MATE il primo esoscheletro che ha superato la prova EAWS - la riduzione del punteggio ergonomico arriva fino a 30%.

Da oggi è possibile scaricare dal sito internet di Fondazione Ergo e dal sito www.eaws.it rispettivamente il Form ESO-EAWS 1.3.6 e l’“Addendum” al manuale d’uso del sistema EAWS dal titolo Exoskeletons impacts on EAWS evaluation”. 

Si tratta dei due principali risultati del progetto ESO-EAWS appena concluso (https://bit.ly/3gej4a2). La versione ESO-EAWS consente di calcolare la riduzione del punteggio di valutazione ergonomica delle attività lavorative manuali ottenibile grazie all’utilizzo di un esoscheletro passivo certificato da Fondazione Ergo. In questo primo progetto si è definita la procedura di valutazione di esoscheletri per il supporto degli arti superiori ed è stato certificato il primo modello di esoscheletro, il MATE (Muscular Aiding TechExoskeleton, prodotto di Comau, sviluppato da IUVO – spin-off della Scuola Superiore Sant’Anna,promotore del progetto di certificazione)progettato per il supporto delle posture e dei movimenti del comparto spalla. La procedura ora è quindi disponibile per i produttori di esoscheletri che volessero conoscere il beneficio di riduzione di carico biomeccanico apportato dal proprio prodotto, quantificato attraverso il metodo di analisi ergonomica EAWS 

Lo studio eseguito è un esempio virtuoso di valutazione indipendente, effettuata con rigorosi metodi scientifici, di un dispositivo progettato per ridurre il carico biomeccanico dovuto ad alcune attività lavorative. Più in generale esso fornisce una ulteriore dimostrazione dell’efficacia di una nuova generazione di dispositivi di assistenza al lavoro manuale afferma il Prof. Violante (Universi di Bologna). 

Il protocollo sperimentale è stato definito da un team di esperti della Fondazione Ergodal Prof. Francesco Saverio Violante (Presidente del Consiglio degli esperti della stessa Fondazione) e dal Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare (LISiN) del Politecnico di Torino diretto dal Prof. Marco Gazzoni checommenta “Questo studio è per noi interessante perché apre una strada per tradurre in scale di valutazione ergonomica misure quantitative strumentali che spesso non è possibile effettuare sul campo.” 

Il protocollo, applicato su dodici giovani volontari (20-30 anni)ha previsto la misura dell’attività dei muscoli della spalla e degli arti superiori in 12 posture (8 statiche e 4 dinamiche).  Le misurazioni elettromiografiche sono state effettuate sui muscoli principalmente coinvolti nel mantenimento delle posture valutate (trapezio, deltoide anteriore, mediale e posteriore, bicipite, tricipite) utilizzando elettrodi di superfice. L’utilizzo di un sistema di analisi del movimento optoelettronico ha permesso di controllare la corretta esecuzione dei movimenti.  

La fase successiva a quella di laboratorio ha avuto come obiettivo quello di tradurre la variazione di attività muscolare osservata tra le condizioni con e senza esoscheletro in un indice di correzione delle scale di valutazione EAWS dell’intensità di carico biomeccanico. Questa seconda fase è stata condotta dal team di istruttori esperti EAWS di Fondazione Ergo con la supervisione del Comitato scientifico della PiattaformaEAWS, composta dal Prof. Franceso Saverio Violante, dal Prof. Ralph Bruder (Università Tecnica diDarmstadt, Germania), dalla D.ssa Roberta Bonfiglioli (Università di Bologna), e dalla Prof. Maria PiaCavatorta (Politecnico di Torino). 

