Перспективы применения экзоскелетов на объектах ООО «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ-добыча Харьяга»

В настоящее время экзоскелетная тематика становится одним из наиболее динамично развивающихся направлений сервисной робототехники, включая разработку собственных экзоскелетных комплексов, в том числе в России.

Анализ мирового опыта позволяет сделать вывод о том, что в настоящий момент существует три ключевые сферы применения экзоскелетных модулей и комплексов на их основе:

• экзоскелеты военного назначения;
• реабилитационные экзоскелеты и экзоскелеты для компенсации недостатка подвижности у лиц с ограниченными возможностями;
• экзоскелеты для применения в промышленности.

Наибольший интерес на сегодняшний день вызывает именно направление промышленных экзоскелетов по ряду причин:

• носимые робототехнические средства, предназначенные для применения в условиях промышленных производств, становятся наиболее быстрорастущей областью коммерческого использования экзоскелетных технологий;
• экзоскелеты для работы и промышленности могут использоваться на строительных площадках, в доках, на фабриках, складах;
• специалистам на производстве постоянно приходится прибегать к ручному труду, в результате чего они подвергаются воздействию вредных факторов, повышающих вероятность получения травм — в первую очередь, развития скелетно‑мышечных нарушений, которые остаются одними из наиболее распространённых профессиональных заболеваний в Европейском союзе. Это, в свою очередь, ведёт к росту затрат на содержание работников в периоды их нетрудоспособности и снижению производительности труда на предприятии в целом;
• промышленные экзокостюмы в меньшей степени чувствительны к технологическим ограничениям, характерным для отрасли экзоскелетов;
• уровень требований к системе управления промышленным экзоскелетом значительно ниже, чем к аналогичным решениям медицинского или военного применения.

По своей конструкции промышленные экзоскелеты делятся на экзоскелеты верхней или нижней части тела, а также полноразмерные.

По характеру силового воздействия они подразделяются на пассивные (не оснащённые приводами — поддержка и разгрузка в таких случаях осуществляется через применение демпферов, пружин, противовесов и т. д.) и активные, которые, в свою очередь, делятся на подгруппы в зависимости от типа используемых приводов (электромеханические, гидравлические, пневматические, комбинированные).

На текущий момент на объектах компании ООО «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ‑добыча Харьяга» акцентировано внимание на деятельности работников склада и тяжести их трудового процесса, обусловленной:

• повторяемостью выполнения рутинных операций;
• тяжёлой физической нагрузкой в течение смены, в основном на спину и ноги;
• отсутствием возможности или целесообразности применения грузоподъёмных устройств для грузов весом до 25 кг.

Перечисленные факторы вызывают усталость и боли в опорно‑двигательном аппарате, что может привести к профзаболеваниям или травмам.

В качестве решения для защиты работников от тяжёлых физических нагрузок компания рассматривает использование промышленных экзоскелетов как помощников при выполнении производственных операций. Применение таких устройств помогает снизить нагрузку на поясничный отдел позвоночника и мышцы спины складских работников.

По результатам бенчмаркинга испытаний и применения экзоскелетов в российских компаниях, это направление только начинает развиваться.

Тяжёлые производства, в частности металлургическая отрасль, находятся на пике развития. Современные технологии преобразуют и ускоряют многие процессы. «Норникель» — один из лидеров внедрения таких инноваций. На предприятиях компании используются промышленные экзоскелеты разных отечественных производителей. Например, на Медном заводе применяют пассивный экзоскелет X‑Soft производства компании Exorise.

С 2023 года завод «КАМАЗ» использует экзоскелет для сборки с усилением рук, компенсирующий вес до 15 кг на каждую руку и фиксирующий запястье при закручивании болтов, а также пассивный экзоскелет компании Exorise, применяемый «Норникелем».

В 2025 году в логистическом центре «КАМАЗа» реализуется проект по внедрению пассивного поясничного экзоскелета — пояса с металлическими вставками, поддерживающего поясничную зону. Планируется закупить 68 пассивных экзоскелетов. Уже получены положительные отзывы от сотрудников центра — отмечены лёгкость и эффективность экзоскелета.

На производственных площадках компании «Газпромнефть» используется пассивный экзоскелет ExoHeaver 3Hander производства «Экзомед». Устройство позволяет закрепить электро‑ или пневматический инструмент весом до 15 кг, облегчает работу с ним и защищает суставы рук от вибрации.

В настоящее время в ООО «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ‑добыча Харьяга» обратили внимание на пассивные экзоскелеты по следующим причинам:

1. Простота конструкции: пассивные экзоскелеты имеют более простую конструкцию, что делает их легче в производстве и обслуживании.

2. Низкая стоимость: из‑за простоты и малого количества сложных компонентов пассивные экзоскелеты дешевле в производстве и приобретении.

3. Меньшая масса: пассивные экзоскелеты, как правило, легче активных, что уменьшает нагрузку на пользователя и делает их удобнее для длительного ношения.

