Perspectives d'utilisation des exosquelettes sur les sites de ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC

Actuellement, le domaine des exosquelettes devient l'un des secteurs les plus dynamiques de la robotique de service, incluant le développement de complexes exosquelettiques propres, y compris en Russie.

L'analyse de l'expérience mondiale permet de conclure qu'il existe actuellement trois domaines clés d'application des modules exosquelettiques et des complexes basés sur ceux-ci :

• les exosquelettes à usage militaire ;
• les exosquelettes de rééducation et ceux destinés à compenser le manque de mobilité chez les personnes handicapées ;
• les exosquelettes à usage industriel.

Aujourd'hui, c'est précisément le domaine des exosquelettes industriels qui suscite le plus grand intérêt pour plusieurs raisons :

• les dispositifs robotiques portables conçus pour être utilisés dans des environnements de production industrielle deviennent le domaine d'utilisation commerciale des technologies exosquelettiques connaissant la croissance la plus rapide ;
• les exosquelettes de travail et d'industrie peuvent être utilisés sur les chantiers de construction, dans les docks, les usines et les entrepôts ;
• les professionnels de la production doivent constamment recourir au travail manuel, ce qui les expose à des facteurs nocifs augmentant la probabilité de blessures — en premier lieu, le développement de troubles musculo-squelettiques, qui restent l'une des maladies professionnelles les plus courantes dans l'Union européenne. Cela entraîne à son tour une augmentation des coûts de prise en charge des travailleurs pendant leurs périodes d'incapacité et une baisse de la productivité globale de l'entreprise ;
• les exocombinaisons industrielles sont moins sensibles aux limitations technologiques typiques de l'industrie des exosquelettes ;
• le niveau d'exigence du système de contrôle d'un exosquelette industriel est nettement inférieur à celui des solutions similaires à usage médical ou militaire.

De par leur conception, les exosquelettes industriels se divisent en exosquelettes pour le haut ou le bas du corps, ainsi qu'en modèles intégraux.

Selon la nature de l'assistance physique, ils se divisent en modèles passifs (non équipés de moteurs — le soutien et le soulagement s'effectuent alors grâce à l'utilisation d'amortisseurs, de ressorts, de contrepoids, etc.) et actifs, qui se subdivisent à leur tour en sous-groupes selon le type de motorisation utilisé (électromécanique, hydraulique, pneumatique, combiné).

Actuellement, sur les sites de ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC, l'attention se porte sur l'activité des magasiniers et la pénibilité de leur travail, due à :

• la répétitivité des opérations de routine ;
• l'effort physique intense pendant le service, principalement sur le dos et les jambes ;
• l'impossibilité ou le manque de pertinence d'utiliser des appareils de levage pour des charges pesant jusqu'à 25 kg.

Ces facteurs provoquent de la fatigue et des douleurs dans l'appareil locomoteur, ce qui peut entraîner des maladies professionnelles ou des blessures.

Comme solution pour protéger les travailleurs des efforts physiques intenses, l'entreprise envisage l'utilisation d'exosquelettes industriels comme assistants lors de l'exécution des opérations de production. L'utilisation de tels dispositifs aide à réduire la charge sur la région lombaire de la colonne vertébrale et les muscles du dos des magasiniers.

D'après les résultats du benchmarking des essais et de l'utilisation des exosquelettes dans les entreprises russes, ce domaine commence tout juste à se développer.

L'industrie lourde, en particulier le secteur métallurgique, est à son apogée en termes de développement. Les technologies modernes transforment et accélèrent de nombreux processus. Nornickel est l'un des leaders dans l'intégration de telles innovations. Les usines de l'entreprise utilisent des exosquelettes industriels de divers fabricants nationaux. Par exemple, l'usine de cuivre utilise l'exosquelette passif X-Soft fabriqué par la société Exorise.

Depuis 2023, l'usine KAMAZ utilise un exosquelette d'assemblage avec renforcement des bras, compensant un poids allant jusqu'à 15 kg par bras et fixant le poignet lors du serrage des boulons, ainsi que l'exosquelette passif de la société Exorise, utilisé par Nornickel.

En 2025, le centre logistique de KAMAZ met en œuvre un projet d'intégration d'un exosquelette lombaire passif — une ceinture avec des inserts métalliques soutenant la zone lombaire. Il est prévu d'acheter 68 exosquelettes passifs. Des retours positifs ont déjà été reçus de la part des employés du centre, soulignant la légèreté et l'efficacité de l'exosquelette.

Sur les sites de production de la société Gazprom Neft, l'exosquelette passif ExoHeaver 3Hander fabriqué par Exomed est utilisé. Le dispositif permet de fixer un outil électrique ou pneumatique pesant jusqu'à 15 kg, facilite son maniement et protège les articulations des bras contre les vibrations.

Actuellement, ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC s'intéresse aux exosquelettes passifs pour les raisons suivantes :

1. Simplicité de conception : les exosquelettes passifs ont une conception plus simple, ce qui les rend plus faciles à fabriquer et à entretenir.

2. Faible coût : en raison de leur simplicité et du faible nombre de composants complexes, les exosquelettes passifs sont moins chers à produire et à acheter.

3. Poids réduit : les exosquelettes passifs sont généralement plus légers que les actifs, ce qui réduit la charge sur l'utilisateur et les rend plus confortables pour un port prolongé.

4. Indépendance énergétique : ils ne nécessitent ni batteries ni autres sources d'alimentation, ce qui les rend plus fiables dans des conditions d'accès limité à l'électricité.

