När arbetare i Tyskland kallar in sjuka, ryggsmärta är ofta skyldig. Det påverkar ofta anställda inom logistik, tillverkning och tjänster där fysiskt ansträngande rörelsemönster är en del av den dagliga arbetsrutinen. I ett försök att förhindra ryggproblem, Fraunhofer-forskare har tagit fram ErgoJack för att erbjuda en smart mjuk ortos som stöder arbetare med rörelsedetektering i realtid. En prototyp av denna smarta väst kommer att presenteras live på Hannover Messe från 1 till 5 april, 2019, på monter C24 i hall 17.

En svetsare tillbringar långa timmar böjda över en komponent. Ryggont är oundvikligt med denna typ av begränsad hållning. Permanent skada som för tidigt ryggradsslitage är inte ovanligt hos människor som utför denna typ av arbete i flera år men försummar att anta korrekt ergonomisk hållning. Detsamma gäller arbetare som ofta tvingas lyfta tunga föremål. Forskare vid Fraunhofer -instituten för produktionssystem och designteknik IPK och för tillförlitlighet och mikrointegration IZM i Berlin utvecklade ErgoJack - en smart mjuk ortos - för att lindra påfrestningar och uppmuntra arbetare att utföra ansträngande rörelser på ett mer ergonomiskt sätt. Forskargrupperna syftar till att minska risken för stillestånd med denna modulära, bärbart mjukt robotsystem.

Rörelseanalys i realtid skiljer ergonomiska från oergonomiska rörelser

"Vår mjuka robotiska överkropps ortos unika försäljningsargument är dess rörelseanalys i realtid. Speciellt utvecklade algoritmer baserade på maskininlärning och AI gör det möjligt att analysera ergonomin. Detta skiljer denna ortos från kommersiellt tillgängliga exoskeletoner. De senare är bärbara robotar som, till sin funktionsprincip, förstärka alla typer av rörelser - även oergonomiska - och bara avleda belastningen på bäraren från en överbelastad del av kroppen till ett mindre beskattat område, "säger diplomingenjör Henning Schmidt, en forskare vid Fraunhofer IPK. I kontrast, IPK -ortosen använder rörelseanalys för att skilja mellan ergonomiska och oergonomiska rörelser. Bäraren får feedback i realtid från ett vibrerande larm när han antar hållningar eller utför rörelser som är skadliga för hans hälsa. Tröghetsmätningsenheter, eller kort sagt IMU, inbyggd i västen jämföra förlärda rörelsemönster med arbetarens faktiska rörelse och bedöma det i realtid. Detta tar bara några hundra millisekunder. De miniatyriserade rörelsessensorerna är placerade på axlarna, rygg och lår.

Dessa rörelsesensorer är inte de enda inbyggda kretsarna; västen har också robust, miniatyriserad elektronik, inklusive en inbäddad controller, en vibrationsmodul och ett laddningsbart batteri. Fraunhofer IZM:s brief är att utveckla de miniatyriserade och formbara elektroniska komponenterna; Fraunhofer IPK är att designa systemlayouten, human-system-interface, mekanik, elektronik och programvara inklusive maskininlärning/AI-realtidsalgoritm. Data behandlas lokalt på västen. "Realtidsalgoritmen kräver komplexa beräkningar och måste vara mycket robust, men en mycket liten datamängd räcker för att träna systemet till en ny arbetares rörelsemönster, "säger Schmidt, beskriver en annan funktion som skiljer detta system åt. Fraunhofer IZM -forskare arbetar nu med att inkapsla elektroniken och sensorerna i tygversionen av ortosen så att den kan tvättas utan att först behöva ta bort komponenter från västen.

Finns i olika versioner och i alla storlekar

Kunderna kommer så småningom att kunna välja mellan en sensorisk väst som är tillverkad enbart i tyg och en version med krafthjälp inbyggd. En annan variant av det nuvarande systemet har rygg- och höftstöd. Dess ortotiska hängslen har den minsta yta som behövs för att stödja kroppen. En låsande höftled i sidled på västen tjänar till att koppla på och stänga av vridmomentöverföringen från ryggen till benen. Denna mekanism gör det möjligt för arbetaren att växelvis utföra uppgifter medan de står och sitter.

ErgoJack är lämpligt för användning inom ett brett spektrum av branscher. Som framgångsrika försök på biltillverkaren Ford har visat, det gynnar logistik- och produktionspersonal som måste lyfta tunga paket från pallar eller anta en begränsad hållning i timmar under svetsning.