September 2023
Robotpak als oplossing voor zwaar fysiek werk
Waar en wanneer heeft het dragen van een exoskelet zin?
Al enkele jaren staan exoskeletten volop in de belangstelling als nieuwe technologie. De ‘robotpakken’ zouden de oplossing zijn voor zwaar fysiek werk. Sommigen verwachten (of hopen) dat werknemers daardoor superkrachten krijgen. Toch zie je exoskeletten nog maar mondjesmaat terug op de werkvloer. TNO doet al jaren onderzoek naar de toepassing van exoskeletten. In dit artikel beschrijft Frank Krause, onderzoeker bij TNO, wanneer uitproberen zin heeft en wat je er vervolgens van kunt verwachten.
In het kader van Exskallerate, een Europees exoskeletproject, deed TNO nader onderzoek naar de toepassing van exoskeletten in onder meer de installatiebranche. De onderzoeksorganisatie stelde bij een aantal deelnemende bedrijven een exoskelet beschikbaar om het gedurende een periode te testen. Het project was erop gericht om het gebruik van exoskeletten door mkb-bedrijven in de bouw en installatie te stimuleren.
Eerder deed ergonoom Carin van den Bosch in 2021 in opdracht van Arbotechniek onderzoek bij SPIE naar de geschiktheid van exoskeletten voor de installatie en isolatiebranche. Het onderzoek van Arbotechniek (www.bit.ly/EW-Arbo) werd uitgevoerd met een armondersteunend exoskelet van Skelex en de conclusie was dat het exoskelet voor de geteste werkzaamheden – de aanleg van sprinklerinstallaties – goed werkte. Maar het werk in de installatiebranche is heel breed en er zijn veel soorten exoskeletten. Nader onderzoek was daarom gewenst.
Wat is een exoskelet?
Exoskelet betekent letterlijk uitwendig skelet. Het is een bekend verschijnsel in de natuur, bijvoorbeeld bij krabben en kreeften. De meeste exoskeletten bestaan uit harde, soms buigbare structuren met gewrichten en veren die voor de ondersteuning zorgen. In opkomst zijn de zachte exoskeletten zoals de Auxivo Liftsuit. De Skelex en de Auxivo zijn niet uitwisselbaar. De Skelex ondersteunt de armen; de Auxivo Liftsuit de rug.
Dat is meteen het belangrijkste criterium om exoskeletten in te delen: naar hun functie. Voor welke delen van het lichaam bieden ze ondersteuning? Het armondersteunend en het rugondersteunend exoskelet zijn de twee soorten die het meest worden toegepast.
Het actieve exoskelet German Bionic Gray X.
Actieve en passieve skeletten
Exoskeletten zijn er verder in actieve en passieve varianten. Een actief exoskelet heeft motoren die voor de ondersteuning zorgen, zoals de German Bionic Gray X. (zie foto). Dit type skelet is uitgerust met een batterij en een controlemechanisme dat de mate van ondersteuning aan de situatie aanpast. Deze techniek zorgt er vooralsnog voor dat dit type erg kostbaar is: tussen de 20.000 en 30.000 euro. Het aantal leveranciers is heel beperkt. Vanwege de motoren en het controlemechanisme wordt dit type exoskelet ook wel een draagbare robot of robotpak genoemd.
Verreweg de meeste exoskeletten zijn passief. Ze hebben geen motor en zijn niet afhankelijk van een batterij. Een veermechanisme zorgt voor de ondersteuning. Bij een rompexoskelet wordt de veer (bij Laevo), of het elastiek (bij Auxivo), gespannen door de hoek tussen de romp en de bovenbenen te verkleinen. Dus wanneer de drager vooroverbuigt, gaat het exoskelet tegenduwen waardoor de rugspieren minder hard hoeven te werken. Bij een armondersteunend exoskelet werkt het net iets anders: bij het aantrekken wordt het exoskelet geladen door de armen naar beneden te bewegen. Een armondersteunend exoskelet wil altijd de armen omhoog duwen. Door een slimme constructie kun je bij de belangrijkste exoskeletten de armen ontspannen laten hangen. Pas vanaf ongeveer 20 graden armheffing (0 graden is de armen langs het lichaam) gaat het exoskelet de armen omhoog duwen.
‘Verreweg de meeste exoskeletten zijn passief’
Bestaand werk verlichten
Vooral de actieve exoskeletten roepen snel de associatie op met superkrachten want als de motoren maar sterk genoeg zijn, moet je toch alles kunnen tillen? Hoewel met dit soort exoskeletten is geëxperimenteerd, kan het nog lang duren voordat zij voldoende zijn doorontwikkeld voor toepassing in de praktijk. De huidige passieve en actieve exoskeletten verlichten bestaand werk. Ze zijn nu nog niet geschikt om zwaarder te tillen of om veel langer bepaalde werkzaamheden te doen. Of ze op termijn klachten voorkomen, is op dit moment wetenschappelijk nog niet aangetoond en zal ook sterk afhangen van de werksituatie en het type exoskelet dat wordt ingezet.
