Exosquelettes industriels

Les exosquelettes utilisés sur le lieu de travail sont appelés « exosquelettes industriels ». Leur but est d’augmenter, d’amplifier ou de renforcer les performances des composants corporels existants d’un travailleur – principalement le bas du dos et l’extrémité supérieure (bras et épaules). Malgré l’absence de recherches, les fabricants de ces dispositifs revendiquent des gains de productivité, des améliorations de la qualité du travail et une réduction du risque de troubles musculo-squelettiques (TMS) liés au travail. Un nouveau commentaire du NIOSH publié dans l’American Journal of Industrial Medicine souligne certains des avantages et des risques potentiels des exosquelettes industriels. L’article prévient qu’avant une mise en œuvre généralisée des exosquelettes industriels, des recherches sont nécessaires pour évaluer l’efficacité des exosquelettes dans divers secteurs industriels.

Aux États-Unis, l’impact économique des LATR augmente rapidement. Les LATR ont représenté un impact économique global de 367,1 milliards de dollars en 1996, et de 796,3 milliards de dollars en 2009-2011, soit une augmentation de 117%…,…. Si les exosquelettes permettaient de réduire les facteurs de stress mécaniques associés aux tâches de manutention manuelle, ils auraient le potentiel de réduire les taux élevés de LATR observés dans de nombreuses industries.

Il existe deux grands types d’exosquelettes industriels. Un exosquelette « actif » peut être alimenté par des actionneurs tels que des moteurs électriques, pneumatiques, hydrauliques, ou une combinaison de ces technologies, et est souvent appelé « exosquelette robotique ». Le mouvement naturel de l’homme alimente un exosquelette « passif » par l’intermédiaire de ressorts et de forces de contrepoids. La plupart des exosquelettes industriels disponibles dans le commerce peuvent être regroupés dans les catégories suivantes : (a) assistance dorsale, (b) assistance des épaules et des bras, (c) maintien/support d’outils, et (d) assistance des jambes. Les exosquelettes dorsaux sont principalement utilisés pour fournir un soutien général à la colonne lombaire, pour maintenir une posture correcte et pour aider lors de tâches de levage ou de maintien statique. Les exosquelettes de soutien des épaules et de soutien des bras surnuméraires (non anthropomorphes) pour la tenue d’outils sont utilisés pour soutenir les extrémités supérieures lors de travaux soutenus au-dessus de la tête ou pour aider à tenir des outils lourds. Les dispositifs d’assistance des jambes fournissent un soutien à l’articulation de la hanche, du genou ou de la cheville lors de mouvements simples ou du port d’une charge, ou servent d’alternative à une chaise pour soulager la station debout pendant de longues périodes.

Les dispositifs d’exosquelette portables peuvent être bénéfiques pour réduire les charges musculo-squelettiques qui ne sont pas autrement réduites par des changements dans les processus d’ingénierie., Ils peuvent alors conduire à la réduction des symptômes de LATR et, éventuellement, des taux d’incidence des LATR. Toutefois, la plupart des études menées à ce jour n’ont porté que sur un petit nombre de participants (beaucoup d’études comptant moins de 15 participants) dans des environnements de laboratoire, ce qui rend plus difficile de tirer des conclusions fermes sur les avantages des exosquelettes industriels, malgré les attentes quant à leur rôle dans la prévention des blessures. La recherche à ce jour identifie les avantages et les risques potentiels suivants liés à l’utilisation d’exosquelettes sur le lieu de travail.

Avantages potentiels

Exosquelettes pour le bas du dos

• Le soulèvement dynamique à l’aide d’un exosquelette passif conçu pour diminuer la charge sur la colonne vertébrale et améliorer la posture a révélé que les exosquelettes diminuaient l’activité musculaire et réduisaient la charge musculaire de la colonne vertébrale, entraînant une diminution de la fatigue globale des muscles de la colonne vertébrale.
• La flexion statique du tronc a réduit l’activité musculaire et la charge vertébrale.
• Un exosquelette portable a été conçu pour aider les travailleurs de la construction à travailler dans des postures plus neutres afin de réduire la tension lombaire.

Exosquelettes des extrémités supérieures

• Des études ont montré que les exosquelettes des extrémités supérieures peuvent avoir un rôle dans la réduction des LATR de l’épaule. Il a été démontré que les exosquelettes d’assistance à l’épaule diminuent l’inconfort de l’épaule tout en augmentant la productivité et la qualité du travail chez les peintres et les soudeurs.
• Une diminution de la tension du muscle deltoïde a été démontrée pour divers types de tâches en hauteur lors de l’utilisation d’un exosquelette d’assistance à l’épaule.
• Les forces de compression vertébrale ont diminué de près de 20% et les forces de cisaillement ont diminué de 30% avec l’utilisation d’exosquelettes.
• Lorsque les exosquelettes des extrémités supérieures sont utilisés avec un programme d’ergonomie proactif, ces dispositifs peuvent réduire les facteurs de risque associés aux blessures de l’épaule liées au travail.

