Päälle puettavat tukilaitteet parantavat fyysistä työtä tekevien suorituskykyä, vähentävät väsymistä ja loukkaantumisia.

Tehostetut työvaatteet mukautuvat tehtävän mukaan, eivätkä häiritse liikkumista. Pian jokainen voi vetää päälleen lisävoimia tuovia vaatteita, jotka auttavat liikkumaan nopeammin, korkeammalle ja voimakkaammin.

Kalifornialainen SuitX on robotiikkayritys, jonka päälle puettavat tukirangat tekevät ihmisistä kyborgeja. Tukirankatekniikka vahvistaa omia fyysisiä heikkouksiamme ja suojaa vaativia toistuvia liikkeitä tekeviä työntekijöitä. Tavoitteena on vähentää ja estää työtapaturmia. Pukujen avulla voidaan kenties myös hidastaa ruumiillisten töiden menettämistä roboteille, joka näyttää tapahtuvan vääjäämättä. Pienikin tasoitus auttaa.

US Bionicsin alaisuudessa toimivan yrityksen perusti professori Homayoon Kazerooni, joka johtaa Berkeleyn yliopiston robotiikkalaboratoriota. Tiimin tutkimusten myötä on syntynyt monia edistyksellisiä tukirankoja, kuten HULC (Human Universal Load Carrier) ja Ekso-kävelykone. Uusin sovellus on MAX-tukirankajärjestelmä sellaisiin työtehtäviin, joita robotti ei voi tehdä niin tehokkaasti kuin ihminen.

MAX-pukujen toimintaperiaate perustuu yksinkertaisiin jousiin ja muihin rasitusta vähentäviin mekaanisiin laitteisiin, ei moottoreihin.

MAX-järjestelmä koostuu kevyistä modulaarisista osista, joista voi valita koko paketin tai tarvittavat tuet työtehtävän mukaan. Metallirunkoiset laitteet vähentävät rasitusta ja helpottavat nostamista, kumartumista, taivuttamista, kyykistymistä ja auttavat tehtävissä, joissa täytyy työskennellä kädet ylhäällä. Metsurit ja rakennustyöläiset, jotka ovat kokeilleet tukirankoja, kuvailivat tunteneensa itsensä supersankariksi.

”Kehitimme käyttäjän liikkeisiin reagoivan teknologian, joka auttaa työntekijöitä, mutta jättää heidät ohjaksiin. MAX on suunniteltu tukemaan työntekijöitä toistuvissa tehtävissä, jotka aiheuttavat yleisimmin loukkaantumisia. Yli 30 kiloa painavan säkin nostaminen kerran voi vahingoittaa selkää, mutta myös kymmenen kilon painoisten työtarvikkeiden nostaminen päivän mittaan saattaa johtaa loukkaantumiseen”, Kazeeroni perustelee.

SuitX:n MAX-järjestelmän tukirangat lisäävät työturvallisuutta ja vähentävät väsymistä ruumiillisissa töissä. BackX säästää alaselkää nostamista ja taivuttamista vaativissa töissä.

Tukiranka työtehtävän mukaan

LegX vähentää jalkojen lihasvoiman tarvetta. Laitteeseen kuuluu myös nimenomaan tukirankaa varten suunniteltu työsaapas.

Kaikki kolme itsenäistä tehostettua pukua – LegX, BackX ja ShoulderX – kuin koko järjestelmäkin on mahdollisimman yksinkertainen. Ilman akkuja toimivat kevyet ja luonnollisen liikkumisen sallivat liivit on valmistettu teräksestä, alumiinista, muovista ja kankaasta. Niissä on yksinkertaisia jousia ja muita rasitusta vähentäviä mekaanisia laitteita.

LegX tukee polvia ja reisiä toistuvaa kyykistymistä vaativissa tehtävissä. Se on kuin ritsa, joka singauttaa vaivatta kyykystä seisoma-asentoon painavankin lastin kanssa. Liikkeentunnistusanturi tietää, milloin käyttäjä nousee portaita, kyykistyy tai kävelee tasaisella alustalla ja tarjoaa tukea tarvittaessa.

