Промышленный экзоскелет: виды, как работает и где применяют

Промышленным экзоскелетом называют носимое на человеке средство индивидуальной защиты опорно-двигательного аппарата, которое компенсирует и (или) перераспределяет нагрузку на этот аппарат. Так его определил ГОСТ Р 12.4.306-2023. Стандарт отнёс экзоскелеты к средствам защиты «от тяжести физического труда» и вступил в силу 1 ноября 2023 года.

Основная функция устройства по стандарту одна: компенсировать и перераспределять статические и динамические нагрузки. Сервисная функция нужна только для того, чтобы настраивать, регулировать и контролировать основную.

Задача у экзоскелета скромнее, чем в кино. «Норникель», который применяет экзоскелеты на своих предприятиях, пишет, что разработчикам не ставят цель научить работника легко поднимать центнер груза. Экзоскелет должен облегчить повседневный труд и снизить нагрузку на организм. Груз по-прежнему поднимает человек, а устройство забирает часть усилия или помогает удерживать позу.

Стандарт не распространяется на корсеты, ортезы и другие медицинские изделия, на медицинские и военные экзоскелеты, а также на экзоскелеты пожарной охраны и спасательных подразделений. Поэтому реабилитационный экзоскелет для пациента и экзоскелет для склада подчиняются разным документам, даже если внешне похожи.

В энциклопедии «АзатРоботикс» экзоскелет стоит в разделе «промышленные роботы и оборудование для роботизации», но по назначению он отличается от робота. ГОСТ Р 60.0.0.4-2023, идентичный ИСО 8373:2021, приводит экзоскелет без привода как пример робототехнического устройства, то есть механизма, у которого нет всех характеристик робота. Носимый робот в том же стандарте назван конструктивной разновидностью роботов наряду с манипулятором и мобильной платформой.

На практике разница проста. Робот забирает операцию у человека. Экзоскелет оставляет операцию человеку и снимает с него часть нагрузки.

Любой промышленный экзоскелет перекладывает часть усилия с перегруженного участка тела на каркас, более сильные мышцы или привод. Модели различаются тем, откуда берётся помогающая сила: из накопителя энергии, из привода или из лебёдки на каркасе.

Пассивный экзоскелет работает механически. В Paexo Back компании Ottobock нагрузка, как у рюкзака, опирается на плечи и через каркас передаётся на бёдра. Накопитель энергии запасает её при наклоне и отдаёт при подъёме. Механический блок на уровне бёдер отличает наклон от ходьбы и при ходьбе отключается, а силу поддержки плавно меняют поворотной ручкой.

По данным Ottobock, Paexo Back разгружает поясничный отдел при подъёме до 25 кг, а задумывался он как механическая система, которая не уступает экзоскелету с приводом. Пассивные X-Rise, которые использует «Норникель», устроены похоже: механизмы сгибания и разгибания перенаправляют нагрузку на мышцы ног, а весит такой экзоскелет 2–3 кг.

В активном экзоскелете внешний источник энергии питает основную функцию. German Bionic заявляет, что Apogee ULTRA помогает поднимать до 36 кг, поддерживает при ходьбе и облегчает работу в наклоне. Под пользователя модель подстраивается с помощью машинного обучения, а новые функции получает обновлениями по воздуху.

Сложнее всего в активной системе понять, какое движение задумал человек, чтобы привод помогал плавно. Авторы обзора промышленных экзоскелетов 2016 года ставят распознавание намерения в один ряд с другими техническими проблемами, которые тормозят внедрение.

У ExoHeaver Active Electric, который «Норникель» разрабатывал с 2019 года вместе с НТЦ «Рокад» и курской компанией «ЭкзоМед», приводов в каркасе нет. Груз поднимает лебёдка с электроприводом от аккумулятора. Работник выпускает тросы, приседает, закрепляет груз и встаёт, а лебёдка поднимает груз не выше уровня груди. Управляют ею кнопками пульта, и в это время на экзоскелете горит световая индикация, чтобы «нагруженного» человека было сразу видно.

Датчик не даёт лебёдке работать с грузом тяжелее 60 кг. Причина не в мощности: слишком большая тяжесть может перевесить человека.

Термины на рынке расходятся со стандартом. По ГОСТ полуактивный экзоскелет тратит внешнюю энергию только на сервисные функции. «Норникель» же называет полуактивными, или активно-пассивными, экзоскелеты со вспомогательным электроприводом. Так что класс конкретной модели сверяют по документации изготовителя, а не по названию в каталоге.

