En smart blød ortose for en stærkere ryg

Når arbejdere i Tyskland melder sig syge, rygsmerter er ofte skylden. Det rammer ofte medarbejdere inden for logistik, fremstilling og service, hvor fysisk anstrengende bevægelsesmønstre er en del af den daglige arbejdsrutine. I et forsøg på at forhindre rygproblemer, Fraunhofer-forskere er kommet med ErgoJack for at tilbyde en smart blød ortose, der understøtter arbejdere med bevægelsesdetektion i realtid. En prototype af denne smarte vest vil blive præsenteret live på Hannover Messe fra 1. til 5. april, 2019, på stand C24 i hal 17.

En svejser bruger mange timer bøjet over en komponent. Rygsmerter er uundgåelige med denne form for begrænset kropsholdning. Permanent skade, såsom for tidlig rygsøjle, er ikke ualmindeligt hos mennesker, der udfører denne form for arbejde i årevis, men forsømmer at indtage en korrekt ergonomisk holdning. Det samme gælder for arbejdere, der ofte er tvunget til at løfte tunge genstande. Forskere ved Fraunhofer Institutes for Production Systems and Design Technology IPK og for Reliability and Microintegration IZM i Berlin udviklede ErgoJack – en smart blød ortose – til at lindre rygbelastning og tilskynde arbejdere til at udføre anstrengende bevægelser på en mere ergonomisk måde. Forskerholdene sigter mod at mindske risikoen for nedetid med denne modulære, bærbart blødt robotsystem.

Real-time bevægelsesanalyse adskiller ergonomiske fra uergonomiske bevægelser

"Vores bløde robotiske overkropsortoses unikke salgsargument er dens bevægelsesanalyse i realtid. Specielt udviklede algoritmer baseret på maskinlæring og AI gør det muligt at analysere ergonomien. Dette adskiller denne ortose fra kommercielt tilgængelige exoskeletter. Sidstnævnte er bærbare robotter, der iboende til deres funktionelle principper, forstærke alle typer bevægelser – også uergonomiske – og blot aflede belastningen på bæreren fra en overbelastet del af kroppen til et mindre belastet område, " siger Dipl.-Ing. Henning Schmidt, en videnskabsmand ved Fraunhofer IPK. I modsætning, IPK-ortosen bruger bevægelsesanalyse til at skelne mellem ergonomiske og uergonomiske bevægelser. Bæreren modtager feedback i realtid fra en vibrerende alarm, når han indtager stillinger eller udfører bevægelser, der er skadelige for hans helbred. Inertimåleenheder, eller IMU for kort, indbygget i vesten sammenligne forudindlærte bevægelsesmønstre med arbejderens faktiske bevægelse og vurdere det i realtid. Dette tager kun et par hundrede millisekunder. De miniaturiserede bevægelsessensorer er placeret på skuldrene, ryg og lår.

Disse bevægelsessensorer er ikke de eneste indbyggede kredsløb; vesten har også robust, miniaturiseret elektronik, herunder en integreret controller, et vibrationsmodul og et genopladeligt batteri. Fraunhofer IZM's opgave er at udvikle de miniaturiserede og formbare elektroniske komponenter; Fraunhofer IPK's er at designe systemlayoutet, human-system-interface, mekanik, elektronik og software inklusive maskinlæring/AI-realtidsalgoritmen. Data behandles lokalt på vesten. "Realtidsalgoritmen kræver komplekse beregninger og skal være meget robust, men et meget lille datasæt er tilstrækkeligt til at træne systemet til en ny arbejders bevægelsesmønster, siger Schmidt, beskriver en anden funktion, der adskiller dette system. Fraunhofer IZM -forskere arbejder nu på at indkapsle elektronik og sensorer i stofversionen af ​​ortosen, så den kan vaskes uden først at skulle fjerne komponenter fra vesten.

Fås i forskellige udgaver og i alle størrelser

Kunderne vil på sigt kunne vælge mellem en sansevest af rent stof og en version med indbygget powerassistance. En anden variant af det nuværende system kommer med ryg- og hoftestøtte. Dens ortotiske bøjle har det mindste overfladeareal, der er nødvendigt for at støtte kroppen. Et låsende lateralt hofteled i vesten tjener til at tænde og slukke leddets momentoverførsel fra ryggen til benene. Denne mekanisme gør det muligt for arbejderen skiftevis at udføre opgaver, mens han står og sidder.

ErgoJack er velegnet til brug i en lang række industrier. Som vellykkede forsøg hos bilproducenten Ford har vist, det er til gavn for logistik- og produktionspersonale, der skal løfte tunge pakker af paller eller indtage en begrænset stilling i timevis under svejsning.