”Liikkeentunnistusjärjestelmä havaitsee huonon ryhdin ja vähentää kyseisten lihasryhmien kuormitusta loukkaantumisriskin pienentämiseksi”, Kazeeroni kertoo.

Jalkatuet voi myös lukita, jolloin se toimii tuolina lepohetkeä varten. LegX on säädettävissä käyttäjän koon ja painon mukaan.

Samoin kuin LegX-tukirankaa myös BackX-selkätukea voi käyttää turvaliivien ja työkaluvöiden kanssa sekä ulkovaatteiden alla. Tukiliivi on optimoitu vartalon taivutuskulman mukaan, ja käyttäjä voi säätää tuen määrän myös väsymyksestä riippuen. Kun käyttäjä kumartuu eteenpäin, selkäpuolella oleva mekanismi keventää taakan nostamista ja vähentää alaselän lihasten käyttöä noin 60 prosenttia.

ShoulderX-yksikössä on samankaltainen avitusmekanismi nostamisen ja olkapäiden yläpuolella suoritettavien töiden, kuten sisäkaton paneloinnin tai sähkötöiden helpottamiseksi. Laite vähentää painovoiman vaikutusta olkapään alueen lihaksiin, ja sitä voi käyttää joko yhden tai molempien käsivarsitukien kanssa. Antropometrian eli ihmisvartalon rakenteen ja mittasuhteiden mukaan valmistettu apuväline keventää käden ja työkalun yhteispainoa seitsemän ja puoli kiloa kättä kohti koko vartalon liikeradalla. Lisäavun määrä on säädettävissä käyttäjän koon ja työtehtävän tarpeiden mukaan.

Phoenix auttaa kävelemään

ShoulderX mahdollistaa hartioiden yläpuolella tehtävien töiden sujuvuuden ilman väsymistä käsivarsien ja olkapäiden tukemisen ansiosta.

SuitX valmistaa myös moottoroitua Phoenix-kävelypukua liikuntavammaisille aikuisille ja lapsille. Monissa robotiikkakilpailuissa palkittu Phoenix lisää itsenäisyyttä, sillä sen voi laittaa päälle pyörätuolissa ilman apua. Laitteen toiminta-aika on kahdeksan tuntia. Yhtäjaksoisesti sen kanssa voi kävellä neljä tuntia korkeintaan 1,7 kilometrin tuntivauhtia.

Kävelypukuihin käytetyt materiaalit ovat keventyneet niin paljon, että Phoenix painaa vain 12 kilogrammaa. Se on saavutus, sillä monet vastaavat laitteet painavat yli parikymmentä kiloa. Laitetta on helppo valmistaa edullisesti minimalistisen suunnittelun takia.

Phoenix on kustomoitava riisuttu malli, jossa ei ole mitään ylimääräistä. Phoenixissa on koneälyä, mutta siitä puutuvat yleensä kävelypuvuista löytyvät moottoroidut polviosat. Passiivinen järjestelmä jäljittelee paremmin ihmispolven luonnollista liikettä eikä aiheuta tasapaino-ongelmia tai kaatumisia.

Laite on saatavilla alle 30 000 euron hintaan Euroopassa ja Aasiassa.

Robottivaatteet jokaiseen makuun

Piilaaksossa sijaitsevan SRI:n robotiikkaosasto kehittää pehmeistä materiaaleista valmistettuja robottivaatteita, joiden uskotaan saavan laajempaa suosiota kuin päälle puettavat metallipohjaiset tukirangat.

Kehitystyön alla on liikkumista helpottavia Superflex-vaatteita vanhuksille, liikuntarajoitteisille ja muille, jotka haluavat parantaa suorituskykyä koneellisesti. Anturipohjaiset vaatteet tukevat selkää ja jalkoja nostamisen, tuolista nousemisen ja kurkottamisen helpottamiseksi. Robottivaatteiden konelihakset tulevat hätiin, kun omat voimat eivät riitä.

