Российский промышленный экзоскелет увеличит эффективность работы сварщиков

Источник: scientificrussia.ru

Студенты НИТУ «МИСиС» создали концептуальную 3D-модель экзоскелета, который поможет сварщикам снизить статическую нагрузку с разных групп мышц, тем самым уменьшая усталость и увеличивая эффективность и производительность труда рабочих. Предложенное решение имеет преимущество по сравнению с зарубежными аналогами:  российский экзоскелет обеспечит  поддержку  при полном цикле работ, а не при одном конкретном циклическом действии. Разработкой уже заинтересовалась компания ОМК, которая планирует в ближайшее время создать партию таких инновационных экзоскелетов для своих сотрудников.

Труд человека во всех отраслях промышленности переживает кардинальную трансформацию: с одной стороны, требования техники безопасности и охраны труда стали строже, с другой — компании и сами заинтересованы в минимизации расходов, связанных с производственным травматизмом.

Экзоскелеты на разных участках производственного процесса могут обеспечить свободу движений и снизить нагрузку на разные типы мышц.  Это позволяет рабочему выполнять разные задачи – перемещать и фиксировать крупные и тяжелые детали, работать с мобильными и стационарными инструментами.

Студенты НИТУ «МИСиС», решая задачу оптимизации работы сварщиков, разработали модель модульного экзоскелета M-exo, состоящего из трёх частей - механизмов поддержки рук, спины, ног. 

«Проанализировав работу сварщиков, мы пришли к выводу, что более 70% работ связаны с необходимостью долгое время удерживать грузы до 15 кг в статическом положении. Основные проблемные моменты – это поддержка рук при статических нагрузках, возникающих при работе ими выше уровня головы с весом до 5 кг, поддержка ног в полуприседе до 90 градусов и поддержка спинных мышц при статических и динамических нагрузках, возникающих при работе в наклоне корпуса от 0 до 45 градусов с весом до 15 кг», – рассказал лидер научной группы, студент 4 курса Института ЭкоТех НИТУ «МИСиС» Сейфулла  Буттаев.

По словам разработчиков, существующие решения в виде готовых зарубежных  экзоскелетов готовы выполнять только одну поставленную задачу из перечисленных.  Если при этом использовать два отдельных устройства, сварщику в течение дня  придется постоянно менять экзоскелеты. В случае если надеть одновременно оба, значительно возрастает нагрузка на ноги.

Молодые инженеры НИТУ «МИСиС» предложили экзоскелет, который сможет одновременно оказывать поддержку сразу для решения 3 основных задач, объединив поддержку комплекса напряженных рутинных действий сварщика, при работе руками выше уровня головы; спины, при необходимости работать с наклоненным корпусом, и ног в случае работы в полуприседе. Для ног при этом используется система «стульчик», которая позволяет их фиксировать в нужном для рабочего положении с шагом до 5 градусов.

В процессе разработки коллектив подобрал уникальный способ измерения эффективности экзоскелета по количеству содержания лактата (молочной кислоты) в нагруженных мышцах. Способ основан на тестировании уровня спортивной подготовки лыжников и легкоатлетов, входящих в состав сборной России, и выполняется с помощью биохимического анализатора крови.  

Проект стал победителем конкурса студенческих научно-прикладных исследований «ТурНИР», организованного НИТУ «МИСиС» и компанией ОМК. Бизнес-партнер заинтересовался разработкой, и в ближайшее время научный коллектив отправится на одну из заводских площадок концерна для «полевого» исследования и уточнения актуальных технических требований к модели экзоскелета. Следующим этапом станет физическое производство прототипа устройства силами студентов в содействии с экспертизой специалистов компании.