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Jan 08, 2024

Zurück zu den Grundlagen: Wearables, Robotik und Exoskelette

Aktualisiert: 24. Juli 2023 „Back to Basics“ ist eine wöchentliche Funktion, die wichtige, aber möglicherweise übersehene Informationen hervorhebt, die jeder EHS-Experte kennen sollte. Diese Woche untersuchen wir Wearables, Robotik,

Aktualisiert: 24. Juli 2023

„Back to Basics“ ist eine wöchentliche Funktion, die wichtige, aber möglicherweise übersehene Informationen hervorhebt, die jeder EHS-Experte kennen sollte. Diese Woche untersuchen wir Wearables, Robotik und Exoskelette und wie sich diese neuen Technologien auf die EHS-Branche auswirken werden.

Neue Technologien wie Wearables, Robotik und Exoskelette werden wahrscheinlich einen enormen Einfluss auf die Arbeit von EHS-Fachkräften haben. Während des Workplace Safety Summit 2023 des National Safety Council im Juni sprach Dr. John Howard, der Direktor des National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), über Sensoren, Roboter und Exoskelette und wie man Wearables am Arbeitsplatz einführen kann.

Howard erklärte, dass Roboter gemäß der Theorie der Robotik Informationen verarbeiten, indem sie zunächst wahrnehmen, Dateneingaben von Sensoren verwenden, dann denken, künstliche Intelligenz nutzen und dann handeln. Es gibt zwei Arten von Robotern: Steel-Collar-Roboter, bei denen es sich um physische Geräte handelt, und White-Collar-Roboter, bei denen es sich um Softwareprogramme wie Alexa handelt. Nach Angaben der International Federation of Robotics wurden im Jahr 2022 in Nordamerika etwa 49.000 Industrieroboter installiert.

Laut Howard sind tragbare Geräte fortschrittliche Sensor- und Computertechnologien, die eine Person bei täglichen Aktivitäten am Körper tragen kann, um Daten zu generieren, zu speichern und zu übertragen. Sie haben viele industrielle Verwendungsmöglichkeiten, darunter die folgenden:

Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, die alle unterschiedlich funktionieren, um Daten zu sammeln. Platzierbare Sensoren werden am und um den Arbeitsplatz herum angebracht, um Informationen aus der Arbeitsumgebung zu sammeln. Tragbare Sensoren können an der Kleidung, am Kopf, an den Armen oder Handgelenken, am Ober- oder Unterkörper, am Gehörgang oder an den Füßen eines Arbeiters angebracht werden oder als Computerbrille oder Kontaktlinse getragen werden. Wearables können auch in Geräten angebracht oder eingebettet werden, um als Standort- und Entfernungssensoren, propriozeptive Sensoren oder Kraft- und Drehmomentsensoren zu fungieren.

Elektronische Textilien sind Sensoren, die in Textilien eingewebt sind, die von einem Arbeiter als Kleidung getragen werden können, und elektronische epidermale Wearables sind Sensoren, die in dünne, hautähnliche Filme oder Tätowierungen integriert sind, die direkt auf die Epidermis aufgetragen werden können. Es gibt auch implantierbare Sensoren, die über Mikronadeln oder Mikrochips oder durch Einnahme in die Haut eingeführt werden können.

Der Markt für tragbare Geräte wächst exponentiell, trotz Bedenken hinsichtlich der Einführung von Daten, die die Privatsphäre und Vertraulichkeit der Mitarbeiter gefährden könnten, sagte Howard. Andere zögern aufgrund von Faktoren wie der Haltbarkeit des Sensors, der Compliance der Mitarbeiter, dem Kosten-Nutzen-Verhältnis der Verwendung von Wearables und guten Herstellungsanforderungen.

Laut Howard wurde in einer Umfrage von Liberty Mutual die Reaktion der Arbeitnehmer auf tragbare Geräte gemessen, und während einige befürchteten, dass tragbare Geräte neue Sicherheitsrisiken mit sich bringen, ungenaue Daten sammeln oder die Produktivität beeinträchtigen könnten, drehten sich die meisten Bedenken um den Datenschutz. Den Daten zufolge befürchteten 24 %, dass jemand, der ihre Daten nicht sehen sollte, Zugang zu ihnen erhalten könnte, 25 % befürchteten, dass ihr Arbeitgeber Zugriff auf private oder sensible Informationen über den Arbeitnehmer erhalten könnte, und 36 % befürchteten dies Informationen könnten von ihrem Arbeitgeber, Vorgesetzten oder Kollegen gegen sie verwendet werden.

Es gibt verschiedene Arten von Stahlkragenrobotern, sagte Howard. Fließbandroboter, die an einem Ort fixiert sind und von der Erledigung von Aufgaben mit Menschen getrennt sind. Kollaborative Roboter oder „Cobots“, eine neuere Technologie, sind für die Zusammenarbeit mit Menschen konzipiert. Der gebräuchlichste Cobot ist ein mobiler Armmanipulator, der für die Zusammenarbeit mit menschlichen Arbeitern konzipiert ist. Sie werden von menschlichen Arbeitern, einem Algorithmus oder beidem gesteuert und sind mit Sensoren ausgestattet, die den Roboter stoppen, wenn es zu Kontakt mit dem menschlichen Mitarbeiter kommt, obwohl Kollisionen möglich sind.

