ООО「ザルベジネフチ・ドビチャ・ハルヤガ」の施設におけるエクソスケルトン活用の展望

現在、エクソスケルトン（外骨格）分野は、ロシア国内での独自のエクソスケルトンシステムの開発を含め、サービスロボット工学において最も急速に発展している分野の一つとなっています。

世界的な事例を分析すると、現在、エクソスケルトンモジュールおよびそれに基づくシステムの主な活用分野として、以下の3つが存在することが分かります。

• 軍事用エクソスケルトン
• リハビリテーション用エクソスケルトン、および身体障害者の運動機能低下を補うためのエクソスケルトン
• 産業用エクソスケルトン

今日、いくつかの理由から、産業用エクソスケルトンの分野が最も大きな関心を集めています。

• 産業現場での使用を目的としたウェアラブルロボットデバイスは、エクソスケルトン技術の商業利用において最も急成長している分野となっているため。
• 作業・産業用エクソスケルトンは、建設現場、ドック、工場、倉庫などで使用できるため。
• 製造現場の専門作業員は常に手作業を行う必要があり、その結果、負傷の可能性を高める有害な要因にさらされています。特に筋骨格系障害の発症は、欧州連合において最も一般的な職業病の一つとなっています。これが結果として、休業期間中の従業員維持コストの増加や、企業全体の労働生産性の低下を招いているため。
• 産業用エクソスーツは、エクソスケルトン業界特有の技術的制約の影響を受けにくいため。
• 産業用エクソスケルトンの制御システムに対する要求水準が、医療用や軍事用の同等ソリューションに比べて大幅に低いため。

構造上、産業用エクソスケルトンは上半身用、下半身用、および全身用に分類されます。

動力の性質によって、パッシブ型（駆動装置を持たず、ダンパー、スプリング、カウンターウェイトなどを使用してサポートと負荷軽減を行うもの）とアクティブ型に分けられます。アクティブ型はさらに、使用される駆動装置の種類（電気機械式、油圧式、空圧式、複合式）に応じてサブグループに分類されます。

現在、ООО「ザルベジネフチ・ドビチャ・ハルヤガ」の施設では、倉庫作業員の業務と、以下の要因による労働プロセスの過酷さに焦点が当てられています。

• 定型作業の反復
• シフト中の重い身体的負荷（主に背中と脚）
• 25kgまでの荷物に対する起重機（リフター）の使用が不可能または非現実的であること

これらの要因は、運動器系の疲労や痛みを引き起こし、職業病や労働災害につながる可能性があります。

従業員を重い身体的負荷から保護するための解決策として、同社は生産作業を補助する産業用エクソスケルトンの導入を検討しています。このようなデバイスを使用することで、倉庫作業員の腰椎や背中の筋肉への負荷を軽減することができます。

ロシア企業におけるエクソスケルトンの試験および導入のベンチマーキング結果によると、この分野はまだ発展し始めたばかりです。

重工業、特に冶金業界は発展のピークにあります。現代のテクノロジーは多くのプロセスを変革し、加速させています。Nornickel社は、このようなイノベーション導入のリーダーの一つです。同社の施設では、さまざまな国内メーカーの産業用エクソスケルトンが使用されています。例えば、銅工場ではExorise社製のパッシブ型エクソスケルトン「X-Soft」が導入されています。

2023年より、KAMAZ工場では、片腕あたり最大15kgの重量を補償し、ボルト締めの際に手首を固定する腕力強化型組み立て用エクソスケルトンや、Nornickel社でも使用されているExorise社製のパッシブ型エクソスケルトンを使用しています。

2025年には、KAMAZの物流センターにおいて、腰部をサポートする金属インサート付きベルトであるパッシブ型腰部エクソスケルトンの導入プロジェクトが実施されます。68台のパッシブ型エクソスケルトンを購入する予定です。すでにセンターの従業員からは、エクソスケルトンの軽さと有効性を評価する肯定的なフィードバックが寄せられています。

Gazprom Neft社の生産現場では、Exomed社製のパッシブ型エクソスケルトン「ExoHeaver 3Hander」が使用されています。このデバイスは、最大15kgの電動または空圧工具を固定することができ、作業を容易にし、腕の関節を振動から保護します。

現在、ООО「ザルベジネフチ・ドビチャ・ハルヤガ」がパッシブ型エクソスケルトンに注目している理由は以下の通りです。

1. 構造のシンプルさ：パッシブ型エクソスケルトンは構造がよりシンプルであるため、製造やメンテナンスが容易です。

2. 低コスト：シンプルで複雑な部品が少ないため、パッシブ型エクソスケルトンは製造コストや導入コストが安価です。

3. 軽量性：パッシブ型エクソスケルトンは通常、アクティブ型よりも軽いため、ユーザーへの負担が減り、長時間の着用でも快適です。

4. 電源への非依存性：バッテリーやその他の電源を必要としないため、電力へのアクセスが限られた環境でも高い信頼性を発揮します。

5. 使いやすさ：操作のための複雑なトレーニングを必要とせず、幅広いユーザーが利用できます。

6. 耐久性と信頼性：電子機器や複雑なメカニズムがないため、故障や破損のリスクが低くなります。

7. 自然な動きのサポート：ユーザーの自然な動きをサポートするように設計でき、怪我のリスクを軽減します。

8. 幅広い適用範囲：リハビリテーション、重労働、スポーツなどに適しています。

ООО「ザルベジネフチ・ドビチャ・ハルヤガ」の調査によると、倉庫作業員は15〜25kgの箱を手作業で運び、背中を曲げたり半ば曲げたりした状態で荷物を持ち上げ、長時間同じ姿勢でいることがあります。パッシブ型エクソスケルトンは軽量でありながら、最大30〜50kgの荷物を持ち上げることを可能にします。