ГОСТ Р 12.4.306-2023 классифицирует промышленные экзоскелеты по трём признакам: какую область тела они защищают, от какой нагрузки и как используют внешний источник энергии.

Подробно устройство разобрано на отдельных страницах: пассивный экзоскелет и активный экзоскелет. Ниже главное различие на примерах конкретных моделей.

Разница в массе заметная: 2–3 кг у пассивной X-Rise против 22 кг у ExoHeaver Active Electric, то есть в 7–11 раз. Взамен лебёдка ExoHeaver рассчитана на груз до 60 кг, а пассивный Paexo Back по данным производителя разгружает поясницу до 25 кг. Выбор между ними упирается в то, сколько весит груз и как долго работник ходит в устройстве.

Когда одно изделие защищает несколько зон, например спину и плечи, ГОСТ относит его к комбинированным. Модульным промышленным экзоскелетом называют конструкцию, которую собирают из отдельных блоков под нужные зоны тела. Ottobock, например, выпускает отдельные изделия под зоны: Paexo Shoulder и Paexo Neck для работы над головой, Paexo Thumb и Paexo Wrist для большого пальца и запястья.

Важно и то, какая нагрузка. Когда работник стоит в наклоне у стеллажа, нагрузка в основном статическая, а когда перекладывает короба, динамическая. Стандарт различает экзоскелеты для каждого случая.

Экзоскелет ставят туда, где работа ручная и тяжёлая, а передать её машине пока нельзя или нерационально. Основные сценарии из источников этой страницы собраны в таблице.

На складе экзоскелет закрывает ручные операции, до которых не дошла автоматизация. Ottobock в пресс-релизе о Paexo Back называет погрузку и выгрузку грузовиков с посылками работой, которая нагружает спину. Саму модель компания разрабатывала вместе с логистами и работниками складов и сортировочных центров.

На реальном складе результат вышел скромным, но измеримым. В полевом исследовании 2025 года десять комплектовщиков, которые не меньше четырёх недель работали в мягком поясничном экзоскелете CORFOR, полтора часа собирали заказы с ним и без него. Активность мышц, выпрямляющих позвоночник, снизилась на 7,5 %, кинематика корпуса не изменилась, а сам экзоскелет работники приняли благосклонно.

Какие складские операции уже берут на себя машины, разобрано на странице о роботизации склада.

Промышленные экзоскелеты для грузчиков рассчитаны на повторяющийся подъём коробов, мешков и тары с пола и на поддон. Как подбирать модель под массу груза и высоту укладки, разобрано на отдельной странице «экзоскелет для грузчиков».

«Норникель» использует на своих предприятиях два вида экзоскелетов: полуактивные со вспомогательным электроприводом и пассивные. Выбор компания объясняет условиями. Она противопоставляет ровному складу горно-металлургическое производство: в шахтах с узкими проходами, спусками и подъёмами гибкость человеческого тела ничем не заменить, поэтому нагрузку снимают экзоскелетами. Активно-пассивную модель на 60 кг показали премьер-министру на Надеждинском комбинате в 2023 году.

Плечевые экзоскелеты надевают для работы над головой и для подъёма, когда перегружается плечевой пояс. В исследовании 2021 года четверо промышленных рабочих испытывали пассивные ShoulderX и Skelex и на участке поднимали лобовые стёкла массой 13,1 и 17,0 кг. Активные модели производители тоже адресуют широкому кругу отраслей: German Bionic называет для Apogee ULTRA логистику, производство, строительство, обработку багажа и здравоохранение.

Обзор 2016 года в журнале Ergonomics нашёл 40 публикаций о 26 промышленных экзоскелетах, из них 19 активных и 7 пассивных. Все пассивные модели из обзора поддерживали поясницу и снижали активность мышц спины на 10–40 % при подъёме и статическом удержании груза. У активных экзоскелетов, по данным авторов, активность мышц падала до 80 %.

Обновлённый систематический обзор 2021 года собрал 13 исследований активных и 20 исследований пассивных поясничных экзоскелетов. Испытывали их в основном в лаборатории и на здоровых молодых мужчинах. В целом снижались активность мышц спины, пиковый момент в сегменте L5/S1 и сжатие позвоночника, а выносливость при подъёме и статическом наклоне росла. Там, где нужна ловкость, работать становилось труднее, а удовлетворённость пользователей авторы оценили как умеренную.

