Ingenieure identifizieren Usability-Hürden bei Exoskelettsystemen am Arbeitsplatz

Tragbare Exoskelette können dazu beitragen, die körperliche Belastung am Arbeitsplatz zu reduzieren und Mitarbeiter vor Verletzungen zu schützen, doch die Technologie muss sich noch weit verbreitet durchsetzen. Eine neue Studie veröffentlicht in PLUS Eins von Ingenieuren der University of Texas in El Paso erklärt möglicherweise, warum: Die Technologie ist immer noch zu komplex und umständlich für den täglichen Gebrauch.

„Unsere Untersuchungen deuten darauf hin, dass ein entscheidender Faktor, der den Erfolg von Exoskeletten beeinflusst, weitgehend übersehen wird: wie einfach sie sich zusammenbauen, anbringen und abnehmen lassen“, sagte Arunkumar Pennathur, Ph.D. von UTEP, der die Studie leitete. „Die Exoskelette, die sich am Arbeitsplatz durchsetzen, sind vielleicht nicht die anspruchsvollsten, aber die, mit denen ein Arbeiter tatsächlich schnell und richtig umgehen kann.“

Pennathur ist außerordentlicher Professor in der Abteilung für Industrie-, Fertigungs- und Systemtechnik und leitet ein UTEP-Labor, das sich auf menschliche Leistung und Verhalten konzentriert. Eines seiner Ziele besteht darin, Arbeitnehmern in stark beanspruchten Branchen wie dem Gesundheitswesen, der Fertigung und dem Baugewerbe zu helfen.

Die Studie bewertete vier derzeit auf dem Markt erhältliche Exoskelettsysteme für den Beruf – Ironhand, Chairless Chair, Skelex und Laevo – und untersuchte, wie viel Zeit die Teilnehmer zum Zusammenbauen, Anlegen, Entfernen und Zerlegen jedes Geräts benötigten. Das UTEP-Team analysierte außerdem die Anzahl der Verfahrensschritte, die Anzahl der beteiligten Teile und Benutzerfreundlichkeitsprobleme, auf die Benutzer während der Einrichtung gestoßen sind.

Sie fanden heraus, dass die Einrichtung des einfachsten Geräts 39 Schritte erforderte, während das komplexeste Gerät 110 Schritte erforderte. Jeder zusätzliche Schritt erhöhte die Fertigstellungszeit – die Montagezeit lag zwischen sechseinhalb und 25 Minuten –, während Benutzerfreundlichkeitsprobleme die Leistung mit Ausfallraten von bis zu 49 % für ein Gerät weiter verlangsamten.

„Ein Gerät, das aus biomechanischer Sicht hilfreich zu tragen ist, nützt nichts, wenn der Zusammenbau eine halbe Stunde dauert oder eine zweite Person zum Anlegen benötigt.“

Arunkumar Pennathur, University of Texas in El Paso

Die Studie wurde in einer Laborumgebung durchgeführt, an der Ingenieurstudenten teilnahmen und die viel Zeit zur Verfügung standen.

„Der natürliche nächste Schritt besteht darin, diese Geräte unter realen Bedingungen zu testen – echte Arbeiter, Zeitdruck, geschäftige Umgebungen und wiederholter Einsatz über eine ganze Schicht hinweg, wo die Einrichtungszeit wirklich Geld kostet“, sagte Jessica Sanchez-Balandran, die leitende Co-Autorin der Studie.

Das Team hofft, dass ihre Ergebnisse als Leitfaden für die nächste Generation des Exoskelett-Designs für Hersteller dienen, die Exoskelett-Technologie aus dem Forschungslabor an den Arbeitsplatz bringen möchten. Selbst wenn ein Exoskelett die körperliche Belastung effektiv reduziert, könnten Arbeiter davor zurückschrecken, es zu verwenden, wenn die Einrichtung zeitaufwändig, verwirrend oder fehleranfällig sei, sagten sie. Daher stellt die Benutzerfreundlichkeit ein entscheidendes Hindernis für die Einführung am Arbeitsplatz dar.

Pennathur sagte: „Unsere Botschaft an Designer lautet: Reduzieren Sie die Anzahl der Schritte, eliminieren Sie die Notwendigkeit spezieller Werkzeuge und Körpermaße, bauen Sie selbstausrichtende Verbindungen ein und geben Sie ein klares Feedback, dass Sie es richtig gemacht haben, und stellen Sie sicher, dass eine Person das Ganze alleine erledigen kann.“

Mitwirkende an der Forschung sind die UTEP-Studenten Alejandra Martinez Fernandez und Laura Tovar sowie die außerordentliche Professorin Priyadarshini Pennathur, Ph.D.

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