Exoskeleton nezmení človeka na robota

Interakciu človeka a stroja do úplnej dokonalosti doviedla technológia exoskeletonu. Špeciálna „robotická“ vesta znásobuje silu človeka a dáva mu také schopnosti, aké bežné ľudské telo nevie dosiahnuť. Ale to nie je jej najdôležitejšia výhoda. 

Exoskeleton nie je novinka – vývoj strojovej technológie, ktorá v spojení s ľudským telom násobí silu človeka, siaha do šesťdesiatych rokov minulého storočia. Začiatky súviseli najmä s potrebami armády. Neskôr japonské firmy experimentovali, ako by táto technológia mohla pomôcť starnúcej populácii a skvalitniť život zdravotne postihnutým.

Ale až po tom, ako sa o exoskeletony začali zaujímať giganty Siemens, Boeing či Ford, sa vytvoril priestor na ich využitie aj v priemyselnej výrobe. Zareagovali viaceré startupy a pustili sa do vývoja zariadení, ktoré majú šancu uplatniť sa vo výrobných halách. 

Testy vo Forde
Cieľom exoskeletonu nie je obdariť obyčajného pracovníka nadľudskou silou a premeniť ho na superhrdinu à la RoboCop. To je bežná mylná predstava, keď sa hovorí o exoskeletoch. Z človeka nerobia vzpierača ťažkých bremien, ale skôr maratónskeho bežca – vďaka ich pomoci sa svaly neunavia a zvyšujú tak vytrvalosť a odolnosť ľudského tela. Významne ovplyvňujú produktivitu, ale najmä chránia zdravie tým, že predchádzajú zraneniam a pracovným úrazom.

V závodoch Fordu sa exovesty používajú EskoVest pri montáži podvozkov vozidiel.

Automobilka Ford testovala v pätnástich závodoch stovku robotických zariadení Ekso, ktoré vyvinul startup Ekso Bionics v kalifornskom Richmonde. Ide o exovestu určenú na podporu hornej polovice tela, predovšetkým chrbtice a ramien. Navrhnutá je tak, aby zdvihla a podoprela ruky pracovníka pri plnení úloh v rozsahu od výšky hrudníka až po prácu nad hlavou. Každou rukou dokáže človek udržať nástroj ťažký 6,8 kilogramu a pracovať tak trebárs aj celý deň. Cieľom je zabrániť únavovým zraneniam, ku ktorým bežne dochádza pri celodennej práci s rukami nad hlavou.

Počas dlhodobých skúšok klesol v roku 2016 počet pracovných úrazov o 83 percent. „To je vynikajúci výsledok,“ povedal Marty Smets, odborník na ergonómiu v technologickom laboratóriu Fordu v Dearbone neďaleko Chicaga. Ako dodal, poškodenie ramien je najčastejšou príčinou pracovných úrazov. Zároveň sa zdĺhavo a komplikovane liečia, takže pre firmu je dôležitá aj finančná stránka.

Ako nové topánky
Exovesty Ekso stoja 6,5 tisíca dolárov a Ford ich využíva pri montáži podvozkov vozidiel, napríklad vŕtaní dier, inštalácií rôznych puzdier a priechodiek či výfukových systémov. Nad hlavou pracovníka pritom za hodinu prejde sedemdesiat vozidiel. „Práca na montážnej linke vyžaduje zručnosti a môže byť fyzicky náročná. Exoskeletony vyzerajú ako sci-fi, ale reálne pomáhajú znížiť stres zamestnancov a zjednodušujú fyzicky náročné úlohy,“ potvrdzuje Dale Wishnousky, viceprezident spoločnosti Ford of Europe.
Pracovníkovi istý čas trvá, kým si na exovestu zvykne. „Je to podobné, ako keď musíte rozchodiť nový pár topánok. Po niekoľkých dňoch už bolo všetko v poriadku a na konci zmeny bývam oveľa menej unavený,“ potvrdil Paul Collins, montér na linke vozidiel C-Max a Focus.

