Блог компании «Норникель». Меня зовут Владислав Давыдов, я главный менеджер центра развития цифровых технологий компании Норникель. В этой статье расскажу о ходе разработки и подготовке к вводу в промышленную эксплуатацию тяжелого промышленного экзоскелета Норникеля.

Проблематика

Профессиональные заболевания, вызванные физическими перегрузками и перенапряжением опорно-двигательного аппарата, занимают лидирующее положение на производстве. Как правило, они возникают при работе, связанной с подъемом и перемещением тяжестей, длительным пребыванием в определенной позе, частыми наклонами и поворотами в быстром темпе.

Несмотря на технические и технологические преобразования, происходящие в отраслях экономики, доля физического труда и работы с перегрузками отдельных органов и систем все еще остается достаточно высокой.

Согласно данным Росстата, при добыче полезных ископаемых на работах с перемещением различных тяжестей заняты 34,7% специалистов, в металлургии – 45,1%. Часть этих работ возможно автоматизировать, но в большинстве случаев автоматизация экономически и технически не эффективна.

Одним из наиболее сложных и, как следствие, травмоопасных является этап отрыва груза от поверхности, этот этап предшествует подъему груза. Именно в такой момент, чаще всего, происходят травмы опорно-двигательного аппарата человека. Как известно, самая распространенная причина травм межпозвоночных дисков – неправильная работа с грузами. Человек вполне может поднять значительный вес, если использует правильную технику, но это не исключает факт износа опорно-двигательной системы и высокой утомляемости человека, осуществляющего работы, связанные с тяжелым физическим трудом (перенос грузов, работа с тяжелым инструментом и т.д.). Такие условия труда могут называться вредными и регламентируются нормами, утвержденными Минтруда России.

В ряде работ применяются грузоподъёмные машины и механическое оборудование для подъёма и перемещения тяжелых объектов. Однако данное оборудование невозможно применить везде, где это необходимо, что обусловлено ограничениями мобильности и проходимости грузоподъемных средств. В некоторых условиях работник вынужден полагаться только на свою опорно-двигательную систему, подвергая её разного рода перегрузкам, что влечет за собой высокий риск получения травм и развития соответствующих заболеваний.

Гипотеза

Эта проблема послужила катализатором идеи применения экзоскелета в ряде работ, связанных с манипуляциями тяжелыми грузами посредством мышечной силы работника.

После изучения существующих разработок экзоскелетов в мире, было принято решение приступить к разработке своего экзоскелета, так как ни одна, уже разработанная, модель экзоскелета не была способна справиться с поставленной задачей.

Учитывая, что в 2019 году рынок экзоскелетов только зарождался, и не существовало отработанных и зарекомендовавших себя решений – разработка начиналась практически с чистого листа. Заведомо не было точно известно, как себя покажет новый экзоскелет.

Первые шаги

Поставленная задача предрасполагала к появлению «пушистого множества» решений, так как сама по себе не имела строгих рамок. Даже те ограничения, которые были выражены в «цифрах», не были твердыми и являлись гипотетическими.

Так и начался длительный путь инженерных изысканий.

Требовалось разработать экзоскелет, способный снизить нагрузку на опорно-двигательный аппарат работника, которому необходимо поднимать, переносить и удерживать в различных позах грузы весом до 45 кг. Предполагалось неопределенное разнообразие грузов. Конструкция экзоскелета должна была позволить осуществить настройку под габариты людей ростом от 160 до 190 см и весом от 60 до 120 кг.

Для более четкого понимания требований к экзоскелету потребовалось провести массу консультаций с работниками предприятий, изготовить несколько образцов экзоскелетов и протестировать их. Только после проведенной работы получилось определить более четкие границы требований и изготовить наиболее подходящий тестовый образец экзоскелета.

Прототип 1.6

Результатом поиска решения, способного удовлетворить требования производственников стал шестой прототип тяжелого промышленного экзоскелета.

На первый взгляд, конструкция очень проста и понятна. Может возникнуть вопрос: чем мы занимались всё это время?

– Суть кроется в деталях.