Nel contesto di questo progetto, Fondazione Ergo ha definito la classe di esoscheletri S-01 (S sta per “Shoulder”), sulla base dei seguenti criteri: 

S-01 (SHOULDER, PASSIVE) 

Caratteristiche tecniche: 

        COPPIA EROGATA 
  • Nulla ad angolo di flessione di 0°;  

  • Massima ad angolo di flessione di 90°; 

  • Erogazione costante 

  • Erogazione regolabile 

  • Entità della riduzione di carico biomeccanico 

    CATENA CINEMATICA PASSIVA 

  • Libertà di movimento della spalla;  

  • Assenza di ingombro sulla parte superiore della spalla (relativamente al tipo di postazione di lavoro in cui l’esoscheletro è utilizzato); 

         INTERFACCIA UOMO-ROBOT 
  • Misure e regolazioni disponibili in funzione del tipo di utente;  

  • Materiale traspirante;  

  • Materiale che non consente eccessivo riscaldamento;  

  • Area di contatto con utente sufficiente alla distribuzione delle forze senza punti di concentrazione (picchi di forza localizzati); 

    SICUREZZA e USABILITA’ 

  • Peso da 3 kg a 4,5 kg 

  • Limitato ingombro all’esterno del corpo dell’operatore;  

  • Assenza di protrusioni che potrebbero causare urti 

         CAMPO DI APPLICAZIONE 
  • Movimentazione carichi leggeri (peso < 3 kg) 

  • Postura del corpo in piedi, seduto o inginocchiato/accovacciato 

 

Nell’addendum al manuale EAWS sono definite le regole di calcolo da applicare in caso di utilizzo di un esoscheletro appartenente alla classe S-01 (Shoulder 01, quella a cui appartiene MATE). Quali sezioni di EAWS vengono influenzate dall’esoscheletro? 

Sezione 0 – Punti Extra: in questa sezione si è valutato l’impatto “negativo” generato dall’indossare unulteriore “indumento” che aumenta, seppur in modo lieve, peso e ingombro dell’operatore. 

Sezione 1 – Posture statiche simmetriche e asimmetriche della spalla: sono stati ricalcolati i punteggi relativi alle posture della spalla in posizione in piedi, seduta e accovacciata/inginocchiata. 

Sezione 4 – Movimenti ripetuti dell’arto superiore: sono stati ricalcolati i punti intensità postura della spalla. 

Le Sezioni 2 (Applicazione di Forze) e Sezione 3 (Movimentazione carichi) non sono state modificate, poiché non influenzate significativamente dall’utilizzo di questo tipo di esoscheletro. 

Appare quindi evidente che l’utilizzo di un esoscheletro della classe S-01 (es. MATE) diventa conveniente nelle situazioni in cui il trade off tra costi e benefici non veda prevalere il punteggio di Sezione 0 rispetto a quello delle Sezioni 1 e 4. L’utilizzo dell’esoscheletro nell’opportuno campo di applicazione è un elemento fondamentale da considerare per la sua valutazione e il sistema EAWS fornisce un importante riferimento. 

In questo primo caso di studio condotto con l’esoscheletro MATE di Comau i risultati sono stati molto rilevanti: 30% di riduzione media dell’ampiezza del segnale EMG dei muscoli della spalla per posturestatiche e 25% per movimenti dinamici della spalla in attività di movimentazione di piccoli carichi (< 3kg). I punti EAWS di penalizzazione della Sezione 0 sono pari a 2 (1 per l’esoscheletro in sé e 1 per il peso di MATE, che è superiore a 3 kg e inferiore a 4,5 kg). 

I risultati del lavoro saranno presentati in un evento live (webinar) previsto per il 4 giugno 2020 alle ore 17.00  nel frattempo è possibile scaricare qui una sintesi del progetto: ESO-EAWS Project - How theexoskeleton changes the assessment of biomechanical overload risk for the EAWS system”. 

 

 

Per ulteriori informazioni 

Gabriele Caragnano  

Direttore Tecnico, Fondazione Ergo 

g.caragnano@fondazionergo.it - +39 348.2298333 

 

Rachele Sessa 

Ricerca e SviluppoDeputy Director, Fondazione Ergo 

r.sessa@fondazionergo.it - +39 366.3140743 

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