"Exoskeleton nerobí z človeka vzpierača ťažkých bremien,
ale skôr maratónskeho bežca – zvyšuje vytrvalosť a odolnosť ľudského tela"

Exovesta je mechanické zariadenie, nemá žiadne elektromotory ani napájanie elektrickou energiou. Podporu ramenám poskytujú pružiny v hnacom mechanizme, ktorý sa rozbehne, hneď ako človek začne dvíhať ruky. Takéto „bezmotorové“ riešenie má výhody – je jednoduchšie, lacnejšie a netreba pri ňom neustále myslieť na nabíjanie batérií. Exovestu možno človeku prispôsobiť na mieru. Mäkké výstelky bedrového pásu, manžety na ramená a bedrové popruhy sa dodávajú v rôznych veľkostiach. Takisto je možné prispôsobiť veľkosť sily každého ramena. Napríklad pri vŕtaní panelov podvozku drží montér v jednej ruke vŕtačku a druhou manipuluje s maticami a skrutkami. Je zrejmé, že táto vyžaduje menšiu silu.

Simulácie s Jackom a Jill
Po úspešnom testovaní uvažuje Ford o širšom nasadení exoviest. „V súčasnosti používame zariadenia len na podporu ramien, no máme záujem aj o iné systémy, ktoré podporujú ďalšie výrobné operácie,“ hovorí M. Smets. Napríklad startup SuitX vyvinul s podporou laboratória robotiky Kalifornskej univerzity zariadenie pre dolnú časť tela. Keďže mobilizovanie dolných končatín vyžaduje oveľa viac energie, na pohon využíva aj elektronické komponenty.    

Startup SuitX vyvinul zariadenie aj pre dolnú časť tela, ktoré rozširuje využitie exoskeletonov.

Využitie exoskeletonu pri manuálnej manipulácii a iných pracovných operáciách možno testovať vo virtuálnych modeloch. Softvér Siemens Tecnomatix simuluje vzťah človek – stroj a využíva sa pri ergonomických návrhoch pracovísk. Pôvodne ho vyvinuli na Pensylvánskej univerzite na overovanie všetkých ľudských činností v americkom raketopláne. Dnes pracuje s avatarmi Jackom a Jill a v aplikácii JackEx (Jack a exoskeleton) dokáže porovnávať situácie, ktoré vzniknú spojením ľudského operátora s exoskeletonom a bez neho.

Softvér Siemens Tecnomatix simuluje vzťah človek – stroj a využíva sa pri ergonomických návrhoch pracovísk.

Exoskeleton zo železiarstva
Exoskeletony nie sú určené len pre priemysel. Vesta Ekso nájde uplatnenie v stavebníctve, kde pracovníci montujú stropnú elektroinštaláciu, nanášajú nátery, inštalujú akustické panelové stropy alebo brúsia povrchy. Prieskumná spoločnosť ABI Research predpovedá, že táto technológia vytvorí do roku 2025 trh v hodnote dve miliardy dolárov. 

Technológia exoskeletonov sa rozvíja už niekoľko desaťročí a nástupom priemyslu 4.0, najmä posilňovaním interakcie človeka a stroja, dostala nový impulz. „Vo svojom okolí časom uvidíme čoraz viac exoskeletonov, pretože budú cenovo dostupnejšie. Sú riešením na každodenné použitie a predpokladám, že o desať rokov bude exoskeleton vlastniť prakticky každý,“ myslí si Kevin Dacey, vedúci inžinier projektu EskoVest.

Mechanické, elektromechanické, hydraulické a biologicky inšpirované roboty sa chystajú na trh vo všetkých možných konfiguráciách. Majú pred sebou ešte náročnú cestu, no nie je vylúčené, že koncom budúcej dekády si ich bežne kúpime v najbližšom železiarstve alebo v predajni potrieb pre záhradkárov. 

Foto: Ford, Siemens