Perspectivas de aplicação de exoesqueletos nas instalações da LLC "ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga"

Atualmente, o tema dos exoesqueletos está a tornar-se numa das áreas de desenvolvimento mais dinâmico da robótica de serviço, incluindo o desenvolvimento de complexos de exoesqueletos próprios, inclusive na Rússia.

A análise da experiência mundial permite concluir que, neste momento, existem três áreas principais de aplicação de módulos de exoesqueletos e complexos baseados neles:

• exoesqueletos para fins militares;
• exoesqueletos de reabilitação e exoesqueletos para compensar a falta de mobilidade em pessoas com deficiência;
• exoesqueletos para aplicação na indústria.

O maior interesse hoje em dia recai precisamente sobre a área dos exoesqueletos industriais por várias razões:

• os dispositivos robóticos vestíveis, concebidos para utilização em ambientes de produção industrial, estão a tornar-se a área de crescimento mais rápido na utilização comercial de tecnologias de exoesqueletos;
• os exoesqueletos para trabalho e indústria podem ser utilizados em estaleiros de construção, docas, fábricas e armazéns;
• os especialistas na produção têm de recorrer constantemente ao trabalho manual, resultando na sua exposição a fatores nocivos que aumentam a probabilidade de lesões — principalmente, o desenvolvimento de distúrbios musculoesqueléticos, que continuam a ser uma das doenças profissionais mais comuns na União Europeia. Isto, por sua vez, leva a um aumento dos custos de manutenção dos trabalhadores durante os seus períodos de incapacidade e a uma diminuição da produtividade laboral na empresa como um todo;
• os exoesqueletos industriais são menos sensíveis às limitações tecnológicas características da indústria dos exoesqueletos;
• o nível de requisitos para o sistema de controlo de um exoesqueleto industrial é significativamente inferior ao de soluções semelhantes para aplicações médicas ou militares.

Pela sua conceção, os exoesqueletos industriais dividem-se em exoesqueletos para a parte superior ou inferior do corpo, bem como de corpo inteiro.

Pela natureza da força aplicada, subdividem-se em passivos (não equipados com atuadores — o suporte e o alívio de carga nestes casos são realizados através da utilização de amortecedores, molas, contrapesos, etc.) e ativos, que, por sua vez, se dividem em subgrupos dependendo do tipo de atuadores utilizados (eletromecânicos, hidráulicos, pneumáticos, combinados).

Atualmente, nas instalações da empresa LLC "ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga", a atenção centra-se nas atividades dos trabalhadores de armazém e na exigência física do seu processo de trabalho, devido a:

• repetição na execução de operações de rotina;
• carga física pesada durante o turno, principalmente nas costas e nas pernas;
• falta de possibilidade ou viabilidade de utilizar equipamentos de elevação para cargas com peso até 25 kg.

Os fatores enumerados causam fadiga e dores no sistema musculoesquelético, o que pode levar a doenças profissionais ou lesões.

Como solução para proteger os trabalhadores de cargas físicas pesadas, a empresa está a considerar a utilização de exoesqueletos industriais como auxiliares na execução de operações de produção. A aplicação de tais dispositivos ajuda a reduzir a carga na coluna lombar e nos músculos das costas dos trabalhadores de armazém.

De acordo com os resultados do benchmarking de testes e da aplicação de exoesqueletos em empresas russas, esta área está apenas a começar a desenvolver-se.

As indústrias pesadas, em particular o setor metalúrgico, encontram-se no pico do seu desenvolvimento. As tecnologias modernas transformam e aceleram muitos processos. A "Nornickel" é um dos líderes na implementação de tais inovações. Nas instalações da empresa, são utilizados exoesqueletos industriais de vários fabricantes nacionais. Por exemplo, na Fábrica de Cobre, utilizam o exoesqueleto passivo X-Soft fabricado pela empresa Exorise.

Desde 2023, a fábrica da "KAMAZ" utiliza um exoesqueleto para montagem com reforço de braços, que compensa um peso de até 15 kg em cada braço e fixa o pulso ao apertar parafusos, bem como o exoesqueleto passivo da empresa Exorise, utilizado pela "Nornickel".

Em 2025, no centro logístico da "KAMAZ", está a ser implementado um projeto para introduzir um exoesqueleto lombar passivo — um cinto com inserções metálicas que suporta a zona lombar. Está planeada a aquisição de 68 exoesqueletos passivos. Já foram recebidos comentários positivos dos funcionários do centro — destacando a leveza e a eficácia do exoesqueleto.

Nas instalações de produção da empresa "Gazpromneft", é utilizado o exoesqueleto passivo ExoHeaver 3Hander fabricado pela "Exomed". O dispositivo permite fixar ferramentas elétricas ou pneumáticas com peso até 15 kg, facilita o trabalho com as mesmas e protege as articulações dos braços contra vibrações.

Atualmente, a LLC "ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga" voltou a sua atenção para os exoesqueletos passivos pelas seguintes razões:

1. Simplicidade de conceção: os exoesqueletos passivos têm uma conceção mais simples, o que os torna mais fáceis de produzir e manter.

2. Baixo custo: devido à simplicidade e ao pequeno número de componentes complexos, os exoesqueletos passivos são mais baratos de produzir e adquirir.

3. Menor peso: os exoesqueletos passivos são geralmente mais leves do que os ativos, o que reduz a carga sobre o utilizador e os torna mais confortáveis para uso prolongado.

