Perspectivas del uso de exoesqueletos en las instalaciones de OOO ZARUBEZHNEFT-dobycha Kharyaga

En la actualidad, el tema de los exoesqueletos se está convirtiendo en una de las áreas de desarrollo más dinámico de la robótica de servicios, incluyendo el desarrollo de complejos de exoesqueletos propios, incluso en Rusia.

El análisis de la experiencia mundial permite concluir que actualmente existen tres áreas clave de aplicación para los módulos de exoesqueletos y los complejos basados en ellos:

• exoesqueletos de uso militar;
• exoesqueletos de rehabilitación y exoesqueletos para compensar la falta de movilidad en personas con discapacidad;
• exoesqueletos para uso industrial.

El mayor interés hoy en día lo despierta precisamente el área de los exoesqueletos industriales por varias razones:

• los dispositivos robóticos portátiles diseñados para su uso en entornos de producción industrial se están convirtiendo en el área de más rápido crecimiento para el uso comercial de las tecnologías de exoesqueletos;
• los exoesqueletos para el trabajo y la industria pueden utilizarse en obras de construcción, muelles, fábricas y almacenes;
• los especialistas en producción tienen que recurrir constantemente al trabajo manual, como resultado de lo cual están expuestos a factores nocivos que aumentan la probabilidad de sufrir lesiones, principalmente el desarrollo de trastornos musculoesqueléticos, que siguen siendo una de las enfermedades profesionales más comunes en la Unión Europea. Esto, a su vez, conduce a un aumento de los costes de mantenimiento de los trabajadores durante sus períodos de incapacidad y a una disminución de la productividad laboral en la empresa en su conjunto;
• los exotrajes industriales son menos sensibles a las limitaciones tecnológicas típicas de la industria de los exoesqueletos;
• el nivel de exigencia del sistema de control de un exoesqueleto industrial es significativamente menor que el de soluciones similares de uso médico o militar.

Por su diseño, los exoesqueletos industriales se dividen en exoesqueletos para la parte superior o inferior del cuerpo, así como de cuerpo completo.

Según la naturaleza de la fuerza aplicada, se dividen en pasivos (no equipados con actuadores: el soporte y la descarga en tales casos se realizan mediante el uso de amortiguadores, resortes, contrapesos, etc.) y activos, que, a su vez, se dividen en subgrupos según el tipo de actuadores utilizados (electromecánicos, hidráulicos, neumáticos, combinados).

Actualmente, en las instalaciones de la empresa OOO ZARUBEZHNEFT-dobycha Kharyaga, la atención se centra en las actividades de los trabajadores de almacén y la dureza de su proceso de trabajo, debido a:

• la repetitividad de las operaciones rutinarias;
• el esfuerzo físico intenso durante el turno, principalmente en la espalda y las piernas;
• la falta de posibilidad o viabilidad del uso de dispositivos de elevación para cargas de hasta 25 kg.

Los factores enumerados causan fatiga y dolor en el sistema musculoesquelético, lo que puede provocar enfermedades profesionales o lesiones.

Como solución para proteger a los trabajadores del esfuerzo físico intenso, la empresa está considerando el uso de exoesqueletos industriales como asistentes en la realización de operaciones de producción. El uso de estos dispositivos ayuda a reducir la carga en la columna lumbar y los músculos de la espalda de los trabajadores de almacén.

Según los resultados de la evaluación comparativa de las pruebas y el uso de exoesqueletos en empresas rusas, esta área apenas comienza a desarrollarse.

Las industrias pesadas, en particular el sector metalúrgico, se encuentran en su punto máximo de desarrollo. Las tecnologías modernas transforman y aceleran muchos procesos. Nornickel es uno de los líderes en la implementación de tales innovaciones. En las empresas de la compañía se utilizan exoesqueletos industriales de varios fabricantes nacionales. Por ejemplo, en la Planta de Cobre se utiliza el exoesqueleto pasivo X-Soft fabricado por la empresa Exorise.

Desde 2023, la planta KAMAZ utiliza un exoesqueleto para ensamblaje con refuerzo en los brazos, que compensa un peso de hasta 15 kg en cada brazo y fija la muñeca al apretar tornillos, así como el exoesqueleto pasivo de la empresa Exorise, utilizado por Nornickel.

En 2025, en el centro logístico de KAMAZ se está implementando un proyecto para introducir un exoesqueleto lumbar pasivo: un cinturón con inserciones metálicas que soporta la zona lumbar. Se planea adquirir 68 exoesqueletos pasivos. Ya se han recibido comentarios positivos de los empleados del centro, destacando la ligereza y eficacia del exoesqueleto.

En las instalaciones de producción de la empresa Gazpromneft se utiliza el exoesqueleto pasivo ExoHeaver 3Hander fabricado por Exomed. El dispositivo permite fijar una herramienta eléctrica o neumática de hasta 15 kg, facilita el trabajo con ella y protege las articulaciones de las manos de las vibraciones.

Actualmente, en OOO ZARUBEZHNEFT-dobycha Kharyaga han prestado atención a los exoesqueletos pasivos por las siguientes razones:

1. Simplicidad de diseño: los exoesqueletos pasivos tienen un diseño más simple, lo que los hace más fáciles de fabricar y mantener.

2. Bajo coste: debido a su simplicidad y al bajo número de componentes complejos, los exoesqueletos pasivos son más baratos de producir y adquirir.

3. Menor peso: los exoesqueletos pasivos suelen ser más ligeros que los activos, lo que reduce la carga sobre el usuario y los hace más cómodos para un uso prolongado.

