Esqueletos Industriais

Esqueletos usados no local de trabalho são referidos como “esqueletos industriais”. O seu objectivo é aumentar, ampliar ou reforçar o desempenho dos componentes corporais existentes do trabalhador – principalmente a parte inferior das costas e a extremidade superior (braços e ombros). Apesar da falta de pesquisa, os fabricantes desses dispositivos reivindicam ganhos de produtividade, melhorias na qualidade do trabalho e uma redução do risco de doenças músculo-esqueléticas relacionadas ao trabalho (DTMS). Um novo comentário da NIOSH no American Journal of Industrial Medicine destaca alguns dos benefícios e riscos potenciais dos exoesqueletos industriais. O artigo adverte que, antes da implementação generalizada de exoesqueletos industriais, é necessária uma pesquisa para avaliar a eficácia dos exoesqueletos em vários setores industriais.

Nos Estados Unidos, o impacto econômico das DTMS está aumentando rapidamente. As WMSDs representaram um impacto econômico agregado de US$367,1 bilhões em 1996, e US$796,3 bilhões em 2009-2011, um aumento de 117%. Se os exoskeletons alcançassem reduções nos estressores mecânicos associados às tarefas de manuseio manual de materiais, eles teriam o potencial de reduzir as altas taxas de WMSDs observadas em muitos setores.

Existem dois tipos principais de exoskeletons industriais. Um exosqueleto “ativo” pode ser alimentado através de atuadores como motores elétricos, pneumáticos, hidráulicos ou uma combinação dessas tecnologias, e é freqüentemente referido como um “exosqueleto robótico”. O movimento humano natural alimenta um exoesqueleto “passivo” através de molas e forças de contrapeso. A maioria dos exoesqueletos industriais disponíveis comercialmente podem ser agrupados nas seguintes categorias: (a) apoio de costas, (b) apoio de ombros e braços, (c) suporte/apoio de ferramentas, e (d) apoio de pernas. Os exoesqueletos auxiliares de costas são usados principalmente para fornecer apoio geral à coluna lombar, para manter uma postura correta e para auxiliar durante tarefas de elevação ou de manutenção estática. Os exoesqueletos de apoio de braços de assistência ao ombro e supranumerários (nãoantropomórficos) são usados para apoiar as extremidades superiores durante o trabalho aéreo sustentado ou para ajudar a segurar ferramentas pesadas. Os dispositivos de apoio de pernas fornecem apoio ao quadril, joelho ou articulação do tornozelo em movimentos simples ou enquanto carregam uma carga, ou servem como uma alternativa a uma cadeira para o alívio de ficar de pé por longos períodos de tempo.

Dispositivos exoesqueleto usáveis podem ser benéficos na redução das cargas músculo-esqueléticas que de outra forma não são reduzidas por mudanças nos processos de engenharia., Eles podem então levar à redução dos sintomas da DMSD e, possivelmente, das taxas de incidência da DMSD. Entretanto, a maioria dos estudos até o momento envolveu apenas um pequeno número de participantes (muitos estudos com menos de 15 participantes) em ambientes de laboratório, o que torna mais difícil tirar conclusões firmes sobre os benefícios dos exoesqueletos industriais, apesar das expectativas sobre seu papel na prevenção de lesões. A pesquisa até o momento identifica os seguintes benefícios e riscos potenciais relacionados ao uso de exoesqueletos no local de trabalho.

Potenciais Benefícios

Exoesqueletos de costas baixas

• Elevantamento dinâmico usando um exoesqueleto passivo projetado para diminuir a carga para a coluna vertebral e melhorar a postura constatou que os exoesqueletos diminuíram a atividade muscular e reduziram a carga muscular espinhal, resultando em uma diminuição da fadiga muscular geral da coluna vertebral.
• Flexão estática do tronco reduzindo a atividade muscular e a carga espinhal.
• Um exoesqueleto utilizável foi concebido para ajudar os trabalhadores da construção civil a trabalhar em posturas mais neutras para reduzir a tensão lombar.

Esqueletos de Extremidade Superior

• Esqueletos de Extremidade Superior podem ter um papel na redução da DMSD do ombro. Os exoesqueletos de assistência ao ombro têm mostrado diminuir o desconforto no ombro enquanto aumentam a produtividade e a qualidade de trabalho entre pintores e soldadores.
• Tensão muscular deltóide diminuída tem sido mostrada para vários tipos de tarefas aéreas enquanto usando um exoesqueleto auxiliar de ombro.
• Forças compressivas espinhais diminuíram em quase 20% e forças de cisalhamento diminuíram em 30% com o uso de exoesqueletos.
• Quando os exoesqueletos das extremidades superiores são usados juntamente com um programa de ergonomia proativa, tais dispositivos podem reduzir os fatores de risco associados com lesões no ombro relacionadas ao trabalho.

