sabato 13 Agosto 2022

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Guida agli esoscheletri industriali: cosa sono, a cosa servono e perché suscitano tanto interesse

In passato ci eravamo occupati di descrivere le potenzialità dei cobot, l’ultima frontiera della robotica nell’industria manifatturiera. Ma non avevamo ancora dedicato il giusto spazio ad una famiglia di dispositivi cruciali per la salute dei lavoratori: gli esoscheletri industriali.

L’intersezione tra robotica e ergonomia

Partiamo dalle basi. Il termine ‘robotica collaborativa’ identifica una tipologia di applicazioni contraddistinta da una condivisione dello spazio di lavoro tra operatore e robot, in assenza di barriere fisiche. Gli sviluppi in questo ambito si legano a quelli dell’ergonomia, scienza che si impegna a studiare e ottimizzare le stazioni di lavoro, calcolando il tempo e la fatica necessari per ogni movimento compiuto dall’operaio.

Che cosa sono gli esoscheletri industriali?

Da tale combinazione di saperi si originano e sviluppano gli esoscheletri industriali, i quali offrono importanti prospettive non solo in ottica Industry 4.0, ma anche Health and Safety 4.0.

Gli esoscheletri industriali sono dispositivi indossabili, strutture meccaniche esterne che supportano uno o più giunti, riducendo il sovraccarico biomeccanico e/o l’affaticamento. Inizialmente sviluppati e impiegati in ambito militare e riabilitativo, gli esoscheletri sono oggi una realtà in rapida affermazione nel settore industriale-manifatturiero. Essi si dividono in diverse categorie, principalmente in base al distretto corporeo che vanno a supportare e alla tipologia di attuazione.    

Per distretto corporeo

  • Supporti per gli arti superiori →  riducono il carico sulle spalle, per esempio durante attività statiche di assemblaggio overhead.
  • Supporti per il tronco → diminuiscono il carico sulle vertebre lombari, per esempio durante il mantenimento di posture statiche protese in avanti oppure movimentazione di carichi.
  • Supporti per la seduta → riducono la fatica in posizioni a gambe flesse o dove sia richiesto di rimanere in piedi per lunghi periodi.
  • Supporto per la presa manuale → facilitano una presa più forte e sicura sugli attrezzi.
  • Esoscheletri “full body” → agevolano le operazioni di movimentazione manuale di carichi (logistica, linee di produzione o costruzione edilizia). Riducono l’impatto del carico a livello muscolare-scheletrico. 

Per tipologia di attuazione

  • Di tipo passivo, generano forze sfruttando i movimenti dell’utilizzatore, accumulando e rilasciando energia grazie a sistemi meccanici.
  • Di tipo attivo, generano forze utilizzando attuatori, tipicamente motori elettrici, in maniera controllata in base a informazioni su movimenti e necessità dell’operatore acquisiti tramite sensori.
  • Ibridi, prevedono una motorizzazione attivabile solo per aumentare la forza per la movimentazione dei carichi.

Vantaggi per lavoratori e aziende

I principali vantaggi connessi all’utilizzo degli esoscheletri industriali sono legati alla limitazione delle potenziali situazioni di affaticamento del lavoratore e alla possibilità di prolungare la vita lavorativa di personale qualificato.
Nel lungo periodo, l’impiego di tali dispositivi dovrebbe garantire un risparmio significativo in termini di spese mediche, congedi per malattia, riducendo dunque l’insorgere di problematiche muscolo-scheletriche.

Tali benefici si riflettono, inoltre, sul livello di attenzione degli operatori, la qualità del lavoro e la produttività. 

Un progetto italiano

Una delle sfide principali per gli sviluppatori e produttori di esoscheletri industriali è la quantificazione della riduzione del carico biomeccanico. Lo sanno bene l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e l’Inail, la cui collaborazione sinergica ha prodotto tre nuovi prototipi di esoscheletri robotici collaborativi, i quali renderanno il lavoro più sicuro in ambito industriale e manifatturiero. Grazie ai motori elettrici con cui sono equipaggiati e ad algoritmi di intelligenza artificiale, questi dispositivi indossabili supporteranno i lavoratori nei compiti più gravosi dal punto di vista fisico, diminuendone lo sforzo fino al 40% e determinando una riduzione di infortuni sul lavoro e di malattie professionali.

I tre esoscheletri industriali, presentati da IIT e Inail, sono realizzati in plastica e leghe di alluminio, usate solitamente in ambito aerospaziale, e sono pensati soprattutto per il settore manifatturiero, alimentare, delle riparazioni meccaniche, della logistica, edilizia e agricoltura. I prototipi si adattano alla tipologia di lavoro e alle modalità con cui viene svolto, grazie al prezioso contributo apportato dagli algoritmi di intelligenza artificiale.

Il benessere del lavoratore come motore di successo

Migliorare la qualità del lavoro è un fattore determinante per la competitività e il successo delle imprese; gli sviluppi della bio-ingegneria nella progettazione di esoscheletri industriali risulteranno quindi cruciali per un mercato che può evolversi solo in parallelo al benessere fisico e psicologico dei lavoratori che lo animano. 

Fonti: fondazionergo.it, industry4business.it, innovationpost.it

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