Serviceroboter, wie autonome Bodenfahrzeuge, unbemannte Luftfahrzeuge und Haushaltsserviceroboter. Autonome Serviceroboter können lediglich überwacht, von einem menschlichen Bediener ferngesteuert oder völlig unabhängig sein. Beispiele hierfür sind Roboter-Trucks und selbstfahrende Fahrzeuge. Howard erklärte, dass die Menschen in den nächsten Jahren möglicherweise die Erfahrung machen werden, neben einem vollbeladenen Sattelschlepper herzufahren und niemanden am Steuer zu sehen. Tatsächlich sagen einige Unternehmen, dass sie bis Ende 2023 mit den ersten Lkws ohne Fahrer auf den Autobahnen in den USA rechnen.

Soziale oder humanoide Roboter, die menschliche Emotionen erkennen und als Begleiter fungieren können, können für die Kindererziehung, die soziale Interaktion in Seniorenheimen, im Gesundheitswesen und als mehrsprachige Assistenten eingesetzt werden. Es gibt auch tragbare Roboter wie Exoskelette und Exoanzüge.

In der Biologie dienen Exoskelette dazu, den Körper eines Tieres zu stützen und zu schützen, und industrielle Exoskelette sollen eine ähnliche Funktion erfüllen. Laut Howard handelt es sich per Definition um externe Geräte, die die Leistung der vorhandenen Körperkomponenten eines Mitarbeiters steigern, verstärken oder verstärken.

Es gibt zwei Haupttypen von Exoskeletten: aktive und passive. Aktive Exoskelette werden durch Aktuatoren wie Elektromotoren, Pneumatik, Hydraulik oder eine Kombination dieser Technologien angetrieben und werden oft als „Roboter-Exoskelette“ bezeichnet. Passive Exoskelette werden durch natürliche menschliche Bewegungen angetrieben und nutzen Federn und Gegenkräfte. Sie können Rücken-, Schulter-, Arm- und Beinunterstützung bieten sowie Werkzeuge halten und stützen.

Der Zweck tragbarer Industrie-Exoskelette besteht erneut darin, die Leistungsfähigkeit des menschlichen Körpers zu verbessern, und das Versprechen dieser Technologie besteht darin, dass sie potenziell eine positive Rolle bei der Reduzierung arbeitsbedingter Muskel-Skelett-Erkrankungen spielen werden, die mit dem Heben und Handhaben schwerer Materialien verbunden sind durch das Abstützen schwerer Werkzeuge bei Arbeiten über Kopf. Derzeit werden Exoskelett-Geräte in verschiedenen Branchen eingeführt und getestet, darunter in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Baugewerbe sowie im Groß- und Einzelhandel.

Der Einsatz von Robotern für die Arbeit in einem Unternehmen habe viele Vorteile, sagte Howard. Roboter sind bei routinemäßigen, präzisen oder sich wiederholenden Aufgaben besser als menschliche Arbeiter und können Muster in Tausenden von Dimensionen finden. Sie können auch gefährliche Arbeiten anstelle von Menschen ausführen oder die natürlichen Fähigkeiten des menschlichen Arbeiters verbessern.

Roboter sind bei Führungsaufgaben besser und können Folgendes:

Darüber hinaus verursachen Roboter geringere Betriebskosten als menschliche Arbeiter. Laut Howard kostet der Einsatz eines Roboters zum Punktschweißen in der Automobilindustrie etwa 8 US-Dollar pro Stunde, verglichen mit 25 US-Dollar für einen menschlichen Arbeiter. Roboter machen auch die Zahlung von Sozialleistungen an menschliche Mitarbeiter überflüssig.

Der Einsatz von Robotern am Arbeitsplatz birgt jedoch Risiken. Beispielsweise wird die Wahrscheinlichkeit von Körperkontaktverletzungen durch Roboter im Zusammenhang mit menschlichen Arbeitern zunehmen. Roboter mit dynamischen maschinellen Lernfähigkeiten können statische Sicherheitsverfahren herausfordern, und schnelle Fortschritte in der Roboter- und Sensortechnologie werden nationale Standards und die Geschwindigkeit, mit der Standards festgelegt werden, übertreffen.

In der Hierarchie der Steuerungen könnten Wearables und Robotik je nach Kontext entweder als technische Steuerungen oder als persönliche Schutzausrüstung (PSA) betrachtet werden. Bei der Einführung von Wearables am Arbeitsplatz sollten Arbeitgeber zunächst den Sicherheitsbedarf für das Wearable definieren, sagte Howard. Identifizieren Sie dann die Gerätefunktionen, die zum Erreichen der Sicherheitsziele erforderlich sind. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist, ob die gesammelten Informationen dem Arbeitnehmer oder nur dem Arbeitgeber dabei helfen, die Arbeit sicherer auszuführen.

Schließlich müssen Arbeitgeber die Auswirkungen des Geräts ermitteln, indem sie sich Folgendes fragen:

Laut Howard gibt es einige Vorschriften, die Arbeitgeber beachten müssen. Die wichtigste Regulierungsbehörde für Wearables ist die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA), da sie medizinische Geräte reguliert und ein Exoskelett eines behinderten Arbeiters, der auch ein Patient sein könnte, als medizinisches Gerät gilt. OSHA muss noch einen spezifischen Standard entwickeln, da die Technologien den Standardsetzungsprozess übertreffen.

In Bezug auf die US-amerikanischen National Consensus-Standards ist ASTM F48 derjenige, der Exoskelette und Exoanzüge abdeckt. Es wurde 2017 gegründet, um freiwillige Konsensstandards für Exoskelette und Exoanzüge zu entwickeln, und verfügt über sechs technische Unterausschüsse, die Standards entwickeln und pflegen.