可穿戴机器人:破解工厂工人短缺的验证方案
面对年轻工人不愿或无法从事工厂工作的短缺,制造商正采取措施留住现有的老龄化劳动力。其中一项举措是提供可穿戴机器人——即“外骨骼”,协助人体完成举重作业或蹲姿起立,亚利桑那州立大学工程学教授、SpringActive创始人、可穿戴机器人协会科技总监Tom Sugar表示。
“过去认为军事是主要市场,但现在工业外骨骼通过辅助作业展现出广阔前景,”Sugar说。“这些装置通常提供20%-30%的举重辅助,旨在减轻疲劳。”
什么是可穿戴机器人或外骨骼?“分类方式有二:按用途分工业、军事、医疗、康复;按驱动方式分被动式(弹簧驱动)、准主动式(微电机辅助)和全主动式(动力驱动)。”Sugar解释道。
Comau、福特、通用等重型制造商正使用可穿戴机器人装置辅助工人拧螺栓、高空作业等任务。Sugar称也在丰田和宝马工厂见过应用。
Comau和福特的装置旨在缓解上半身物理压力。福特8月将EksoVest推广至全球工厂,此前在两家工厂试点。它每臂提供5-15磅(2.27-6.8公斤)举升辅助。Comau称其MATE外骨骼可使佩戴者肩胛区肌肉激活度降低一半。
通用的RoboGlove通过传感器、执行器和肌腱增强手部力量与抓握,模拟人手神经、肌肉和肌腱结构。

此类装置能降低受伤风险、促进工人长期健康、延长职业生涯。制造业协会报告显示,2018-2028年需填补460万制造岗位,仅220万可能被填补。
减轻制造现场工伤(尤其中年工人)可节省成本并提升生活质量。2018年Liberty Mutual工伤指数显示,过度劳累任务造成直接成本136.7亿美元,占全国总负担23.4%。
延长员工工作寿命虽值得赞许,但外骨骼使用仍存疑问。Brian Lowe等在NIOSH博客指出:某些装置是否将负荷从手臂/肩部转移至脊柱/腿部,仍存风险?是否影响平衡?是否造成搬运重物的虚假安全感?
ASTM F48委员会正制定指南,Spring Active与业界、学界、国家职业安全卫生研究所代表共同参与。ISO也在制定标准,Sugar补充道。
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