Impiego dell’esoscheletro, valutazione della mitigazione del rischio sovraccarico biomeccanico nel settore della produzione (e verniciatura) di scaffalature industriali

Lo scopo del presente addendum è quello di valutare se sussiste una riduzione soggettiva ed oggettiva dello sforzo fisico richiesto ai lavoratori impiegati nella produzione di scaffalature industriali, utilizzando la nuova tecnologia degli esoscheletri, nella fase di verniciatura e nella movimentazione carichi per il carico e lo scarico degli elementi metallici dalla catena di verniciatura.

DETTAGLI ESOSCHELETRI

Gli esoscheletri sperimentati nella realtà in analisi, presentano due funzionalità comuni caratteristiche:

a. Supporto per il rachide, tramite struttura rigida (simil busto)

b. Supporto per gli arti superiori, per ridurre il carico sulle spalle, ad esempio durante attività statiche di assemblaggio overhead che richiedono l’estensione prolungata delle spalle

QUESTIONARIO VALUTATIVO

Lo scopo del questionario è stato comprendere se l’operatore che ha svolto le prove con gli esoscheletri, ha percepito un effettivo beneficio soggettivo dall’uso della tecnologia.

Si segnala che sono state stilate quattro differenti versioni del questionario, al fine di renderlo più aderente alle mansioni ricoperte dai lavoratori:

a) questionario “generale”

b) questionario per lavoratori impiegati in verniciatura

c) questionario per lavoratori addetti al carico della linea di verniciatura

d) questionario per lavoratori addetti allo scarico della linea di verniciatura.

Ciascuno dei quattro questionari sopra riportati, è diviso in quattro parti. Ogni parte prevede le tematiche di fondo riportate in tabella I.

ELETTROMIOGRAFIA DI SUPERFICIE (EMG)

Per la valutazione oggettiva è stata impiegata la valutazione mediante elettromiografia di superficie (EMG), tecnica diagnostica che viene utilizzata per valutare e registrare l’attività elettrica prodotta dai muscoli scheletrici (volontari).

Per elettromiografia (EMG) si fa riferimento ad una tecnica diagnostica, di tipo funzionale, di registrazione e analisi del segnale mioelettrico, ovvero del biopotenziale elettrico che concerne l’attività muscolare durante la contrazione.

Semplificando, a una maggiore attività elettrica corrisponde una maggiore attività dei muscoli che esita in un maggiore sforzo fisico (forza muscolare).

PROVE DI LABORATORIO

Si sono tenute le prove elettromiografiche di laboratorio presso la Palestra didattica del CdL in Fisioterapia dell’Università degli studi di Trieste.
Il team preposto alle misure EMG era composto da:

• un medico del lavoro
• un medico specializzando in medicina del lavoro
• uno studente di fisioterapia
• due fisioterapiste.

Gli obbiettivi delle prove di laboratorio sono stati:

a. Pianificare un efficace ed efficiente protocollo di campionamento elettromiografico in azienda

b. Esaminare, in contesto controllato simulante la realtà aziendale, i due modelli di esoscheletro a disposizione.

Al fine di rendere maggiormente attinente la prova alla realtà produttiva, si è provveduto, con l’aiuto dell’RSSP dell’azienda a ricreare uno scenario simile a quello presente presso il reparto verniciatura esistente all’interno dell’unità produttiva.

Una volta ricreato lo scenario presente all’interno dell’azienda si è provveduto a sottoporre un soggetto volontario alla prova di laboratorio.

Per raccogliere i dati è stato utilizzato il seguente modello di elettromiografo: COMETA Mini Wave Infinity. Sulla base della letteratura scientifica consultata, del progetto europeo SENIAM2, del design degli esoscheletri a disposizione e delle osservazioni emerse dal team di misura, si è deciso di posizionare i sensori dell’elettromiografo su 16 distretti corporei. Questi vengono ora riportati in tabella II, seguendo la terminologia del software in uso.

Nelle immagini sono riportate riportanti le dislocazioni dei sensori.

Il protocollo di misura adottato è stato il seguente:

a. Vestizione del soggetto con i sensori elettromiografici

b. Simulazione carico-scarico.

Sono state compiute, per ogni elemento, 6 movimentazioni.
Queste movimentazioni per pezzo sono state ripetute per 3 volte (36 movimentazioni/ pezzo totali), di cui una senza esoscheletro, una con esoscheletro tipo B ed una con esoscheletro tipo A.
Al fine di ridurre il bias, si è scelto il primo esoscheletro con criterio casuale.

c. Simulazione verniciatura

Sono state compiute tre azioni di simulazione verniciatura, di cui una senza esoscheletro, una con esoscheletro tipo B ed una con esoscheletro tipo A. Al fine di ridurre il bias, si è scelto il primo esoscheletro con criterio casuale.

PROVE SUL CAMPO

Si sono effettuate le prove elettromiografiche presso il sito produttivo. Dati il ciclo produttivo, la divisione degli operatori nelle mansioni analizzate e la quantità di dati processabili dall’elettromiografo, si è ritenuto opportuno effettuare i test elettromiografici su 2 operatori.

Nel dettaglio:

• 1 addetto al carico/scarico
• 1 addetto alla verniciatura.

