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Einsatz von Exoskeletten bei der Pflanzung

Abb. 1: PAEXO Shoulder bei einer Wertästungsstudie

Die Aufforstung kann in einigen Fällen mechanisiert erfolgen, weit überwiegend sind jedoch manuelle Pflanzverfahren notwendig, da Geländeeigenschaften oder technische Ausstattung und Verfügbarkeit mechanisierte Verfahren nicht zulassen.

Für die manuelle Pflanzung stehen mehrere Pflanzverfahren und dazugehörige Arbeitsmittel zur Auswahl. Wie allerdings die meisten Tätigkeiten der Forstwirte sind diese Pflanzverfahren aufgrund monotoner Bewegungsabläufe und statischer Bück- und Haltepositionen körperlich anstrengend. Diese bewegungs- und haltungsbedingte körperliche Anstrengung hat eine erhöhte Belastung des Haltungs- und Bewegungsapparates insbesondere des Rückens der Forstwirte zur Folge, was zu Schmerzen, krankheitsbedingten Ausfällen, Absentismus und Gelenkverschleiß bis hin zur Frühinvalidität führen kann [1–8].

Vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Belastungsreduktion bei körperlich arbeitenden Menschen haben sich in anderen Branchen durch die Anwendung von Exoskeletten ergeben [9–17]. Diese können bereits durch eine Kombination aus rigider Stützarchitektur und flexiblen Gummizügen [9], auch als passive Exoskelette bezeichnet, einzelne Bewegungen und Haltepositionen des Menschen unterstützen und somit Belastungen reduzieren. Da insbesondere die Pflanzverfahren durch einfache Bewegungsabläufe gekennzeichnet sind, lassen sich passive Exoskelette hierfür potenziell sinnvoll einsetzen. Eine signifikante Entlastung des Bewegungs- und Stützapparates ist sehr wahrscheinlich, bisher gibt es jedoch noch keine Erfahrungen zum Einsatz von Exoskeletten in diesem Bereich.

Abb. 2: PAEXO Back bei einer typischen Hebearbeit

Einsatz passiver Exoskelette bei Pflanzverfahren

Das Ziel des an diesem Exkursionspunkt vorgestellten Projektes ist es daher, den Einsatz passiver Exoskelette bei Pflanzverfahren hinsichtlich ihres möglichen Beitrages zur körperlichen Entlastung von Forstwirten zu untersuchen. In vergleichenden Messreihen sollen bei diesem durch Mittel der GEFFA-Stiftung geförderten Projekt zwei Pflanzverfahren, die sich in der Praxis bewährt haben und häufig angewendet werden, mit und ohne Unterstützung des Exoskelettes „PAEXO Back“ der Firma Ottobock betrachtet werden: Bei dem Harzer Pflanzverfahren und dem Hohlspatenverfahren handelt es sich zum einen um ein hauendes und zum anderen um ein stechendes Pflanzverfahren. Mit diesen Verfahren wird eine weite Bandbreite der bei der manuellen Pflanzung vorkommenden körperlichen Belastungen abgedeckt. Dabei gilt das Harzer Pflanzverfahren für skelettreiche und flachgründige Böden als ergonomisch anspruchsvoller als das Hohlspatenverfahren für Pflanzungen auf skelettärmeren Böden.

Neben dem beim Projekt eingesetzten PAEXO Back wird den interessierten Exkursionsbesuchern am Exkursionspunkt auch das „PAEXO Shoulder“ zum Anprobieren und Testen zur Verfügung stehen. Zudem werden die Ergebnisse einer im Jahr 2021 ebenfalls von der GEFFA-Stiftung geförderten Wertästungsstudie mit diesem zur Entlastung bei der Überkopfarbeit konzipierten Exoskelett von Ottobock vorgestellt. Darüber hinaus sind Diskussionen über weitere potenzielle Anwendungsmöglichkeiten von Exoskeletten bei forstlichen Tätigkeiten erwünscht.