現在のアクティブ型エクソスケルトンは、人間工学的な観点や快適性の面でまだ十分ではありません。かさばり、可動性を制限し、長時間の着用は作業員にとって不快になる可能性があります。しかし、炭素繊維や適応型複合材料などの新素材に関する継続的な研究開発により、これらの特性が改善されることが期待されています。その段階になれば、アクティブ型エクソスケルトンの導入可能性を改めて検討することができるでしょう。

ザルベジネフチ・ドビチャ・ハルヤガでは、ロシアのメーカーが製造するパッシブ型エクソスケルトンの簡単な分析が行われました。

3つのモデルはProExo社（ウラジーミル市）の製品です。そのうち最も安価なUltraモデルは、重い荷物を持ち上げる際の補助にはなりませんが、背中の筋肉への負担を軽減し、正しい姿勢を維持し、脊椎の圧迫を減らします。このタイプのエクソスケルトンは、重い荷物を持ち上げる作業を行わない女性の倉庫作業員に適しています。

同メーカーの「Lite」および「Boost」エクソスケルトンは、最大50kgの荷物の運搬、腰の高さまでの荷物の昇降を可能にし、腕と背中の筋肉の負荷を軽減し、脊椎の圧迫を減らしながら、作業中の正しい背中の姿勢を作り出します。

「Boost」モデルのエクソスケルトンは、太もも用のカフと脚用の重量補償器を備えており、背中から太ももへ負荷を分散させることができます。

2023年のメーカーの調査によると、「Boost」構成は、腕の負荷を最大49%軽減、背中の筋肉の負荷を最大55%軽減、そして左右非対称性を最大30%減少させる（荷物を運ぶ際、人はしばしば片側に強い負荷をかけ、予期せず太もも前面の筋肉への負荷を下げてしまうため、左右がほぼ均等に機能するようにする）という良好な結果を示しました。

同時に、筋肉の負荷軽減に加えて、「Boost」構成のエクソスケルトンは、上肢、肩甲帯、背中の負傷リスクを低減し、側弯症の変形の発症を防ぎ、整形外科的問題の悪化リスクを軽減します。また、エネルギー消費量を最大25%削減し、呼吸量を最大12%と大幅に減少させます。ボランティアの65%が、背中の筋肉への身体的負荷の影響が減少したと回答しました。

サンクトペテルブルクのブランド「AUXILIUM」のパッシブ型エクソスケルトン「AUXILIUM MODEL M」は、今年、産業用の量産を開始しました。この製品は、前の2つと同様に、最大50kgの「荷物」を扱う作業、距離を伴う「荷物」の運搬、腰の高さまでの「荷物」の昇降、そして「荷物」を持ったまま体を傾けた状態での長時間の立ち作業を可能にします。さまざまなバリエーションがあり、アルミニウムとチタンの2つの素材で作られており、それによって最終製品の価格が異なります。

クルスクのブランド「Exomed」のパッシブ型エクソスケルトン「LOWEBACKER」は、高さ0〜1mから最大重量30kgの荷物を持ち上げて運ぶ際に、腰椎の負荷を軽減するように設計されています。

この製品は、腰椎の負荷を軽減し、労働災害や職業病を減少させるだけでなく、作業の種類に応じて作業者の持久力を最大40%向上させるのに役立ちます。

検討されたすべてのエクソスケルトンの重量が3kgを超えないことは特筆すべき点です。

倉庫作業員の業務にパッシブ型エクソスケルトンを導入した結果、以下の効果が期待されます。

1. 職業病の発生リスクの低減。
2. 職場における労働災害の減少。
3. 労働生産性の向上。
4. 身体的負荷を伴わないタスクの実行時間の節約（例えば、パッシブ型エクソスケルトンはアクティブ型とは異なり、デバイスを取り外す必要がないため、書類作成などに素早く切り替えることができます）。
5. 評判の向上 – 業界でいち早くエクソスケルトンを導入した企業の一つとしての評価。

さらに、ロシア連邦労働法典の要件に基づき、雇用主による労働条件およびHSE（労働安全衛生）改善のための年次対策への資金提供は、製品製造コストの0.2%以上の額で行われます。革新的な技術の導入は、労働災害を削減するための効果的な対策であり、雇用主が労働条件の改善と職業的リスクの低減に関心を持っているという確信を従業員に与えます。