4. Независимость от источника энергии: не требуют батарей или иных источников питания, что делает их надёжнее в условиях ограниченного доступа к электроэнергии.

5. Лёгкость в использовании: не требуют сложного обучения для управления и доступны широкой аудитории.

6. Устойчивость и надёжность: благодаря отсутствию электроники и механизмов менее подвержены сбоям и поломкам.

7. Поддержка естественного движения: могут быть спроектированы так, чтобы поддерживать естественные движения пользователя, снижая риск травм.

8. Широкая область применения: подходят для реабилитации, тяжёлых физических работ и спорта.

Согласно опросу ООО «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ‑добыча Харьяга», работники склада вручную переносят коробки весом 15–25 кг, поднимают грузы с согнутой или полусогнутой спиной и могут длительно находиться в одном положении. Пассивные экзоскелеты лёгкие по весу и позволяют поднимать грузы массой до 30–50 кг.

Современные активные экзоскелеты пока недостаточно эргономичны и комфортны: они громоздки, ограничивают подвижность, а длительное ношение может быть неудобным для работников. Однако постоянные исследования и разработка новых материалов, таких как углеродное волокно и адаптивные композиты, обещают улучшить эти характеристики. Тогда можно будет вернуться к рассмотрению возможности применения активных экзоскелетов.

В ЗНДХ был проведён краткий анализ пассивных экзоскелетов российских производителей.

Три модели принадлежат компании ProExo (г. Владимир). Одна из них, наиболее недорогая — модель Ultra, не помогает при подъёме тяжёлых грузов, но снижает нагрузку на мышцы спины, поддерживает правильную осанку и уменьшает компрессию позвоночника. Этот тип экзоскелета применим для женщин‑работниц склада, не выполняющих подъём тяжёлых грузов.

Экзоскелеты «Lite» и «Boost» этого же производителя, позволяют переносить грузы до 50 кг, поднимать и опускать грузы на высоту до пояса, разгружают мышцы рук и спины и снижают компрессии позвоночника, создавая правильное положение спины при работе.

Экзоскелет модели «Boost», имея набедренные манжеты и компенсаторы веса для ног, позволяет распределить нагрузку со спины на бедра.

Согласно исследованиям производителя от 2023 года, комплектация «Boost» показала хороший результат по разгрузке рук до 49%, разгрузке мышц спины до 55% и до 30% уменьшение латеральной асимметрии (когда левая и правая стороны работают примерно одинаково, т.к. зачастую человек, перенося груз, какую-то строну нагружает сильнее и неожиданно снижает нагрузку на мышцы передней поверхности бедер).

Вместе с тем, помимо разгрузки мышц, экзоскелет комплектации «Boost» снижает риски травматизации верхней конечностей, плечевого пояса и спины, предупреждает развитие сколиотических деформаций и снижает риск усугубления ортопедических проблем, снижает показатель энергозатрат до 25% и значительно снижает дыхательный объем до 12%. 65% добровольцев отметили снижение воздействия физической нагрузки на мышцы спины.

Пассивный экзоскелет «AUXILIUM MODEL M», Санкт-Петербургского бренда «AUXILIUM», вышел в этом году в серийное промышленное производство. Данное изделие, как и два предыдущих, позволяет работать с «грузами» до 50 кг, переносить «груз» на расстояния, поднимать и опускать «груз» на высоту до пояса, длительно работать стоя при наклоне корпуса с «грузом». Выполняется в различных модификациях и из двух материалов – алюминия и титана, от чего зависит стоимость конечного продукта.

Экзоскелет пассивный «LOWEBACKER», Курского бренда «Экзомед», который предназначен для разгрузки поясничных отделов позвоночника при поднятии и переносе грузов максимальным весом 30 кг с высоты от 0 до 1 м.

Данное изделие помогает разгрузить поясничные отделы позвоночника, снизить травматизм и профессиональные заболевания, а также увеличить выносливость оператора до 40% в зависимости от типа работ.

Необходимо отметить, что вес всех рассмотренных экзоскелетов не превышает 3 кг.

В результате применения пассивных экзоскелетов в работе сотрудников склада ожидается:

1. Снижение риска возникновения профессиональных заболеваний.
2. Снижение уровня травматизма на производстве.
3. Повышение производительности труда.
4. Экономия времени на выполнение задач, не связанных с физической нагрузкой (например, пассивный экзоскелет в отличие от активного позволяет быстро переключиться на заполнение документов, т.к. снимать приспособление не нужно).
5. Репутационный – одна из первых компаний в отрасли, применяющая экзоскелеты.

Помимо этого, согласно требованиям ТК РФ, финансирование ежегодных мероприятий по улучшению условий и охраны труда работодателями осуществляется в размере не менее 0,2 процента суммы затрат на производство продукции. Внедрение инновационных технологий является эффективным мероприятием для снижения производственного травматизма и дает уверенность работникам в том, что работодатель заинтересован в улучшении их условий труда и снижении профессиональных рисков.