Quando i lavoratori in Germania si danno malattia, la colpa è spesso del mal di schiena. Colpisce spesso i dipendenti della logistica, produzione e servizi in cui modelli di movimento fisicamente faticosi fanno parte della routine lavorativa quotidiana. Nel tentativo di prevenire problemi alla schiena, I ricercatori di Fraunhofer hanno ideato ErgoJack per offrire un'ortesi morbida intelligente che supporta i lavoratori con il rilevamento del movimento in tempo reale. Un prototipo di questo smart vest sarà presentato dal vivo alla Hannover Messe dal 1 al 5 aprile, 2019, presso lo stand C24 nel padiglione 17.

Un saldatore trascorre lunghe ore piegato su un componente. Il mal di schiena è inevitabile con questo tipo di postura costretta. Danni permanenti come l'usura prematura della colonna vertebrale non sono rari nelle persone che svolgono questo tipo di lavoro da anni ma trascurano di adottare una corretta postura ergonomica. Lo stesso vale per i lavoratori che sono spesso costretti a sollevare oggetti pesanti. I ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per i sistemi di produzione e la tecnologia di progettazione IPK e per l'affidabilità e la microintegrazione IZM di Berlino hanno sviluppato ErgoJack – un'ortesi morbida intelligente – per alleviare la tensione alla schiena e incoraggiare i lavoratori a eseguire movimenti faticosi in modo più ergonomico. I team di ricerca mirano a mitigare il rischio di tempi di fermo con questo sistema modulare, sistema di robotica morbida indossabile.

L'analisi del movimento in tempo reale distingue i movimenti ergonomici da quelli non ergonomici

"Il punto di forza unico della nostra ortesi robotica morbida per la parte superiore del corpo è l'analisi del movimento in tempo reale. Algoritmi appositamente sviluppati basati sull'apprendimento automatico e sull'intelligenza artificiale consentono di analizzare l'ergonomia. Ciò distingue questa ortesi dagli esoscheletri disponibili in commercio. Questi ultimi sono indossabili robot che, intrinsecamente ai loro principi funzionali, amplificare tutti i tipi di movimenti, anche quelli non ergonomici, e semplicemente deviare il carico posto su chi lo indossa da una parte del corpo sovraccaricata a una zona meno sollecitata, " dice Dipl.-Ing. Henning Schmidt, uno scienziato al Fraunhofer IPK. In contrasto, l'ortesi IPK utilizza l'analisi del movimento per distinguere tra movimenti ergonomici e non ergonomici. Chi lo indossa riceve feedback in tempo reale da un allarme a vibrazione quando assume posture o esegue movimenti dannosi per la sua salute. Unità di misura inerziale, o IMU in breve, integrato nel giubbotto confronta i modelli di movimento pre-appresi con il movimento effettivo del lavoratore e lo valuta in tempo reale. Questo richiede solo poche centinaia di millisecondi. I sensori di movimento miniaturizzati si trovano sulle spalle, schiena e cosce.

Questi sensori di movimento non sono l'unico circuito integrato; il giubbotto è anche robusto, elettronica miniaturizzata, compreso un controller integrato, un modulo di vibrazione e una batteria ricaricabile. Il compito di Fraunhofer IZM è quello di sviluppare i componenti elettronici miniaturizzati e conformabili; Fraunhofer IPK è quello di progettare il layout del sistema, interfaccia-sistema-uomo, meccanica, elettronica e software compreso l'algoritmo di apprendimento automatico/IA in tempo reale. I dati vengono elaborati localmente sul giubbotto. "L'algoritmo in tempo reale richiede calcoli complessi e deve essere molto robusto, ma un set di dati molto piccolo è sufficiente per addestrare il sistema al nuovo modello di movimento del lavoratore, "dice Schmidt, descrivendo un'altra caratteristica che distingue questo sistema. Gli scienziati del Fraunhofer IZM stanno ora lavorando per incapsulare l'elettronica e i sensori nella versione in tessuto dell'ortesi in modo che possa essere lavata senza dover prima rimuovere i componenti dal giubbotto.

Disponibile in diverse versioni e in tutte le taglie

I clienti potranno eventualmente scegliere tra un gilet sensoriale realizzato esclusivamente in tessuto e una versione con servoassistenza incorporata. Un'altra variante dell'attuale sistema prevede un supporto per la schiena e l'anca. Il suo tutore ortopedico ha la superficie più piccola necessaria per sostenere il corpo. Un'articolazione dell'anca laterale di bloccaggio sul giubbotto serve per attivare e disattivare la trasmissione della coppia articolare dalla schiena alle gambe. Questo meccanismo consente al lavoratore di eseguire alternativamente le attività in piedi e seduto.

ErgoJack è adatto per l'uso in un'ampia gamma di settori. Come hanno dimostrato le prove di successo della casa automobilistica Ford, avvantaggia il personale logistico e di produzione che deve sollevare pacchi pesanti dai pallet o adottare una postura costretta per ore durante la saldatura.