La scelta degli operatori per la prova elettromiografica è stata effettuata selezionando 2 soggetti rappresentativi del tessuto occupazionale dell’azienda.

QUESTIONARIO VALUTATIVO

Nella tabella III vengono riassunti i risultati del questionario valutativo somministrato agli operatori.

Dai risultati si evince che, nonostante la novità della tecnologia, c’è stato un discreto apprezzamento, di ambo i modelli, relativamente all’usabilità dell’esoscheletro.

Lo sforzo percepito, misurato con la scala di Borg, è risultato inferiore con entrambi i modelli di esoscheletro. Inoltre, con entrambi i modelli, i lavoratori hanno riscontrato un buon supporto posturale per la schiena, con qualche fastidio dovuto alla compressione dei dispositivi di fissazione degli esoscheletri.

MISURE ELETTROMIOGRAFICHE (EMG)

Nei grafici seguenti (questi sono solo due grafici, su un totale di 20, presi come esempio) verranno illustrati i risultati dell’elaborazione del tracciato elettromiografico dei dati ottenuti, prima, durante le prove in laboratorio e, successivamente, durante le prove sul campo.

I parametri considerati sono:

• Il valore RMS (root mean square), espresso in microvolt
• Il valore percentuale MVC (maximum voluntary contraction).

La parte destra e la parte sinistra del corpo sono state analizzate separatamente.

OSSERVAZIONI GENERALI

I dati EMG raccolti presso lo stabilimento e soprattutto i dati di laboratorio evidenziano valori RMS e valori MVC inferiori per entrambi gli esoscheletri (esoscheletro A ed esoscheletro B) rispetto alle attività svolte in assenza di esoscheletri. Tale evidenza è presente anche nella componente movimentazione carichi (correnti, cantilever, montanti e paracolpi).

Per la componente verniciatura, rispetto al dato raccolto presso lo stabilimento, i valori di RMS e MVC con esoscheletri rispetto a quelli senza sono nettamente inferiori, evidenziando uno sforzo muscolare nettamente inferiore per entrambi gli esoscheletri.

MISURE ELETTROMIOGRAFICHE (EMG)

I dati raccolti utilizzando l’analisi EMG nelle attività lavorative di verniciatura e movimentazione carichi hanno evidenziato valori di RMS e MVC mediamente più bassi nelle attività effettuate con gli esoscheletri.

Da una prima analisi è emerso come in questi ambiti lavorativi possa essere vantaggioso l’ausilio degli esoscheletri, dispositivi indossabili che supportano le capacità fisiche dell’operatore riducendo gli effetti delle sollecitazioni muscoloscheletriche (si vedano i dati EMG nella fase verniciatura, in particolare per i valori inerenti alle spalle). Sicuramente ciò riduce la sensazione di fatica e quindi migliora la qualità (e produttività) del lavoro durante le operazioni che richiedono movimenti con braccia alzate.

Tali risultati sono solo parzialmente sorprendenti, dato che gli esoscheletri sono progettati per ridurre la fatica muscolare degli arti superiori e per migliorare la qualità di lavoro facilitando il movimento delle braccia dell’operatore durante l’esecuzione di operazioni specifiche durante la giornata lavorativa.

Per quanto riguarda la componente movimentazione carichi, i dati evidenziano che i dispositivi apportano un beneficio sotto l’aspetto posturale dello scarico della fatica delle braccia quando lavorano in posizioni incongrue (quelle superiori al range articolare accettabile): è doveroso ricordare che fintanto che non verrà certificato da un costruttore che tali dispositivi effettivamente scaricano una percentuale ben precisa anche del peso sollevato, facendo quindi percepire al soggetto che lo utilizza una percentuale in meno di peso, tali attrezzature possono essere considerate solo dei supporti nelle fasi di MMC.

Le parziali differenze tra i dati di laboratorio e i dati raccolti in azienda sottolineano invece l’importanza della formazione dei lavoratori: nella realtà in esame, il giudizio complessivo è incoraggiante, ma una eventuale introduzione degli esoscheletri deve essere accompagnata da un processo di formazione e addestramento adeguati nonché, quando possibile, miglioramenti nel design e riprogettazione delle postazioni di lavoro (human-centered workplaces with integrated exoskeleton).
In quest’ottica, il lavoro qui svolto prevedeva una seconda giornata di test, ma lo stato emergenziale non ne ha concesso la possibilità.

Infine, un’ultima considerazione va fatta sul giudizio soggettivo espresso dai lavoratori che hanno potuto provare gli esoscheletri in una sessione di lavoro. I lavoratori hanno percepito una riduzione dello sforzo e una migliore postura della schiena, a fronte di alcuni disagi dovuti all’ingombro e al peso dell’esoscheletro, a conferma dell’importanza della formazione nonché del coinvolgimento diretto del lavoratore per l’implementazione di questa nuova promettente tecnologia: i lavoratori stessi hanno confermato di essere interessati ad una sperimentazione più a lungo termine.

In definitiva, gli esoscheletri possono comportare un valore aggiunto, in termini di miglioramento e mantenimento di una superiore produttività di ciascun lavoratore, laddove siano correttamente impiegati, e sia previsto il loro precoce coinvolgimento, per stimolare una chiara indicazione individuale al loro uso.