Исследование, опубликованное недавно в журнале Applied Ergonomics, показало, что когда люди носили экзоскелеты при выполнении задач, требующих от них думать о своих действиях, их мозг работал сверхурочно, а их тела соревновались с экзоскелетами, а не работали в гармонии с ними. Исследование показывает, что экзоскелеты могут создать такую нагрузку на мозг, что потенциальная польза для организма сведена на нет.
«Это почти похоже на танцы с очень плохим партнером», – сказал Уильям Маррас, старший автор исследования, профессор интегрированной системной инженерии и директор Института исследования позвоночника при Университете штата Огайо.
«Экзоскелет пытается предугадывать ваши движения, но у него ничего не получается, поэтому вы сражаетесь с экзоскелетом, и это вызывает это изменение в вашем мозгу, которое меняет набор мышц – и может вызвать более высокие нагрузки на вашу нижнюю часть спины, что потенциально приводит к к боли и возможным травмам."
Для исследования ученые попросили 12 человек – шесть мужчин и шесть женщин – многократно поднимать набивной мяч за два 30-минутных сеанса.
На одном из сеансов участники были одеты в экзоскелет. Для другого они не.
Экзоскелет, который крепится к груди и ногам пользователя, разработан, чтобы помочь контролировать осанку и движения во время подъема, чтобы защитить нижнюю часть спины и снизить вероятность травм.
Исследователи использовали инфракрасные датчики для оценки мозговой активности участников и измерили силу, воздействующую на нижнюю часть спины каждого участника во время каждого сеанса.
Они также отслеживали, сколько раз каждый участник смог поднять набивной мяч за каждое занятие.
Затем на отдельных занятиях они попросили тех же участников выполнить ту же задачу – поднять набивной мяч в течение 30 минут на одном занятии с использованием экзоскелета – но добавили мысленную задачу: они попросили участников вычесть 13 из случайного числа. от 500 до 1000 каждый раз, когда они поднимали мяч.
Они обнаружили, что когда участники просто поднимали и опускали мяч, экзоскелет немного уменьшал нагрузку на поясницу участников.
Но когда участникам приходилось мысленно выполнять математические вычисления, поднимая и опуская мяч, эти преимущества исчезли.
По словам Марраса, хотя пользователям экзоскелетов на конвейере, возможно, не придется заниматься математикой в голове, любое психологическое напряжение, такое как психологический стресс или инструкции, которым они должны следовать, может иметь такой же эффект.
«Когда мы смотрели на то, что происходит в мозгу, было больше конкуренции за эти ресурсы в мозгу», – сказал Маррас. "Человек проделывал эти вычисления в уме, но мозг также пытался выяснить, как помочь телу взаимодействовать с экзоскелетом, и это запутало способ, которым мозг задействовал мышцы для выполнения задачи."
Исследователи обнаружили, что когда эти мышцы конкурируют друг с другом, мозг работает менее эффективно и усилие на спине увеличивается.
«Если ваш бизнес тратит сотни или тысячи долларов на каждый экзоскелет, очень высока вероятность, что экзоскелет не приносит пользы вашим сотрудникам», – сказал Маррас.
"Все экзоскелеты неплохие, но люди беспорядочные, и все разные: вы должны использовать экзоскелеты с определенным интеллектом и некоторым пониманием того, что влечет за собой работа."
Это исследование было проведено Исследовательским институтом позвоночника штата Огайо в партнерстве с исследователями из Техасского университета A&M.