Разрыв между лабораторией и цехом хорошо виден на плечевых моделях. В изолированных задачах ShoulderX и Skelex снижали активность верхней трапециевидной мышцы до 46 %, а при подъёме лобовых стёкол на реальном участке только до 26 %. Авторы делают вывод, что эффект экзоскелета зависит от задачи. Прежде чем внедрять модель, они советуют замерить углы в суставах на рабочем месте и пилотно испытать экзоскелет на самом участке.

У поясничных моделей картина похожая. Авторы обзора 2021 года отдельно пишут, что отрасли не хватает полевых исследований с настоящими промышленными работниками. А в складском исследовании, о котором шла речь выше, активность мышц упала всего на 7,5 %.

По данным обзоров, экзоскелет даёт два прямых эффекта: ниже активность мышц спины и выше выносливость при подъёме и статическом наклоне. Производители добавляют к этому свои цифры. German Bionic сообщает, что у компаний, которые используют её экзоскелеты, больничных стало на 31 % меньше. Цифру дал сам производитель, а независимой проверки в источниках статьи нет, поэтому считать по ней эффект на своём участке не стоит.

Экзоскелет не меняет ни массу груза, ни число подъёмов, а тяжесть труда оценивают в том числе по ним. Гигиеническое руководство Р 2.2.2006-05 задаёт для мужчин предельную массу груза при постоянном подъёме и суммарную массу, которую работник перемещает за каждый час смены. Методика специальной оценки условий труда 2023 года (приказ Минтруда № 817н) для подъёма с пола повторяет те же пороги: 100, 435 и 600 кг в час.

Простой расчёт ниже показывает, где кончаются возможности человека, даже если на нём экзоскелет.

Из расчёта следуют два вывода. Иногда достаточно поднять место захвата: подставка или подъёмный стол вдвое увеличивают допустимую массу за час, потому что с рабочей поверхности норма выше, чем с пола. А если участку нужен поток выше нормы на одного человека, экзоскелет не поможет, и выбирать придётся между вторым работником и машиной.

Экзоскелет встраивают в процесс, не перепланируя участок: его надевает тот же работник. Автоматизацию приходится проектировать и запускать, зато она снимает операцию с человека целиком. Короба на поддон укладывает паллетайзер, лёгкие детали рядом с людьми перекладывает кобот.

Сравнить затраты на оба пути помогает калькулятор окупаемости роботизации.

Подбирать экзоскелет начинают не с каталога, а с участка. Порядок ниже опирается на нормы тяжести труда и выводы исследований, приведённых выше.

1. Груз и поток. Взвесить самый тяжёлый груз и посчитать подъёмы за час. Если масса или суммарный поток выходят за допустимый класс, одного экзоскелета мало: это видно из расчёта выше.
2. Поза и наклоны. Посчитать вынужденные наклоны корпуса больше 30° за смену. По Р 2.2.2006-05 до 50 наклонов соответствуют оптимальному классу, 51–100 допустимому, больше 100 вредному. ЕТН прямо называют наклоны больше 30° среди поводов выдать экзоскелет.
3. Зона и тип нагрузки. Определить, что перегружено: поясница, плечи или ноги, и какая нагрузка преобладает, статическая или динамическая. От этого зависит класс модели по ГОСТ.
4. Углы в суставах и пилот. Насколько помогает пассивная модель, зависит от углов в суставах, поэтому их замеряют на рабочем месте и проводят пилот. Производители такие испытания предлагают: в 2020 году Ottobock сопровождала тесты Paexo Back на складах клиентов, помогала выбрать рабочие места и обучить сотрудников.
5. Мнение работников. Авторы обзора 2021 года оценили удовлетворённость пользователей как умеренную, а в складском исследовании 2025 года экзоскелет приняли благосклонно. Экзоскелет, который снимают через час, нагрузку не снижает.
6. Документы. Запросить у поставщика документы о соответствии и эксплуатационную документацию. Нормы выдачи на год определяет изготовитель, а обязательной сертификации по ТР ТС 019/2011 для экзоскелетов нет.

В России экзоскелет формально признан средством индивидуальной защиты. ГОСТ Р 12.4.306-2023 закрепил классификацию и термины. Единые типовые нормы выдачи СИЗ, утверждённые приказом Минтруда России от 29.10.2021 № 767н, включили промышленные экзоскелеты в группу 9 «Опасность физических перегрузок» как СИЗ, которые выдают дополнительно по результатам оценки профессиональных рисков.