Literaturhinweise:

[1] Meier, D. (1999): Ausfallzeiten in der Waldarbeit. Dissertation, Forstwissenschaftliche Fakultät, Albert-Ludwigs-Universität zu Freiburg im Breisgau. [2] Lewark, S. (1990): Arbeitssicherheit und Frühinvalidität bei Waldarbeitern. Forstarchiv, 61:99–102. [3] Hagen, K.B.; Magnus, P.; Vetlesen, K. (1998): Neck/shoulder and low-back disorders in the forestry industry: relationship to work tasks and perceived psychosocial job stress. Ergonomics, 41(10):1510–1518. [4] Rudolph, S. (2013): „Fit im Forst“. Göttingen University Press, Göttingen. [5] Dimou, V, Malesios, C.; Pispa, S. (2020): Monitoring self-reported musculoskeletal symptoms in forestry operations. International Journal of Forest Engineering, 31(2):106–113. [6] Choina, P.; Solecki, L.; GoŹdziewska, M.; Buczaj, A. (2018): Assessment of musculoskeltal system pain complaints reported by forestry workers. Annals of agricultural and environmental medicine: AAEM, 25(2):338–344. [7] Gallis, C (2006): Work-related prevalence of musculoskeletal symptoms among Greek forest workers. International Journal of Industrial Ergonomics, 36(8):731–736. [8] CheŢa, M.; Marcu, M.; Borz, S. (2018): Workload, Exposure to Noise, and Risk of Musculoskeletal Disorders: A Case Study of Motor-Manual Tree Feeling and Processing in Poplar Clear Cuts. Forests, 9(6):300. [9] Ottobock Industrials (26.07.2021): Paexo Shoulder – Das Exoskelett für die Schultern - Ottobock Industrials. https://paexo.com/paexo-shoulder/. Abgerufen am 19.08.2021. [10] Koopman, A.S.; Näf, M.; Baltrusch, S.J.; Kingma, I.; Rodriguez-Guerrero, C.; BabiČ, J.; Looze, M.P. de.; van Dieën, J.H. (2020): Biomechanical evaluation of a new passive back support exoskeleton. Journal of biomechanics, 105:109795. [11] Settembre, N.; Maurice, P.; Paysant, J.; Theurel, J.; Claudon, L.; Kimmoun, A.; Levy, B.; Hani, H.; Chenuel, B.; Ivaldi, S. (2020): The use of exoskeletons to help with prone positioning in the intensive care unit during COVID-19. Annals of physical and rehabilitation medicine, 63(4):379–382. [12] Schmalz, T.; Schändlinger, J.; Schuler, M.; Bornmann, J.; Schirrmeister, B.; Kannenberg, A.; Ernst, M. (2019): Biomechanical and Metabolic Effectiveness of an Industrial Exoskeleton for Overhead Work. International journal of environmental research and public health, 16(23). [13] Koopman, A.S.; Kingma, I.; Faber, G.S.; Looze, M.P. de; van Dieën, J.H. (2019): Effects of a passive exoskeleton on the mechanical loading of the low back in static holding tasks. Journal of biomechanics, 83:97–103. [14] Bosch, T.; van Eck, J.; Knitel, K.; Looze, M. de. (2016): The effects of a passive exoskeleton on muscle activity, discomfort and endurance time in forward bending work. Applied ergonomics, 54:212–217. [15] Baltrusch, S.J.; van Dieën, J.H.; Koopman, A.S.; Näf, M.B.; Rodriguez-Guerrero, C.; BabiČ, J.; Houdijk, H. (2020): SPEXOR passive spinal exoskeleton decreases metabolic cost during symmetric repetitive lifting. European journal of applied physiology, 120(2):401–412. [16] Knitel, K.; van Eck, J.; Bosch, T.; Looze, M. de (2015): Innovatieve rugondersteuning. De effecten van een passief exoskelet op spieractiviteit en volhoudtijd. Tijdschrift voor Human Factors, 40:4–9. [17] Ding, Y.; Galiana, I.; Asbeck, A.T.; Rossi, SMM de, Bae, J, Santos, TRT, Araujo, VL de, Lee, S.; Holt, K.G.; Walsh, C. (2017): Biomechanical and Physiological Evaluation of Multi-Joint Assistance With Soft Exosuits. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering: a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 25(2):119–130.

Exkursionspunkt 09

  • Georg-August-Universität Göttingen
  • Prof. Dr. Dirk Jaeger, Dr. Henrik Brokmeier, Marius Kopetzky
  • GEFFA-Stiftung
  • Arne Sengpiel
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