkt (2,5/10)
- Algemeen ongemak: minder (3/10)
- Ervaren prestatie: duidelijk beter (7,75/10)
De druk op de schouders, nek en rug is lager met het exoskelet. De taak is dus makkelijker te doen. De operatoren ervaren ook minder stijfheid, vermoeidheid of pijn aan de schouders. Tegelijk schatten ze hun prestatie beter in en vinden ze een exoskelet “fun” en “cool”.
De barrières om het exoskelet te gebruiken zijn echter de temperatuur in de zomer, de beperkte bewegingsvrijheid, de pasvorm en de verstelbaarheid, ongemak aan de armen en het gewicht [2].
Levitate Airframe bij John Deere en Toyota
John Deere
Bij taken boven het hoofd kan men het werkstuk lager brengen, de operator hoger plaatsen, zorgen voor ophanging van de tools of een exoskelet voorzien om de arm te ondersteunen. Bij tractorfabrikant John Deere werd daarom ingezet op het Levitate Airframe exoskelet.
De spieractiviteit van m. Deltoideus anterior, m. Biceps, m. Trapezius superior en m. Erector Spinae aan de lage rug werd opgemeten. Deze activiteit tijdens het werk werd vervolgens vergeleken met de maximale spierspanning tijdens zijwaarts heffen van de arm (abductie), buiging van de elleboog en strekking van de rug. De spieractiviteit werd geïnterpreteerd op basis van de ACGIH grenswaarden voor vermoeidheid.
Toyota
Bij Toyota werden 11 operatoren opgemeten gedurende 10 taken boven hoofdhoogte. Elke taak werd daarbij 10 cycli uitgevoerd, goed voor ongeveer 12 minuten. De spieractiviteit van m. Erector Spinae en m. Deltoideus anterior was lager met een exoskelet. De andere spieren, m. Biceps en m. Trapezius, vertoonden echter geen verschil.
Om de spieractiviteit te beoordelen werd voor verschillende houdingen gekeken aan welk %MVC (maximale vrijwillige contractie) deze worden uitgevoerd. Daarna kan gekeken worden hoeveel % van de cyclustijd deze houding voorkomt. In functie van het % cyclustijd kan dan afgelezen worden welk %MVC aanvaardbaar is. Basis daarvoor zijn de grenswaarden voor vermoeidheid van ACGIH [3].
Levitate Airframe bij Briotix Health (Johnson&Johnson)
Tijdens een taak van afzuigen boven het hoofd werd bij vier proefpersonen het effect van exoskeletten opgemeten. De proefpersonen droegen daarvoor sensoren van GoX Studio. Deze registreerden volgende parameters: hartslag, aantal stappen en de houding van de rug en bovenste ledematen. Daarnaast vulden de operatoren subjectieve vragenlijsten in: Borg schaal, Usability and user acceptance, Discomfort scale (Corlett & Bishop) en de Rating muscular effort (Omni Res).
Besluit was dat een exoskelet niet voor alle taken boven het hoofd de oplossing zal zijn. Men dient namelijk de preventiehiërarchie te respecteren: risico elimineren, risico vervangen, technische maatregelen, werkmethode aanpassen en tot slot persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM). Dit werd mooi samengevat met de quote “No Ergo, No Exo” [4].
* Exoskeletten:
exoskelet overzicht – exoskelet industrie – exoskeletten in praktijk – FAQ exoskeleton – passieve exoskeletten