Vartalonmyötäisiä urheiluvaatteita muistuttavat moottoroidut vaatteet painavat noin 3,5 kiloa ja hinnaksi kaavaillaan alle tuhatta euroa.

ÄLYVAATTEITA ON kengänpohjallisista juoksusukkiin ja urheilupaitoihin, joissa on sisään upotettuja sykemittareita, muita antureita sekä venyttämistä ja pesemistä kestäviä virtapiirejä. Niiden pieni virrankulutus ei estä pitkiäkään lenkkejä, mutta roboasujen menestys tulee riippumaan asujen toiminta-ajasta, latauksesta ja akkujen vaihdon vaivattomuudesta.


Robottipukujen kehitys

⬛ Päälle puettavien tukirankojen tai kävelypukujen kehittäminen lähti liikkeelle jo 1960-luvun puolivälissä. Ensimmäisten joukossa oli Cornellin yliopiston Supermies-puku ja muita scifi-ylilyöntejä. Sen jälkeen Yhdysvaltain armeija lähti kehittämään vaikeissa olosuhteissa raskaita taakkoja kantaville sotilaille koneellista helpotusta. Ekso Bionicsin suunnittelema kilpaileva ratkaisu, HULC-tukiranka pystyi auttamaan myös ryömimistä.

Teknologia on vasta 2000-luvulla kehittynyt akkujen toiminta-ajan pitenemisen ja ohjausantureiden koon pienenemisen ansiosta niin paljon, että moottoroidusta tukirangasta ja sen sovelluksista on tullut käytännöllisiä. Alaraajahalvaantuneet ovat voineet kävellä Ekso-robottijalkojen avulla jo viitisen vuotta kainalosauvojen ja niissä olevien paineantureiden avulla.

Eri valmistajien laitteita käytetään myös fysioterapiassa. Japanilainen Cyperdynen kehittämä HAL 5 -niminen kävelypuku on käytössä sairaaloissa ja vanhainkodeissa sekä katastrofialueilla ja ydinvoimaloissa. HAL:in mekaaniset lihakset toimivat aivokäyttöliittymällä eli ajatusohjauksella, sillä tietokone muuntaa aivosignaalit laitteen ymmärtämään muotoon.

Maailmanlaajuinen kiinnostus koneellisia tukirankoja kohtaan on ollut odotettua laimeampaa. Syynä lienevät korkea hinta ja ensimmäisten tehostettujen vaatteiden kömpelyys. Markkinoiden odotetaan kuitenkin kasvavan kolmeen miljardiin euroon 2025 mennessä.

SuitX-tukilaitteet

⬛ MAX tehostettu tukirankajärjestelmä koostuu kolmesta itsenäisesti tai yhdessä käytettävästä osasta, jotka ovat vesitiiviitä ja pölynkestäviä. Max-puvut on valmistettu teräksestä, alumiinista, muovista ja kankaasta. Niissä ei ole akkuja. Ne voi laittaa päälle ja ottaa pois alle minuutissa. Säädettävien tukirankojen kanssa mahtuu ahtaisiin tiloihin, eivätkä ne häiritse liikkumista. MAX on tarkoitettu koko päivän kestävään käyttöön. SuitX voitti arvostetun Edison Awards -kilpailun ykköspalkinnon parhaimpana innovaationa 2017.

ShouderX siirtää kuormituksen olkapäiltä ja käsivarsista lantiolle. Tukirangan paino on 5,6 kg molempien käsivarsitukien kanssa ja hinta noin 2 700 euroa.

LegX tukee polvia ja etu-ja takareisiä. Laite painaa 4,1 kg, mutta käyttäjä ei kanna jalkatukien painoa. Hintaa laitteella on noin 4 600 euroa.

Lisätietoa: www.suitx.com