Dräkten som ger dig robotstyrka

Stenen på bordet ser tung ut. Jag greppar den med min handskbeklädda hand. När fingrarna sluts runt stenen surrar det från elmotorerna som ligger i den tillhörande ryggsäcken. Ju mer jag trycker, desto hårdare drar motorerna i linor som går till handskens fingrar. Med hjälp av den extra kraften är stenen lätt att lyfta och bära.

Jag befinner mig i en kontorsbyggnad i Kista norr om Stockholm, hos Sveriges enda tillverkare av exoskelett. Företaget Bioservo startades 2006 av forskare vid Kungliga tekniska högskolan i Stockholm och Karolinska institutet.

Företagets första produkt är en handske som förstärker greppet hos personer som av olika skäl tappat muskelstyrka i händerna. Handsken har tryckkänsliga sensorer i fingertopparna som triggas när användaren greppar något. En mikroprocessor räknar ut hur mycket kraft som behöver tillföras och ger order till motorerna att rycka in genom att dra i linorna på ömse sidor om fingrarna. Med det förstärkta greppet kan personer som till exempel haft svårigheter att dricka på egen hand nu lyfta ett glas till munnen.

Den handske som jag får testa är en mer robust och kraftfull version för industrin. Den testas bland annat av montörer hos den amerikanska biltillverkaren General Motors, berättar företagets vd Petter Bäckgren.

Han ser ett stort behov av sådana hjälpmedel, så kallade exoskelett. Många yrkesgrupper jobbar med tunga verktyg eller i obekväma arbetsställningar som sliter på kroppen. Petter Bäckgren berättar att tekniken även kan användas för att förebygga arbetsskador. Med hjälp av handsken går det att samla in data om hur många grepp en person tar och hur stor kraften är i varje grepp.

– Redan efter tre timmar kan vi se om du till exempel har hög risk för förslitningsskador i pekfingret om du arbetar med ett tungt verktyg, säger Petter Bäckgren.

Nu utvecklar företaget även en arbetsväst i tyg, som avlastar axlarna vid arbete ovanför huvudet. Precis som handsken använder den linor som fungerar som konstgjorda senor utanpå kroppen. Västen håller automatiskt upp armarna i den riktning som de lyfts, så att axlarna kan slappna av. De första prototyperna testas av två stora företag inom flyg- och byggindustrin.

– Vi är bland de första i världen med ett motordrivet exoskelett för industrin, säger Petter Bäckgren.

På sikt, när tekniken har utvecklats och kommit ner i pris, tror han att exoskelett till och med kommer att användas av privatpersoner som ska måla om hemma eller jobba i trädgården.

I filmer och i serietidningar har människor länge kunnat få superkrafter med hjälp av ett extra skelett utanpå kroppen. Militären, bland annat i USA, satsar på tekniken för att avlasta tungt beväpnade soldater i fält. Avancerade motordrivna exoskelett används också på sjukhuskliniker för att hjälpa patienter att träna upp rörelseförmåga och balans efter hjärn- eller ryggmärgsskador.

Men det är först på senare år som exoskeletten har börjat leta sig in i industrin. Fordonstillverkaren Ford och flygplanstillverkaren Boeing hör till dem som börjat införa dem i sin produktion. Många andra företag har börjat testa exoskelett för att se om de kan motverka förslitningsskador.

I Sverige är det än så länge ovanligt med exoskelett i fabriksmiljö. Däremot har tekniken införts i begränsad skala vid lastbilstillverkaren Volvos fabrik i Curitiba i Brasilien. Via Skype berättar logistikingenjören Renata Jabs att fabriken hittills köpt in två olika exoskelett. Det ena är en väst som håller upp armarna vid arbetsmoment som sker med händerna lyfta över huvudet, det andra är ett exoskelett för underkroppen som avlastar ryggen vid tunga lyft.

