هيكل خارجي هوائي يمكن ارتداؤه يقلل من إجهاد العضلات في مناولة المواد اليدوية
طور مهندسو الأبحاث في جامعة تكساس في أرلينغتون غلافًا هوائيًا يمكن ارتداؤه ومصممًا للتخفيف من إجهاد الجهاز العضلي الهيكلي المزمن أثناء عمليات الرفع عالية التردد. أطلق عليه اسم الهيكل الخارجي للمرفق الهوائي الناعم، يدمج الجهاز القابل للارتداء أكياسًا مقسمة هيكليًا متخصصة لتخفيف إجهاد نقل الحمولة مباشرة عند مفصل مرفق المشغل. من خلال إدخال مبادئ التشغيل الدقيق للسوائل في مهام المناولة اليدوية للمواد، يوفر النظام حلاً خفيف الوزن ووقائيًا لاعتراض التمزق العضلي التراكمي قبل ظهور إصابات مهنية طويلة الأمد في أرض المصنع.
تمثل الاضطرابات العضلية الهيكلية المزمنة الناتجة عن ديناميكيات الحركة المتكررة مسؤولية مالية وتشغيلية ضخمة داخل قطاعات اللوجستيات والتصنيع الحديثة، وتشكل حوالي 30% من جميع إصابات مكان العمل الصناعية المبلغ عنها. في الولايات المتحدة وحدها، يقدر أن الضغط المالي المرتبط بتعويضات العمال، وتعطيل المشغلين لفترات طويلة، والعلاج الطبيعي التصحيحي يتسبب في استنزاف اقتصادي سنوي يتراوح بين 45 مليار دولار و54 مليار دولار. بينما يمكن للعمليات الصناعية بسهولة تنفيذ عقد أتمتة بالذكاء الاصطناعي لنشر أجهزة انتقاء روبوتية ثابتة لخطوط التعبئة والتغليف الموحدة، فإن مناولة المواد غير القياسية، والفرز غير المتوقع للأحجام الكبيرة، وفرز الشحن المتخصص لا تزال تعتمد بشكل كبير على العمل البدني البشري، مما يعرض العمال للإجهاد الدقيق المستمر.
تستخدم البنية الميكانيكية لإطار PASE القابل للارتداء سلسلة من غرف أكياس السيليكون المستهدفة المغلفة داخل غلاف تثبيت هيكلي ثلاثي الأشرطة عالي الشد. بدلاً من الاعتماد على محركات سيرفو كهربائية صلبة وعالية المواصفات تضيف حجمًا وتحد من نطاق الحركة الطبيعي للمشغل، ينشط النظام عبر إمدادات الهواء المضغوط منخفضة الضغط القياسية المنتشرة بالفعل في خطوط المصانع ومرفقات التجميع. عندما تكتشف أجهزة مراقبة الضغط الداخلية المتكاملة تسلسل رفع، يتم توجيه الهواء المضبوط إلى جيوب السيليكون الداخلية، مما يؤدي إلى تمدد فوري لحجم الغلاف الأساسي لتحمل جزء من متجه الوزن الهيكلي الذي تتحمله عادةً مجموعات العضلة ذات الرأسين والعضلة ثلاثية الرؤوس البشرية.
يكشف التحقق من أداء المختبر أن نشر الهيكل الخارجي الهوائي اللين يقلل من الجهد العضلي النشط عبر مجموعات عضلات الذراع العلوية بنسبة 22% أثناء دورات التلاعب بالدمبل المتكررة. علاوة على ذلك، أظهر التقييم عبر مؤشر حمل المهام الموحد لوكالة ناسا (NASA’s standardized Task Load Index) انخفاضًا كبيرًا يتراوح بين 8 إلى 10 نقاط في مؤشر الإجهاد البدني والعقلي المتصور بين المشاركين. يوضح هذا الانخفاض المشترك في الاحتكاك الإدراكي والميكانيكي الحيوي أن الجهاز القابل للارتداء الناعم يمكنه بشكل فعال تخفيف ذروات التعب التراكمي، مما يمنع المشغلين الأكبر سنًا أو المتعبين من تجاوز حدودهم الفسيولوجية أثناء نوبات التنفيذ الطويلة عالية الإنتاجية.
تمتد الجدوى التجارية لهذا الجهاز القابل للارتداء بالهواء المضغوط إلى ما هو أبعد من مصانع تجميع السيارات التي يتم التحكم فيها بشكل كبير أو منشآت الإنجاز الثابتة. يتوقع مهندسو النظام دمج الغلاف المرن مع خزانات هواء محمولة ومنخفضة الارتفاع من ألياف الكربون، مما يوفر مسارًا متنقلًا غير مقيد لأطقم اللوجستيات الإقليمية، والمتخصصين في النقل التجاري، ومناولي البضائع السائبة. من خلال تخفيف طلبات عزم الدوران المفاجئة على المفاصل الرئيسية، يكمل الجهاز مناطق الانتقاء الآلي عالية السرعة من خلال حماية البشر الذين يديرون مهام العمل الشاذة المتخصصة. يسمح هذا التكامل لمديري المصانع بتحسين سرعة التحول الإجمالية، وتقليل أعداد إصابات المنشأة، وتقديم حاجز وقائي فعال ضد المخاطر الصحية التشغيلية طويلة الأجل.
كتبه نيكولاس فانس، مهندس أنظمة صناعية كبير يتمتع بخبرة تزيد عن خمسة عشر عامًا في مجال تصميم آلات التعبئة والتغليف عالية السرعة، ومراجعة شبكات رؤية الآلة، وهندسة تطبيقات الروبوتات التعاونية الجاهزة للأسواق التجارية الدولية.