4. Independencia de la fuente de energía: no requieren baterías u otras fuentes de alimentación, lo que los hace más fiables en condiciones de acceso limitado a la electricidad.

5. Facilidad de uso: no requieren una formación compleja para su manejo y son accesibles a un público amplio.

6. Estabilidad y fiabilidad: debido a la ausencia de electrónica y mecanismos, son menos propensos a fallos y averías.

7. Soporte del movimiento natural: pueden diseñarse para soportar los movimientos naturales del usuario, reduciendo el riesgo de lesiones.

8. Amplio campo de aplicación: son adecuados para la rehabilitación, el trabajo físico intenso y el deporte.

Según una encuesta de OOO ZARUBEZHNEFT-dobycha Kharyaga, los trabajadores de almacén transportan manualmente cajas que pesan entre 15 y 25 kg, levantan cargas con la espalda doblada o semidoblada y pueden permanecer en una misma posición durante mucho tiempo. Los exoesqueletos pasivos son ligeros y permiten levantar cargas de hasta 30-50 kg.

Los exoesqueletos activos modernos aún no son lo suficientemente ergonómicos ni cómodos: son voluminosos, limitan la movilidad y su uso prolongado puede resultar incómodo para los trabajadores. Sin embargo, la investigación constante y el desarrollo de nuevos materiales, como la fibra de carbono y los compuestos adaptativos, prometen mejorar estas características. Entonces será posible volver a considerar la posibilidad de utilizar exoesqueletos activos.

En ZNDKh se llevó a cabo un breve análisis de los exoesqueletos pasivos de fabricantes rusos.

Tres modelos pertenecen a la empresa ProExo (ciudad de Vladímir). Uno de ellos, el más asequible, el modelo Ultra, no ayuda a levantar cargas pesadas, pero reduce la carga en los músculos de la espalda, mantiene una postura correcta y disminuye la compresión de la columna vertebral. Este tipo de exoesqueleto es aplicable para las trabajadoras de almacén que no levantan cargas pesadas.

Los exoesqueletos "Lite" y "Boost" del mismo fabricante permiten transportar cargas de hasta 50 kg, levantar y bajar cargas a la altura de la cintura, descargar los músculos de los brazos y la espalda y reducir la compresión de la columna vertebral, creando una posición correcta de la espalda durante el trabajo.

El exoesqueleto modelo "Boost", al contar con puños en los muslos y compensadores de peso para las piernas, permite distribuir la carga de la espalda a las caderas.

Según las investigaciones del fabricante de 2023, la configuración "Boost" mostró un buen resultado en la descarga de los brazos de hasta un 49 %, la descarga de los músculos de la espalda de hasta un 55 % y una reducción de hasta un 30 % en la asimetría lateral (cuando los lados izquierdo y derecho trabajan de manera aproximadamente igual, ya que a menudo una persona, al transportar una carga, carga un lado más fuertemente y reduce inesperadamente la carga en los músculos de la superficie anterior de los muslos).

Al mismo tiempo, además de descargar los músculos, el exoesqueleto en la configuración "Boost" reduce los riesgos de lesiones en las extremidades superiores, la cintura escapular y la espalda, previene el desarrollo de deformidades escolióticas y reduce el riesgo de agravar los problemas ortopédicos, disminuye el índice de gasto energético hasta en un 25 % y reduce significativamente el volumen respiratorio hasta en un 12 %. El 65 % de los voluntarios notaron una disminución del impacto del esfuerzo físico en los músculos de la espalda.

El exoesqueleto pasivo "AUXILIUM MODEL M", de la marca de San Petersburgo "AUXILIUM", entró este año en producción industrial en serie. Este producto, al igual que los dos anteriores, permite trabajar con "cargas" de hasta 50 kg, transportar la "carga" a distancias, levantar y bajar la "carga" a la altura de la cintura, y trabajar de pie durante mucho tiempo con el cuerpo inclinado con la "carga". Se fabrica en varias modificaciones y en dos materiales: aluminio y titanio, de lo que depende el coste del producto final.

El exoesqueleto pasivo "LOWEBACKER", de la marca de Kursk "Exomed", está diseñado para descargar las regiones lumbares de la columna vertebral al levantar y transportar cargas con un peso máximo de 30 kg desde una altura de 0 a 1 m.

Este producto ayuda a descargar las regiones lumbares de la columna vertebral, reducir las lesiones y las enfermedades profesionales, así como aumentar la resistencia del operador hasta en un 40 % dependiendo del tipo de trabajo.

Cabe señalar que el peso de todos los exoesqueletos considerados no supera los 3 kg.

Como resultado del uso de exoesqueletos pasivos en el trabajo de los empleados de almacén, se espera:

1. Reducción del riesgo de enfermedades profesionales.
2. Reducción de la tasa de lesiones en el lugar de trabajo.
3. Aumento de la productividad laboral.
4. Ahorro de tiempo en la realización de tareas no relacionadas con el esfuerzo físico (por ejemplo, un exoesqueleto pasivo, a diferencia de uno activo, permite cambiar rápidamente a rellenar documentos, ya que no es necesario quitarse el dispositivo).
5. Beneficio reputacional: ser una de las primeras empresas del sector en utilizar exoesqueletos.

Además, de acuerdo con los requisitos del Código Laboral de la Federación de Rusia, la financiación de las medidas anuales para mejorar las condiciones de trabajo y HSE por parte de los empleadores se lleva a cabo en una cantidad no inferior al 0,2 por ciento del importe de los costes de producción. La implementación de tecnologías innovadoras es una medida eficaz para reducir las lesiones laborales y da confianza a los trabajadores de que el empleador está interesado en mejorar sus condiciones de trabajo y reducir los riesgos profesionales.