Utvärderingarna som har gjorts i fabriken visar att den upplevda tröttheten minskar markant för personer som lyfter tunga delar eller arbetar med moment som kräver att armarna är lyfta ovanför axlarna.

– Det förbättrar ergonomin och höjer livskvaliteten, säger Renata Jabs.

Däremot passar exoskeletten inte för alla och inte heller för alla typer av jobb. Till skillnad från de motordrivna exoskelett som utvecklas av det svenska företaget Bioservo, använder de exoskelett som i dag brukas i industrin mekaniska fjädrar. Det gör att de är relativt tunga och klumpiga och kräver viss kraft för att aktivera.

– Om du ofta byter arbetsställning eller behöver gå långa sträckor är de tröttsamma att använda, säger Renata Jabs.

I Sverige har personbilstillverkaren Volvo köpt in tre olika exoskelettvästar för att utvärdera om de kan avlasta axlarna för montörer som arbetar under bilen. I dag får en anställd jobba med armarna ovanför huvudet i högst 30 minuter för att undvika belastningsskador.

– Helst ska obekväma arbetsställningar undvikas, säger Dan Lämkull, ergonomiansvarig inom produktionsutvecklingen.

Hittills har 30 personer fått testa västarna för att utvärdera hur de är att använda och om de hindrar andra moment i arbetet.

– Det är viktigt att höra vad montörerna tycker. Vi vill inte införa något som de inte vill ha, säger Dan Lämkull.

Han understryker också att målet inte är att en industriarbetare ska förvandlas till någon Iron man med superkrafter; exoskeletten ska vara ett ergonomiskt hjälpmedel.

Med hjälp av studenter vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg och Högskolan i Skövde undersöker Volvo bland annat muskelaktiviteten med och utan dräkt, för att se att de fungerar som det är tänkt. En viktig fråga är om exoskelettet ändrar rörelsemönstret, så att avlastningen leder till att andra muskler i stället blir mer ansträngda. Att stå länge med händerna över axlarna påverkar även blodflödet, vilket kan leda till domningar.

– Vi vet än så länge inte vad exoskelett gör med kroppen, eller om det kan leda till andra arbetsmönster som man kanske far ännu mer illa av på sikt, säger Cecilia Berlin, docent på Chalmers som forskar om människor i produktion och hållbara arbetsplatser.

Dan Lämkull på Volvo personvagnar höjer också ett varningens finger för ett arbetsliv där operatörer ser ut som robotar:

– Det finns en risk att kraven drivs upp och att utvecklingsavdelningarna inte längre tar hänsyn till ergonomin. I stället räknar de med att exoskeletten tar hand om problemen.

Exoskelett hjälper ryggmärgsskadade

I snart fem år har ryggmärgsskadade, hjärnskadade och patienter med andra neurologiska diagnoser kunnat träna upp sin rörelseförmåga, balans och muskelstyrka med hjälp av ett exoskelett på Akademiska sjukhuset i Uppsala.

Exoskelettet fungerar som ett motordrivet yttre skelett som kan ställas in efter varje patients rörelseförmåga. Det kan till exempel aktiveras när patienten gör en ansats att ta ett steg.

Effekten av gångträningen för ryggmärgsskadade har utvärderats i en europeisk studie tillsammans med sjukhus i flera andra länder. Resultatet visar att träningen minskade muskelryckningar och ökade patienternas livskvalitet. Hos vissa patienter påverkades även tarm- och blåsfunktionena positivt.

– Det är viktigt att utvärdera ny teknik i sjukvården. Efter en svår ryggmärgsskada ger träningen inte tillbaka gångförmågan, men den kan ha flera andra positiva effekter, säger Per Hamid Ghatan, som är överläkare inom rehabiliteringsmedicin på Akademiska sjukhuset.

I en ny, pågående studie undersöks nu även strokepatienter.

Extra skelett ger kraft

Klicka för att ladda ner grafiken som pdf.