Aktiivisen yläraaja-eksoskeletonin soveltuvuus rakennusalalle

Abstract

Rakennusalalla työskentelee päivittäin tuhansia ammattilaisia, joiden työtehtävien suorittamiseen vaaditaan jatkuvaa työskentelyä kädet koholla. Tällaiset työskentelyasennot kuormittavat erityisesti niska-hartiaseudun ja yläraajojen lihaksia, joiden jatkuvalla rasittamisella on tutkitusti suora yhteys sairaspoissaoloihin ja ennenaikaisiin työkyvyttömyyseläkkeisiin. 2020-luvulla yhdeksi potentiaalisimmista vaihtoehdoista keventää tällaisissa työasennoissa työskentelyä on noussut eksoskeletonit eli ulkoiset tukirangat, jotka keventävät lähes neljänneksellä lihaksiin kohdistuvaa kuormitusta.

Opinnäytetyössä selvitettiin aktiivisen yläraaja-eksoskeletonin soveltuvuutta rakennusalan tehtäviin käyttäjäkokemusten perusteella. Tutkimuksen kohteena oli saksalaisen sähkötyökaluvalmistaja Festoolin lokakuussa 2023 markkinoille tuoma ExoActive, joka on ensimmäinen aktiivinen yläraaja-eksoskeleton. Erona aiemmin saatavilla olleisiin passiivisiin yläraaja-eksoskeletoneihin on laitteen toiminnan perustuminen Festoolin 18 volttiseen akkuun ja siitä saata-vaan energiaan, kun passiivisissa laitteissa ei ole erillistä virtalähdettä ja toiminta perustuu mekaaniseen energiaan.

Opinnäytetyö toteutettiin yhteistyössä Festool Suomi Oy:n kanssa, joka tarjosi testilaitteen käyttäjäkokeiluja varten. Testaajat käyttivät päivän verran ExoActive-laitetta, minkä jälkeen laitteen käytöstä kerättiin palaute työterveyslaitoksen (TTL) laatiman käytettävyyskyselyn perusteella. Tulosten perusteella ExoActive soveltui kaikkiin testaajien työtehtäviin heikosti tai ei lainkaan. Yleisin syy heikkoon soveltuvuuteen oli laitteen paino ja siitä johtuva rasitus. Laitteen raskaudesta kertoo laitteesta saatavan hyödyn ja laitteen painon suhde, joka on korkeimmillaankin vain 32 prosenttia, kun kilpailevilla passiivisilla laitteilla sama luku vaihtelee laitteen mukaan 250–360 prosentissa.

Tulokset antavat tärkeää palautetta tulevien laitteiden kehittämisen suhteen, kun kyseessä on vasta ensimmäinen Festoolin julkaisema eksoskeleton. Opinnäytetyössä on soveltuvuustutkimuksen ohella esitelty tällä hetkellä Suomessa saatavilla olevat eksoskeletonit. Tämän tavoitteena on lisätä tietoisuutta vaihtoehtojen monipuolisuudesta ja mahdollisuudesta keventää työskentelyä monissa eri tehtävissä.

In the construction industry, thousands of professionals work daily in tasks that require continuous overhead activities. Such working positions particularly strain the neck, shoulder, and upper limb muscles, with continuous strain having a direct link to sick leaves and premature retirement due to disability. In the 2020s, exoskeletons, i.e. external support frames, have emerged as one of the most promising options to lighten the strain in these working positions, reportedly reducing the load on muscles by nearly a quarter according to previous studies.

This thesis aimed to assess the suitability of an active upper-limb exoskeleton for construction tasks based on user experiences. The focus was on ExoActive, the first active upper-limb exoskeleton introduced by the German power tool manufacturer Festool in October 2023. Unlike previously available passive exoskeletons that operate on mechanical energy without an external power source, ExoActive is powered by Festool's 18-volt battery.

The study was conducted in collaboration with Festool Finland Oy, which provided the test device for user trials. Testers used the ExoActive device for a day, after which feedback was collected based on a usability survey by the Finnish Institute of Occupational Health (FIOH). The results indicated that ExoActive was poorly suited or not suited at all for all tested tasks, primarily due to the device's weight and the resulting strain. The benefit-to-weight ratio of the device was at best only 32 %, whereas competing passive devices report ratios between 250–360 %.

The results provide valuable feedback for the development of future devices, as this is only the first exoskeleton released by Festool. Besides assessing suitability, the thesis also presents currently available exoskeletons in Finland. The goal is to increase awareness of the diversity of options available and the potential to lighten strain in various tasks.