Riscos potenciais

• A Comissão de Segurança de Produtos de Consumo dos EUA (CPSC) alertou que pode ocorrer tensão muscular se um exoesqueleto movido a energia ultrapassar a amplitude normal de movimento da(s) articulação(ões) de um usuário. Dispositivos que podem causar irritação da pele ou queimaduras químicas se uma bateria de exoesqueleto vazar materiais corrosivos. Se uma bateria de exoesqueleto descarregar repentinamente sua energia armazenada, ocorreriam queimaduras térmicas.
• Um estudo descobriu que o uso de uma ferramenta pesada (13,6 kg) com um braço estabilizador montado em forma de véu resultou em um aumento da carga na coluna vertebral. Isto ilustra a importância de combinar adequadamente um sistema de exoesqueleto com as características da tarefa.
• Num estudo, os dispositivos de exoesqueleto de extremidade superior não reduziram a carga total sobre o trabalhador, mas sim deslocaram a carga dos ombros para a parte inferior das costas e pernas.
• Outros riscos incluem feridas de pressão ou nervos comprimidos de uso prolongado.
• Em ensaios na indústria da construção, os trabalhadores têm levantado preocupações sobre a higiene. Quando os dispositivos são usados por múltiplos usos, uma má higiene pode espalhar doenças infecciosas, particularmente em climas mais quentes.
• Alguns exoesqueletos são pesados ou pesados e podem limitar a mobilidade geral do usuário, incluindo a capacidade de evitar colisão com um objeto em movimento.
• Alguns exoesqueletos podem deslocar significativamente o centro de gravidade do usuário causando problemas de equilíbrio e diminuindo a capacidade do usuário de se recuperar da perda de equilíbrio.
• Existe o potencial de confiança excessiva na tecnologia de exoesqueleto. O uso de exoskeletons deve ser limitado ao tratamento de riscos residuais – riscos que não podem ser eliminados de forma viável através de controles de engenharia.
• Transferência de riscos é uma consideração adicional. Se um exoesqueleto aumenta a quantidade de tempo que um trabalhador pode manter uma ferramenta, isso pode aumentar outras exposições que ocorrem ao mesmo tempo por longos períodos, tais como vibrações transmitidas à mão, ruído e exposição a toxinas respiráveis.

Este blog aborda os principais pontos relativos ao futuro do uso do exoesqueleto no local de trabalho. Uma discussão mais aprofundada pode ser encontrada no artigo. Antes que a implementação generalizada de exoesqueletos industriais ocorra, é necessária uma pesquisa para avaliar a eficácia dos exoesqueletos na redução dos fatores de risco para as WMSDs associadas a vários trabalhos industriais em diferentes setores industriais. A comunidade de pesquisa em segurança e saúde ocupacional e aqueles que implementam o uso de exoesqueletos no local de trabalho devem trabalhar juntos para desenvolver uma estratégia de pesquisa para preencher as atuais lacunas de conhecimento em segurança e saúde, compreendendo os benefícios, riscos e barreiras à adoção de exoesqueletos industriais. Também é fundamental determinar se os exoesqueletos podem ser considerados um tipo de equipamento de proteção individual e trabalhar em conjunto para avançar em padrões consensuais que abordem a segurança dos exoesqueletos.

NIOSH, juntamente com vários outros órgãos federais, participa do Comitê F48 da ASTM sobre Exosqueletos Esqueletos e Exossuits. Este comitê de desenvolvimento de normas está lidando com riscos potenciais através de uma série de atividades de normas. Os tópicos que estão ativos ou em desenvolvimento incluem: considerações de segurança no projeto e seleção de exoesqueletos; treinamento do sistema; manuseio de carga ao usar um exoesqueleto; registro das condições ambientais para utilização com métodos de teste de exoesqueleto; etiquetagem e informação para exoesqueletos e exoesqueletos; e instruções de uso, cuidado e manutenção.

NIOSH está planejando vários projetos de pesquisa, incluindo (1) avaliar os efeitos dos exoesqueletos de apoio na manipulação manual de materiais no setor de comércio atacadista e varejista; (2) avaliando os efeitos longitudinais dos exoesqueletos de ombro passivos na saúde no setor de fabricação, (3) avaliando os riscos de segurança potencialmente associados aos exoesqueletos enquanto se trabalha em superfícies elevadas no setor de construção, (4) examinando a viabilidade do uso de exoesqueletos para o manuseio seguro de pacientes no setor de saúde, (5) explorando a aplicação de exoesqueletos na indústria de mineração; e (6) avaliando sistemas de exoesqueleto para reduzir a vibração transmitida à mão.

Se você usou ou contemplou o uso de exoesqueletos em seu local de trabalho, por favor, forneça informações sobre as seguintes perguntas na seção de comentários abaixo.

1. Qual tem sido a sua experiência no uso de exoesqueletos para trabalhos industriais?
2. Que tipo de barreiras você enfrentou ao adotar exoesqueletos em seu local de trabalho?
3. Que questões ou preocupações você gostaria de ver tratadas por padrões consensuais para exoesqueletos industriais?

John Howard, MD, é o Diretor do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional.

Vladimir Murashov, PhD, é um Cientista Sênior no Escritório do Diretor do NIOSH.

Brian D. Lowe, PhD, CPE, é Engenheiro Industrial de Pesquisa na Divisão de Estudos de Campo e Engenharia do NIOSH.

Jack Lu, PhD, CPE, é Ergonomista de Pesquisa na Divisão de Estudos de Campo e Engenharia do NIOSH e Gerente do Programa de Saúde Musculo-esquelética do NIOSH.

Para mais informações

Processo do Simpósio Ergo-X de 2018: Exoskeletons in the Workplace-Assessing Safety, Usability, and Productivity

The Center for Occupational Robotics Research

Exoskeletons in Construction: Eles reduzirão ou criarão perigos?

Exoesqueletos usáveis para reduzir a carga física no trabalho

Tecnologias usáveis para melhorar a segurança e saúde em locais de construção

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