Innovation des Monats: Exoskelette

Von schweren Prototypen zur leichten Sensorik

Die Idee einer externen Kraftverstärkung ist nicht neu. Schon 1890 patentierte der russische Ingenieur Nicholas Yagn eine Geh- und Laufhilfe auf Basis von Druckgas.

In den 1960er Jahren folgte General Electric mit dem „Hardiman“, einem mächtigen Ganzkörper-Prototyp. Mit knapp 680 Kilogramm Eigengewicht war das System in der Praxis jedoch unsteuerbar.

Heute unterscheidet man in zwei Bauarten

Passive Systeme: Sie arbeiten rein mechanisch mit Federn oder Gasdruckdämpfern. Beim Bücken oder Senken der Arme speichern sie Energie und geben sie beim Aufrichten oder Arbeiten über Kopf wieder ab. Sie sind leicht, robust und wetterfest.

Aktive Systeme: Hier übernehmen Elektromotoren, Hydraulik und Sensoren die Arbeit. Die Sensorik misst Muskelspannungen oder Winkel in Echtzeit und schaltet Motoren, bzw. die Hydraulik, gezielt zu, um extra Kraft einzuspeisen.

Exoskelette in der Medizin

In der Rehabilitation sind aktive Gehhilfen mehr als nur technische Experimente. Sie fangen Impulssignale ab, die der Körper über die Haut abgibt und übersetzen sie in (Geh-) Bewegungen. Das hilft beispielsweise Querschnittgelähmten und Schlaganfallpatienten dabei, komplexe Bewegungsabläufe neu im Gehirn zu trainieren. Gleichzeitig verlagert sich der Einsatz immer stärker auf das medizinische Fachpersonal selbst: Bei stundenlangen Operationen stützen spezielle Oberkörper-Exoskelette die Rumpfmuskulatur der Chirurgen. Das verhindert Zitterbewegungen durch Ermüdung und schützt die Ärzte vor Haltungsschäden. Auch in der stationären Pflege entlasten die Systeme beim täglichen Umlagernschwerer Patienten.

Exoskelette in Logistik und Industrie

Wo im Schichtbetrieb dauerhaft schwere Lasten getragen werden, können passive Exoskelette die Mitarbeiter unterstützen. Beim Entladen von Containerfracht reduzieren sie die Belastung. In der Automobilfertigung entlasten sie beispielsweise die Schulterpartien bei monotonen Über-Kopf-Montagen am Fließband.

Neben den beiden genannten Beispielen, sprich im medizinischen und logistischen Bereich, gibt es noch viele weitere Anwendungsfelder von Exoskeletten, beispielsweise auch im Handwerk.

Fazit und Ausblick

Künftige aktive Systeme nutzen KI-Algorithmen, um Bewegungsabläufe in Echtzeit vorauszuahnen. Parallel gewinnen sogenannte „Exosuits“ an Bedeutung: textile, flexible Anzüge, die durch elastische Züge unterstützen, ohne die Bewegungsfreiheit durch feste Rahmen zu beeinträchtigen.

Wichtig dabei ist das richtige Verständnis der Technologie: Exoskelette sind keineswegs dafür gedacht, den Menschen durch endlose Leistungssteigerung bis ans Lebensende im Job zu halten oder Arbeitskräfte zu ersetzen. Sie dienen als moderne Schutzausrüstung, um die Gesundheit der Beschäftigten zu bewahren und den Körper vor gesundheitlichem Verschleiß zu schützen.