4. Independência de fonte de energia: não requerem baterias ou outras fontes de alimentação, o que os torna mais fiáveis em condições de acesso limitado a eletricidade.

5. Facilidade de utilização: não requerem formação complexa para serem operados e são acessíveis a um público vasto.

6. Estabilidade e fiabilidade: devido à ausência de eletrónica e mecanismos, são menos suscetíveis a falhas e avarias.

7. Suporte ao movimento natural: podem ser concebidos para suportar os movimentos naturais do utilizador, reduzindo o risco de lesões.

8. Vasta área de aplicação: adequados para reabilitação, trabalhos físicos pesados e desporto.

De acordo com um inquérito da LLC "ZARUBEZHNEFT-Dobycha Kharyaga", os trabalhadores de armazém transportam manualmente caixas com peso entre 15 e 25 kg, levantam cargas com as costas dobradas ou semidobradas e podem permanecer na mesma posição durante longos períodos. Os exoesqueletos passivos são leves e permitem levantar cargas com peso até 30 – 50 kg.

Os exoesqueletos ativos modernos ainda não são suficientemente ergonómicos e confortáveis: são volumosos, limitam a mobilidade e o uso prolongado pode ser desconfortável para os trabalhadores. No entanto, a investigação contínua e o desenvolvimento de novos materiais, como a fibra de carbono e os compósitos adaptativos, prometem melhorar estas características. Nessa altura, será possível voltar a considerar a possibilidade de aplicar exoesqueletos ativos.

Na ZNDKh foi realizada uma breve análise dos exoesqueletos passivos de fabricantes russos.

Três modelos pertencem à empresa ProExo (cidade de Vladimir). Um deles, o mais acessível — o modelo Ultra, não ajuda no levantamento de cargas pesadas, mas reduz a carga nos músculos das costas, suporta a postura correta e diminui a compressão da coluna vertebral. Este tipo de exoesqueleto é aplicável a trabalhadoras de armazém que não realizam o levantamento de cargas pesadas.

Os exoesqueletos "Lite" e "Boost" do mesmo fabricante permitem transportar cargas até 50 kg, levantar e baixar cargas até à altura da cintura, aliviar os músculos dos braços e das costas e reduzir a compressão da coluna vertebral, criando a posição correta das costas durante o trabalho.

O exoesqueleto do modelo "Boost", possuindo punhos nas coxas e compensadores de peso para as pernas, permite distribuir a carga das costas para as ancas.

De acordo com estudos do fabricante de 2023, a configuração "Boost" apresentou um bom resultado no alívio dos braços em até 49%, no alívio dos músculos das costas em até 55% e uma redução de até 30% na assimetria lateral (quando os lados esquerdo e direito trabalham de forma aproximadamente igual, uma vez que, frequentemente, ao transportar uma carga, uma pessoa sobrecarrega mais um lado e reduz inesperadamente a carga nos músculos da superfície anterior das coxas).

Ao mesmo tempo, além do alívio muscular, o exoesqueleto na configuração "Boost" reduz os riscos de lesões nos membros superiores, na cintura escapular e nas costas, previne o desenvolvimento de deformidades escolióticas e reduz o risco de agravamento de problemas ortopédicos, diminui o índice de gasto energético em até 25% e reduz significativamente o volume respiratório em até 12%. 65% dos voluntários notaram uma redução no impacto da carga física nos músculos das costas.

O exoesqueleto passivo "AUXILIUM MODEL M", da marca de São Petersburgo "AUXILIUM", entrou este ano em produção industrial em série. Este produto, tal como os dois anteriores, permite trabalhar com "cargas" até 50 kg, transportar a "carga" a distâncias, levantar e baixar a "carga" até à altura da cintura e trabalhar de pé durante muito tempo com o corpo inclinado com a "carga". É fabricado em várias modificações e em dois materiais – alumínio e titânio, dos quais depende o custo do produto final.

O exoesqueleto passivo "LOWEBACKER", da marca de Kursk "Exomed", destina-se a aliviar as regiões lombares da coluna vertebral ao levantar e transportar cargas com um peso máximo de 30 kg a partir de uma altura de 0 a 1 m.

Este produto ajuda a aliviar as regiões lombares da coluna vertebral, a reduzir lesões e doenças profissionais, bem como a aumentar a resistência do operador em até 40%, dependendo do tipo de trabalho.

É de notar que o peso de todos os exoesqueletos analisados não excede os 3 kg.

Como resultado da aplicação de exoesqueletos passivos no trabalho dos funcionários de armazém, espera-se:

1. Redução do risco de ocorrência de doenças profissionais.
2. Redução do nível de lesões no local de trabalho.
3. Aumento da produtividade laboral.
4. Poupança de tempo na execução de tarefas não relacionadas com esforço físico (por exemplo, um exoesqueleto passivo, ao contrário de um ativo, permite mudar rapidamente para o preenchimento de documentos, uma vez que não é necessário retirar o dispositivo).
5. Benefício reputacional – ser uma das primeiras empresas do setor a aplicar exoesqueletos.

Além disso, de acordo com os requisitos do Código do Trabalho da Federação Russa, o financiamento de medidas anuais para melhorar as condições de trabalho e a segurança no trabalho pelos empregadores é efetuado num montante não inferior a 0,2 por cento do custo de produção. A implementação de tecnologias inovadoras é uma medida eficaz para reduzir as lesões no local de trabalho e dá aos trabalhadores a confiança de que o empregador está interessado em melhorar as suas condições de trabalho e em reduzir os riscos profissionais.