5. Facilité d'utilisation : ils ne nécessitent pas de formation complexe pour être manipulés et sont accessibles à un large public.

6. Stabilité et fiabilité : grâce à l'absence d'électronique et de mécanismes complexes, ils sont moins sujets aux pannes et aux dysfonctionnements.

7. Soutien des mouvements naturels : ils peuvent être conçus pour accompagner les mouvements naturels de l'utilisateur, réduisant ainsi le risque de blessures.

8. Large champ d'application : ils conviennent à la rééducation, aux travaux physiques lourds et au sport.

Selon une enquête de ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga LLC, les magasiniers transportent manuellement des boîtes pesant de 15 à 25 kg, soulèvent des charges avec le dos plié ou semi-plié et peuvent rester longtemps dans la même position. Les exosquelettes passifs sont légers et permettent de soulever des charges allant jusqu'à 30-50 kg.

Les exosquelettes actifs modernes ne sont pas encore suffisamment ergonomiques et confortables : ils sont encombrants, limitent la mobilité, et un port prolongé peut s'avérer inconfortable pour les travailleurs. Cependant, la recherche continue et le développement de nouveaux matériaux, tels que la fibre de carbone et les composites adaptatifs, promettent d'améliorer ces caractéristiques. Il sera alors possible de réexaminer la possibilité d'utiliser des exosquelettes actifs.

Une brève analyse des exosquelettes passifs des fabricants russes a été réalisée au sein de ZNDKh.

Trois modèles appartiennent à la société ProExo (ville de Vladimir). L'un d'eux, le plus abordable — le modèle Ultra, n'aide pas à soulever des charges lourdes, mais réduit la charge sur les muscles du dos, maintient une bonne posture et diminue la compression de la colonne vertébrale. Ce type d'exosquelette est adapté aux femmes travaillant en entrepôt qui ne soulèvent pas de charges lourdes.

Les exosquelettes « Lite » et « Boost » du même fabricant permettent de transporter des charges allant jusqu'à 50 kg, de soulever et d'abaisser des charges à hauteur de taille, de soulager les muscles des bras et du dos et de réduire la compression de la colonne vertébrale, tout en assurant une posture correcte du dos pendant le travail.

Le modèle d'exosquelette « Boost », doté de manchettes de cuisse et de compensateurs de poids pour les jambes, permet de répartir la charge du dos vers les hanches.

Selon les études du fabricant datant de 2023, la configuration « Boost » a montré de bons résultats avec un soulagement des bras allant jusqu'à 49 %, un soulagement des muscles du dos jusqu'à 55 % et une réduction de l'asymétrie latérale jusqu'à 30 % (lorsque les côtés gauche et droit travaillent de manière à peu près égale, car souvent, en portant une charge, une personne sollicite davantage un côté et réduit de manière inattendue la charge sur les muscles de la surface antérieure des cuisses).

En outre, au-delà du soulagement musculaire, l'exosquelette en configuration « Boost » réduit les risques de blessures aux membres supérieurs, à la ceinture scapulaire et au dos, prévient le développement de déformations scoliotiques et diminue le risque d'aggravation des problèmes orthopédiques, réduit la dépense énergétique jusqu'à 25 % et diminue considérablement le volume respiratoire jusqu'à 12 %. 65 % des volontaires ont noté une réduction de l'impact de l'effort physique sur les muscles du dos.

L'exosquelette passif « AUXILIUM MODEL M », de la marque pétersbourgeoise « AUXILIUM », est entré en production industrielle en série cette année. Ce produit, comme les deux précédents, permet de travailler avec des « charges » allant jusqu'à 50 kg, de transporter une « charge » sur des distances, de soulever et d'abaisser une « charge » à hauteur de taille, et de travailler debout de manière prolongée avec le buste penché en portant une « charge ». Il est disponible en plusieurs modifications et en deux matériaux — l'aluminium et le titane, ce qui détermine le coût du produit final.

L'exosquelette passif « LOWEBACKER », de la marque de Koursk « Exomed », est conçu pour soulager la région lombaire de la colonne vertébrale lors du levage et du transport de charges d'un poids maximum de 30 kg depuis une hauteur de 0 à 1 m.

Ce produit aide à soulager la région lombaire de la colonne vertébrale, à réduire les accidents du travail et les maladies professionnelles, ainsi qu'à augmenter l'endurance de l'opérateur jusqu'à 40 % selon le type de travail.

Il convient de noter que le poids de tous les exosquelettes examinés ne dépasse pas 3 kg.

Suite à l'utilisation d'exosquelettes passifs dans le travail des magasiniers, les résultats attendus sont les suivants :

1. Réduction du risque d'apparition de maladies professionnelles.
2. Baisse du taux d'accidents du travail.
3. Augmentation de la productivité du travail.
4. Gain de temps sur l'exécution de tâches non liées à un effort physique (par exemple, contrairement à un modèle actif, l'exosquelette passif permet de passer rapidement à la rédaction de documents, car il n'est pas nécessaire de retirer l'équipement).
5. Avantage réputationnel — être l'une des premières entreprises du secteur à utiliser des exosquelettes.

De plus, conformément aux exigences du Code du travail de la Fédération de Russie, le financement des mesures annuelles visant à améliorer les conditions de travail et la politique HSE par les employeurs s'élève à au moins 0,2 % du montant des coûts de production. L'intégration de technologies innovantes constitue une mesure efficace pour réduire les accidents du travail et donne aux employés l'assurance que l'employeur est déterminé à améliorer leurs conditions de travail et à réduire les risques professionnels.