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      Assoziation, Erwartungen und Barrieren eines Exoskeletteinsatzes in kleinen mittelständischen Unternehmen Translated title: Association, expectations and barriers of the use of exoskeletons in small and medium-sized enterprises

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          Abstract

          Hintergrund

          Arbeitsbedingte Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) führen in der herstellenden Industrie zu Krankheitstagen und haben erhebliche wirtschaftliche Folgen für die Unternehmen und die Volkswirtschaft. Exoskelette können den Körper im Umgang mit schwerer Last oder in Zwangshaltungen unterstützen. Besonders in großen Unternehmen der Automobilindustrie werden Exoskelette pilotiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) werden Exoskelette bisher jedoch wenig eingesetzt, und ihre Anwendung dort wurde wissenschaftlich bisher kaum untersucht. Ziel dieser Arbeit war es, die Barrieren der Exoskelett-Implementierung und die Erwartungen an deren Einsatz im produzierenden Gewerbe zu ermitteln.

          Methode

          In sechs produzierenden Unternehmen wurden teilstrukturierte Leitfadeninterviews durchgeführt und analysiert.

          Ergebnisse

          In den Unternehmen werden vielfältige Tätigkeiten bis an die Belastungsgrenze ausgeführt. Allgemein erwartet man durch die Anwendung von Exoskeletten Arbeitserleichterungen sowie wirtschaftliche Vorteile. Bedenken bestehen hinsichtlich des Einsatzes aufgrund des Kostenfaktors, eines ungewissen Nutzens und mangelnden Tragekomforts. Insbesondere werden mangelnde Kenntnisse über den Effekt eines Exoskeletts deutlich.

          Fazit

          Die vorgestellten Interviewergebnisse sind ein Schritt im interdisziplinären Prozess der Weiterentwicklung und Implementierung von Exoskeletten in der herstellenden Industrie. Bedenken und Unwissenheit potenzieller Unternehmen und Anwender müssen adressiert werden, auch um eine hohe Nutzerakzeptanz zu schaffen. Folgestudien, die die Ermittlung des Bedarfs mit einer besseren Trennschärfe erheben, könnten weitere Erkenntnisse liefern.

          Translated abstract

          Background

          In the manufacturing industry, work-related musculoskeletal disorders (MSD) result in sick days and have substantial economic consequences for the enterprise and the national economy. Exoskeletons can support the body when handling heavy loads and enduring enforced postures. Exoskeletons are being piloted particularly in large companies in the automotive industry; however, exoskeletons have so far attracted little interest in small and medium-sized enterprises (SME) and their use has so far barely been scientifically examined. The aim of this work was to determine barriers to exoskeleton implementation and expectations for their use in the manufacturing sector.

          Method

          Semi-structured guided interviews in six manufacturing companies were carried out and analyzed.

          Results

          In the enterprises a variety of activities up to the loading limits are carried out. Exoskeletons are generally expected to facilitate work and provide economic advantages. There are concerns with respect to their use due to cost factors, uncertain benefits and wearing discomfort. Particularly uncertainties about the effects of exoskeletons become evident.

          Conclusion

          The presented interview results are one step in an interdisciplinary process of further developing and implementing exoskeletons in the manufacturing industry. Concerns and unawareness of potential enterprises and users must be addressed, also to achieve a high user acceptance. Further studies that survey the identification of needs with better discriminatory power could provide additional insights.

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          Exoskeletons for industrial application and their potential effects on physical work load.

          The aim of this review was to provide an overview of assistive exoskeletons that have specifically been developed for industrial purposes and to assess the potential effect of these exoskeletons on reduction of physical loading on the body. The search resulted in 40 papers describing 26 different industrial exoskeletons, of which 19 were active (actuated) and 7 were passive (non-actuated). For 13 exoskeletons, the effect on physical loading has been evaluated, mainly in terms of muscle activity. All passive exoskeletons retrieved were aimed to support the low back. Ten-forty per cent reductions in back muscle activity during dynamic lifting and static holding have been reported. Both lower body, trunk and upper body regions could benefit from active exoskeletons. Muscle activity reductions up to 80% have been reported as an effect of active exoskeletons. Exoskeletons have the potential to considerably reduce the underlying factors associated with work-related musculoskeletal injury. Practitioner Summary: Worldwide, a significant interest in industrial exoskeletons does exist, but a lack of specific safety standards and several technical issues hinder mainstay practical use of exoskeletons in industry. Specific issues include discomfort (for passive and active exoskeletons), weight of device, alignment with human anatomy and kinematics, and detection of human intention to enable smooth movement (for active exoskeletons).
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            The effects of a passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in forward bending work.

            Exoskeletons may form a new strategy to reduce the risk of developing low back pain in stressful jobs. In the present study we examined the potential of a so-called passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in prolonged forward-bended working postures. Eighteen subjects performed two tasks: a simulated assembly task with the trunk in a forward-bended position and static holding of the same trunk position without further activity. We measured the electromyography for muscles in the back, abdomen and legs. We also measured the perceived local discomfort. In the static holding task we determined the endurance, defined as the time that people could continue without passing a specified discomfort threshold. In the assembly task we found lower muscle activity (by 35-38%) and lower discomfort in the low back when wearing the exoskeleton. Additionally, the hip extensor activity was reduced. The exoskeleton led to more discomfort in the chest region. In the task of static holding, we observed that exoskeleton use led to an increase in endurance time from 3.2 to 9.7 min, on average. The results illustrate the good potential of this passive exoskeleton to reduce the internal muscle forces and (reactive) spinal forces in the lumbar region. However, the adoption of an over-extended knee position might be, among others, one of the concerns when using the exoskeleton.
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              The effect of a passive trunk exoskeleton on functional performance in healthy individuals

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                Author and article information

                Contributors
                christoph.russmann@hawk.de
                Journal
                Zentralbl Arbeitsmed Arbeitsschutz Ergon
                Zentralbl Arbeitsmed Arbeitsschutz Ergon
                Zentralblatt Fur Arbeitsmedizin, Arbeitsschutz Und Ergonomie
                Springer Berlin Heidelberg (Berlin/Heidelberg )
                0944-2502
                2198-0713
                17 January 2022
                17 January 2022
                : 1-10
                Affiliations
                Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Gesundheit, HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen, Göttingen, Deutschland
                Article
                453
                10.1007/s40664-021-00453-7
                8762628
                f0530884-2c3d-43a4-9bd6-95c19b21b8d6
                © The Author(s) 2022

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                History
                : 18 June 2021
                : 14 October 2021
                : 3 November 2021
                Funding
                Funded by: Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK) (3362)
                Categories
                Originalien

                industrielles exoskelett,arbeitsbedingte muskuloskeletale erkrankungen,endnutzer,herstellende industrie,logistik,industrial exoskeleton,work-related musculoskeletal disorders,enduser,manufacturing industry,logistics

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