Экзоскелет по нормам выдают, когда работник прикладывает чрезмерные усилия при подъёме и перемещении предметов, повторяет стереотипные движения, держит статические нагрузки или работает в неудобной позе, в том числе наклоняется больше чем на 30°. Сколько экзоскелетов выдавать на год, определяют документы изготовителя.

Узкое место в сертификации. Экзоскелетов нет в перечне СИЗ, которые проходят обязательное подтверждение соответствия по ТР ТС 019/2011, и их не добавили изменения № 2, принятые решением Совета ЕЭК от 13 марта 2026 года № 40. В статье 2023 года ОЛИМПОКС сообщал о проекте Минтруда, по которому экзоскелеты включались в этот перечень как прочие СИЗ.

При этом статья 221 Трудового кодекса и Правила обеспечения работников СИЗ (приказ Минтруда № 766н) обязывают работодателя выдавать СИЗ, прошедшие подтверждение соответствия. Одно с другим не сходится. Ассоциация «СИЗ» в сентябре 2026 года назвала это «правовым вакуумом»: по её оценке, работодатель не может легально приобрести и выдать экзоскелет как СИЗ. Ассоциация предлагает гармонизировать национальные нормы с актами ЕАЭС.

За рубежом стандарты для экзоскелетов готовит комитет ASTM F48, созданный в 2017 году. Он занимается промышленными, аварийно-спасательными, медицинскими, военными и потребительскими применениями, пассивными и активными системами. NIST относит к стандартам, связанным с экзоскелетами, и ISO 13482 о безопасности роботов персонального ухода.

Российский экзоскелет ExoHeaver Active Electric «Норникель» разработал вместе с НТЦ «Рокад» и курской компанией «ЭкзоМед».

Для ориентира по цене: пассивный Paexo Back в 2020 году стоил 5 900 евро или сдавался в лизинг от 69 евро в месяц.

Активные модели обрастают электроникой. German Bionic подстраивает Apogee ULTRA под пользователя с помощью машинного обучения, обновляет функции по воздуху и показывает в приложении шаги, поднятый вес и время работы. Последние образцы ExoHeaver получили бортовой компьютер и датчики, которые измеряют содержание оксида серы и хлора в воздухе, освещённость и температуру. Экзоскелет становится ещё и носимым датчиком рабочего места.

Спрос подталкивает демография. Ottobock и German Bionic связывают интерес к экзоскелетам с нехваткой персонала и старением работников, а «Норникель» пишет, что за последние 5 лет отрасль быстро развивается. Подтягиваются и нормы. Ассоциация «СИЗ» добивается, чтобы экзоскелеты признали в документах ЕАЭС, а в комитете ASTM F48 стандарты разрабатывают и поддерживают шесть технических подкомитетов.

Короткую историю отрасли видно по датам. Ottobock занимается эргономичными решениями для промышленности, логистики и торговли с 2012 года, а комитет ASTM F48 по стандартам появился в 2017 году. В России отрасль оформилась позже: массовое производство началось в 2021 году, в том же году Минтруд утвердил единые нормы выдачи СИЗ с экзоскелетами, а в 2023 году вступил в силу профильный ГОСТ.

• Груз не становится легче. Экзоскелет перераспределяет нагрузку, но масса груза и число подъёмов остаются прежними, а тяжесть труда оценивают в том числе по ним.
• На участке эффект слабее, чем в лаборатории. Большинство исследований поясничных моделей шло в лаборатории на здоровых молодых мужчинах. Плечевые модели в изолированных задачах снижали активность трапециевидной мышцы до 46 %, а на участке только до 26 %.
• Побочные эффекты. У части испытуемых росла активность мышц живота и ног, менялись углы в суставах, а в задачах, где нужна ловкость, производительность падала.
• Масса и комфорт. Внедрять экзоскелеты мешают дискомфорт, масса устройства и то, что оно не совпадает с анатомией. Активно-пассивный ExoHeaver Active Electric весит 22 кг.
• Предел по грузу. Лебёдка ExoHeaver не работает с грузом тяжелее 60 кг, потому что тяжёлый груз может перевесить человека.
• Эффект зависит от задачи. Насколько помогает пассивная модель, зависит от углов в суставах, поэтому её подбирают, когда замерили углы и провели пилот на конкретном участке.
• Правовой статус. Экзоскелеты признаны СИЗ, но не входят в перечень обязательного подтверждения соответствия по ТР ТС 019/2011. Ассоциация «СИЗ» называет это правовым вакуумом.