Rug- en armondersteunend exoskelet
Acceptatie
Bij het onderzoek is gebleken dat het heel belangrijk is wat een gebruiker vindt van het hulpmiddel. Hoe ervaart hij of zij een exoskelet? Bij een hulpmiddel als een accuboorhamer kunnen gebruikers de ene hamer vergelijken met de andere, maar zijn de werkzaamheden sowieso onuitvoerbaar zónder dat hulpmiddel. Dat ligt anders bij een exoskelet, want het werk is ook uitvoerbaar zónder het skelet. Als de gebruiker niet duidelijk het voordeel van het exoskelet ervaart, bijvoorbeeld dat hij minder snel moe wordt of minder pijn voelt, kan een exoskelet snel als een last worden ervaren. Daarvoor zijn verschillende redenen. Je moet het aan- en uittrekken, je draagt het gewicht van het exoskelet, het kan warm aanvoelen en soms zijn er drukpunten.. Ondersteunen betekent daarnaast ook tegenwerken. Als het exoskelet een arm omhoog duwt, betekent dat automatisch dat het naar beneden bewegen van de arm enigszins wordt tegengewerkt. Hoe vaker dit in het werk voorkomt, hoe meer hinder de gebruiker kan ervaren. Zo kan een exoskelet dat de romp ondersteunt, tegenwerken bij het traplopen of een ladder beklimmen, omdat ook dan de hoek tussen de bovenbenen en romp wordt verkleind.
Taakanalyse
Omdat er nog onvoldoende bewijs is dat een exoskelet op termijn klachten voorkomt, is een draagplicht, zoals die geldt voor persoonlijke beschermingmiddelen (PBMs) op dit moment lastig. Het dragen gebeurt op vrijwillige basis. Maar of medewerkers nou vrijwillig of verplicht een exoskelet moeten dragen, de invoering ervan heeft alleen zin als de gebruikers het exoskelet zullen accepteren. Dat vraagt om een goede introductie en het inzetten bij werk waar je verwacht dat er een duidelijke meerwaarde is. De vraag is hoe je die meerwaarde bepaalt? De eerste stap is altijd een taakanalyse. Voor exoskeletten betekent het dat je moet kijken naar wat er gedaan moet worden, hoeveel een bepaald type exoskelet daarbij ondersteunt, maar ook hoeveel dat exoskelet misschien hindert. In de onderstaande tabel staat een overzicht van situaties per type exoskelet, onderverdeeld naar geschikt en minder geschikt.
Als de situatie geschikt lijkt voor een exoskelet, is het raadzaam medewerkers eerst de gelegenheid te geven een exoskelet enige tijd uit te proberen, bijvoorbeeld door het te huren. Medewerkers kunnen zo wennen aan het hulpmiddel en daarmee een beter oordeel vormen. Door alleen te testen in situaties waar een exoskelet een kans van slagen heeft, voorkom je dat medewerkers een negatieve houding ten opzichte van het hulpmiddel ontwikkelen en daarmee de invoering op plaatsen waar het exoskelet wel een meerwaarde heeft, moeilijker maken.
Het exoskelet in de installatiesector
Het hangt sterk af van de werkzaamheden die uitgevoerd moeten worden of een exoskelet een uitkomst biedt bij installatiewerk. Zo was het voor een bedrijf dat verlichtingsarmaturen aan het plafond van een tunnel ging aanbrengen, helder dat de monteurs over een exoskelet konden beschikken. Maar zo duidelijk is het vaak niet . De installatiesector is breed en kent veel soorten werk. En ook binnen een bedrijf kan het werk per opdracht sterk verschillen. Om die reden is het begrijpelijk dat bedrijven ervoor kiezen eerst een of twee exoskeletten te huren of aan te schaffen en deze afhankelijk van de klus, net als ander specifiek gereedschap, aan de monteurs mee te geven. Beter dan af te wachten of monteurs erom vragen, is het raadzaam bij de planning een korte taakanalyse te maken van een klus en op basis daarvan het materiaal in te plannen en monteurs te adviseren het exoskelet te gebruiken, of op z’n minst uit te proberen. Zorg er dan wel voor dat de exoskeletten goed zijn ingesteld op de medewerker. Een slecht passend exoskelet zorgt vrijwel altijd voor een negatieve gebruikerservaring.
Als een passief exoskelet een paar dagen verzuim per jaar voorkomt, betaalt het zich al terug. En als een monteur minder moe thuis komt, is dit winst voor het bedrijf en de medewerker. Belangrijk blijft om niet te vergeten dat exoskeletten een hulpmiddel zijn voor situaties waarin het niet lukt om de belasting op een andere manier te verlagen. Zware fysieke belasting dient in eerste instantie te worden aangepakt bij de bron.