Als werknemers in Duitsland zich ziek melden, rugpijn is vaak de oorzaak. Het treft vaak medewerkers in de logistiek, productie en diensten waar fysiek inspannende bewegingspatronen deel uitmaken van de dagelijkse werkroutine. Om rugklachten te voorkomen, Onderzoekers van Fraunhofer hebben ErgoJack bedacht om een ​​slimme zachte orthese aan te bieden die werknemers ondersteunt met realtime bewegingsdetectie. Een prototype van dit slimme vest wordt van 1 tot en met 5 april live gepresenteerd op de Hannover Messe, 2019, bij stand C24 in hal 17.

Een lasser brengt lange uren door met gebogen over een onderdeel. Rugpijn is onvermijdelijk bij dit soort beperkte houding. Blijvende schade zoals voortijdige slijtage van de wervelkolom is niet ongebruikelijk bij mensen die dit soort werk al jaren doen, maar de juiste ergonomische houding niet aannemen. Hetzelfde geldt voor werknemers die vaak worden gedwongen om zware voorwerpen op te tillen. Onderzoekers van de Fraunhofer Institutes for Production Systems and Design Technology IPK en voor Reliability and Microintegration IZM in Berlijn ontwikkelden ErgoJack - een slimme zachte orthese - om rugbelasting te verlichten en werknemers aan te moedigen inspannende bewegingen op een meer ergonomische manier uit te voeren. De onderzoeksteams streven ernaar het risico op uitvaltijd te beperken met deze modulaire, draagbaar zacht robotsysteem.

Realtime bewegingsanalyse maakt onderscheid tussen ergonomische en onergonomische bewegingen

"Het unieke verkoopargument van onze zachte robotorthese voor het bovenlichaam is de realtime bewegingsanalyse. Speciaal ontwikkelde algoritmen op basis van machine learning en AI maken het mogelijk om de ergonomie te analyseren. Dit onderscheidt deze orthese van commercieel verkrijgbare exoskeletten. Deze laatste zijn draagbaar robots die, inherent aan hun functionele principes, alle soorten bewegingen versterken - zelfs onergonomische - en alleen de belasting van de drager afleiden van een overbelast deel van het lichaam naar een minder belaste zone, " zegt Dipl.-Ing. Henning Schmidt, een wetenschapper bij Fraunhofer IPK. In tegenstelling tot, de IPK-orthese maakt gebruik van bewegingsanalyse om onderscheid te maken tussen ergonomische en onergonomische bewegingen. De drager krijgt realtime feedback van een trilalarm wanneer hij houdingen aanneemt of bewegingen uitvoert die schadelijk zijn voor zijn gezondheid. Inertiële meeteenheden, of kortweg IMU, ingebouwd in het vest vergelijk vooraf aangeleerde bewegingspatronen met de werkelijke beweging van de werknemer en beoordeel deze in realtime. Dit duurt slechts een paar honderd milliseconden. De geminiaturiseerde bewegingssensoren bevinden zich op de schouders, rug en dijen.

Deze bewegingssensoren zijn niet de enige ingebouwde circuits; het vest is tevens voorzien van robuuste, geminiaturiseerde elektronica, inclusief een ingebouwde controller, een vibratiemodule en een oplaadbare batterij. De opdracht van Fraunhofer IZM is om de geminiaturiseerde en vervormbare elektronische componenten te ontwikkelen; Fraunhofer IPK's is om de systeemlay-out te ontwerpen, mens-systeem-interface, mechanica, elektronica en software, inclusief het realtime algoritme voor machine learning/AI. Gegevens worden lokaal op het vest verwerkt. "Het realtime-algoritme vereist complexe berekeningen en moet zeer robuust zijn, maar een zeer kleine dataset is voldoende om het systeem te trainen in het bewegingspatroon van een nieuwe werknemer, " zegt Schmidt, waarin een ander kenmerk wordt beschreven dat dit systeem onderscheidt. Fraunhofer IZM-wetenschappers werken nu aan het inkapselen van de elektronica en sensoren in de stoffen versie van de orthese, zodat deze kan worden gewassen zonder eerst onderdelen van het vest te hoeven verwijderen.

Verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen en in alle maten

Klanten zullen uiteindelijk kunnen kiezen tussen een sensorisch vest van puur stof en een versie met ingebouwde elektrische ondersteuning. Een andere variant van het huidige systeem komt met een rug- en heupondersteuning. De orthese heeft het kleinste oppervlak dat nodig is om het lichaam te ondersteunen. Een vergrendelend lateraal heupgewricht op het vest dient om de gewrichtskoppeloverdracht van de rug naar de benen in en uit te schakelen. Dit mechanisme stelt de werknemer in staat om afwisselend staand en zittend taken uit te voeren.

ErgoJack is geschikt voor gebruik in een breed scala van industrieën. Zoals succesvolle proeven bij autofabrikant Ford hebben aangetoond, het komt ten goede aan logistiek- en productiepersoneel dat zware pakketten van pallets moet tillen of urenlang een geforceerde houding moet aannemen tijdens het lassen.