Risques potentiels

• La Commission américaine de sécurité des produits de consommation (CPSC) a averti que des tensions musculaires pourraient se produire si un exosquelette motorisé se déplace au-delà de l’amplitude normale de mouvement de la ou des articulations de l’utilisateur. Les dispositifs portables peuvent provoquer une irritation de la peau ou des brûlures chimiques si la batterie d’un exosquelette laisse échapper des matériaux corrosifs. Si une batterie d’exosquelette décharge soudainement son énergie stockée, des brûlures thermiques se produiraient.
• Une étude a révélé que l’utilisation d’un outil lourd (13,6 kg) avec un bras stabilisateur monté sur un gilet entraînait une charge accrue sur la colonne vertébrale. Cela illustre l’importance d’adapter un système d’exosquelette de manière appropriée aux caractéristiques de la tâche.
• Dans une étude, les dispositifs d’exosquelette des extrémités supérieures n’ont pas réduit la charge totale du travailleur, mais ont plutôt déplacé la charge des épaules vers le bas du dos et les jambes.
• Les autres risques comprennent les plaies de pression ou les nerfs comprimés par une utilisation prolongée.
• Dans les essais dans l’industrie de la construction, le travailleur a soulevé des préoccupations concernant l’hygiène. Lorsque les dispositifs sont utilisés par plusieurs personnes, une mauvaise hygiène pourrait propager des maladies infectieuses, en particulier dans les climats plus chauds.
• Certains exosquelettes sont peu maniables ou encombrants et peuvent limiter la mobilité globale de l’utilisateur, y compris la capacité d’éviter une collision avec un objet en mouvement.
• Certains exosquelettes peuvent déplacer de manière significative le centre de gravité de l’utilisateur, provoquant des problèmes d’équilibre et diminuant la capacité de l’utilisateur à récupérer après avoir perdu l’équilibre.
• Il existe un risque de dépendance excessive à la technologie des exosquelettes. L’utilisation des exosquelettes devrait être limitée à la prise en charge des risques résiduels – les risques qui ne peuvent pas être éliminés de manière faisable par des contrôles techniques.
• Le transfert du risque est une considération supplémentaire. Si un exosquelette augmente la durée pendant laquelle un travailleur peut tenir un outil, cela pourrait augmenter d’autres expositions se produisant au même moment pendant de longues périodes, comme les vibrations transmises par la main, le bruit et l’exposition aux toxines respirables.

Ce blogue aborde les principaux points concernant l’avenir de l’utilisation des exosquelettes sur le lieu de travail. Une discussion plus approfondie peut être trouvée dans l’article. Avant la mise en œuvre généralisée des exosquelettes industriels, des recherches sont nécessaires pour évaluer l’efficacité des exosquelettes dans la réduction des facteurs de risque de LATR associés à divers travaux industriels dans différents secteurs industriels. La communauté de recherche sur la sécurité et la santé au travail et ceux qui mettent en œuvre l’utilisation d’exosquelettes sur le lieu de travail devraient travailler ensemble pour élaborer une stratégie de recherche visant à combler les lacunes actuelles en matière de connaissances sur la sécurité et la santé, en comprenant les avantages, les risques et les obstacles à l’adoption des exosquelettes industriels. Il est également essentiel de déterminer si les exosquelettes peuvent être considérés comme un type d’équipement de protection individuelle et de travailler ensemble pour faire avancer les normes de consensus qui traitent de la sécurité des exosquelettes.

Le NIOSH, ainsi que plusieurs autres agences fédérales, participe au comité ASTM F48 sur les exosquelettes et les exosuits. Ce comité de développement des normes aborde les risques potentiels par le biais d’un certain nombre d’activités de normalisation. Les sujets actifs ou en cours d’élaboration comprennent : les considérations de sécurité dans la conception et la sélection des exosquelettes ; la formation au système ; la manipulation de la charge lors de l’utilisation d’un exosquelette ; l’enregistrement des conditions environnementales pour une utilisation avec les méthodes d’essai des exosquelettes ; l’étiquetage et les informations pour les exosquelettes et les exosuits ; et les instructions d’usure, d’entretien et de maintenance.

Le NIOSH prévoit plusieurs projets de recherche, notamment (1) l’évaluation des effets des exosquelettes d’assistance dorsale dans la manutention manuelle des matériaux dans le secteur du commerce de gros et de détail ; (2) l’évaluation des effets longitudinaux sur la santé des exosquelettes d’épaule passifs dans le secteur manufacturier ; (3) l’évaluation des risques de sécurité potentiellement associés aux exosquelettes lors du travail sur des surfaces élevées dans le secteur de la construction ; (4) l’examen de la faisabilité de l’utilisation d’exosquelettes pour la manipulation sûre des patients dans le secteur des soins de santé ; (5) l’exploration de l’application des exosquelettes dans l’industrie minière ; et (6) l’évaluation des systèmes d’exosquelettes pour réduire les vibrations transmises par la main.

Si vous avez utilisé ou envisagé d’utiliser des exosquelettes sur votre lieu de travail, veuillez donner votre avis sur les questions suivantes dans la section commentaire ci-dessous.

1. Quelle a été votre expérience dans l’utilisation d’exosquelettes pour le travail industriel ?
2. Quels types d’obstacles avez-vous rencontrés dans l’adoption des exosquelettes sur votre lieu de travail ?
3. Quelles questions ou préoccupations aimeriez-vous voir abordées par des normes consensuelles pour les exosquelettes industriels ?

John Howard, MD, est le directeur de l’Institut national pour la sécurité et la santé au travail.

Vladimir Murashov, PhD, est un scientifique principal dans le bureau du directeur du NIOSH.

Brian D. Lowe, PhD, CPE, est un ingénieur industriel de recherche dans la division des études de terrain et de l’ingénierie du NIOSH.

Jack Lu, PhD, CPE, est un ergonome de recherche dans la division des études de terrain et de l’ingénierie du NIOSH et gestionnaire du programme intersectoriel de santé musculo-squelettique du NIOSH.

Pour plus d’informations

Procès-verbal du symposium Ergo-X 2018 : Les exosquelettes sur le lieu de travail – Évaluation de la sécurité, de l’utilisabilité et de la productivité

Le Centre de recherche en robotique professionnelle

Les exosquelettes dans la construction : Réduiront-ils ou créeront-ils des dangers ?

Exosquelettes portables pour réduire la charge physique au travail

Technologies portables pour améliorer la sécurité et la santé sur les chantiers

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