Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/ottobock-wie-ein-exoskelett-die-arbeit-erleichtert-1901-139053.html    Veröffentlicht: 31.01.2019 12:09    Kurz-URL: https://glm.io/139053

Ottobock

Wie ein Exoskelett die Arbeit erleichtert

Es verleiht zwar keine Superkräfte. Bei der Arbeit in unbequemer Haltung zum Beispiel mit dem Akkuschrauber unterstützt das Exoskelett Paexo von Ottobock aber gut, wie wir herausgefunden haben. Exoskelette mit aktiver Unterstützung sind in der Entwicklung.

Das Anlegen ist einfach, nur wenig komplizierter als einen Rucksack aufzusetzen: Die Arme werden durch zwei Schultergurte gesteckt, ein Tragegurt wird am Bauch geschlossen. Jetzt noch die die beiden Oberarme auf die Armschalen legen - und schon hängen die Arme auf Schulterhöhe. Mit sanftem Druck lassen sie sich nach unten drücken, bei leichtem Anheben zieht es sie wieder nach oben. Es fühle sich an, als ob die Arme im Wasser schwebten, hatte Sönke Rössing vor dem Anlegen gesagt. Stimmt.

Paexo (gesprochen: Pa-exo) ist ein Exoskelett, das das deutsche Unternehmen Ottobock - eigentlich bekannt für seine Prothesen - in Zusammenarbeit mit Volkswagen entwickelt hat, und Rössing ist der Leiter des Projekts. "Das Exoskelett haben wir erfunden für Menschen, die über Kopf und über Schulter arbeiten müssen", sagt Rössing im Gespräch mit Golem.de.

"Das ist anstrengend. Das Paexo dient dazu, dass sie über Stunden ermüdungsfrei über Kopf, über Schulter arbeiten können." Es nimmt über die Armschalen das Gewicht der Arme und eines Werkzeugs auf und leitet es über ein Gelenk und Expander auf die Hüfte - ähnlich wie der Bauchgurt das Gewicht eines Rucksacks auf die Hüfte bringt.

"Dadurch haben Sie kein Gewicht und keine Last in der Schulter, keins im Rücken, sondern es wird alles in die Hüfte abgeführt", sagt Rössing und drückt mir einen schweren Ständer aus Metall in die Hand. Aber es summen keine Motoren und verhelfen mir zu Superkräften. Der Effekt ist zwar spürbar, das Ding ist aber immer noch ziemlich schwer. Das Paexo macht keinen Herkules aus mir, der mit Exoskelett plötzlich mit Leichtigkeit ein Vielfaches dessen hebt, was ich sonst schaffe. Dazu sei Paexo nicht da, sagt Rössing, und überhaupt sei so etwas ziemlich ungesund.

Das System ist passiv. Das Geheimnis ist ein Elastomer, den Ottobock entwickelt hat: Er speichert die körpereigene Energie und entlastet den Körper. "Das war letztlich ein wesentlicher Teil der Entwicklungsarbeit: dieses Zusammenspiel der Armposition in der Höhe, aber auch in den verschiedenen anderen Winkeln in Verbindung zu bringen mit der Beschaffenheit der Elastomere", erklärt Rössing.

Besser geht es bei Versuch Nummer zwei: Ich balanciere auf einer Leiter und tue so, als drehte ich mit einem Akkuschrauber eine Schraube in einen Träger über meinem Kopf. Eine höchst unbequeme Haltung, bei dem ein Untrainierter sehr schnell ermüdet. Sie wird nicht umsonst zu den Zwangshaltungen gerechnet, ist also nicht natürlich. Mit dem Paexo hingegen wird das deutlich bequemer. Jetzt macht sich der Zug der Arme nach oben positiv bemerkbar: Das Gewicht der Arme - sie machen etwa zehn Prozent des Körpergewichts aus - in Kombination mit dem Schrauber ist weniger spürbar.

Das Exoskelett soll Verletzungen vorbeugen

Das Paexo dient der Lebensqualität der Arbeiter: "Sie haben einen entspannteren Feierabend, und langfristig schützt es ganz konkret ihre Schulter vor dauerhaften Verletzungen", erläutert Rössing. Die zieht diese Zwangshaltung fast zwangsläufig nach sich: Die Belastungen im Schulterband können beispielsweise zu Entzündungen führen, einer Kalkschulter, dem Impingement-Syndrom sowie Abnutzungserscheinungen, also Arthrose.

Es geht aber auch um die Qualität der Arbeit, etwa wenn über Kopf gelötet oder geschweißt werden soll: Die erste Naht ist noch schnurgerade, die zweite auch noch. Aber irgendwann wird es sehr schwer, das Werkzeug mit derselben Präzision und ohne abzusetzen zu führen. Und natürlich auch um die Quantität: Wer länger fit ist, hält länger den Takt.

Und der ist hoch: Bei Volkswagen (VW) muss ein Arbeiter in 90 Sekunden über Kopf einen Kabelbaum in die Heckklappe des VW Golf einziehen - acht Stunden lang, jeden Tag. Den Alltag für diese Arbeiter einfacher zu gestalten - das war vor einigen Jahren das Ziel bei VW. Dafür suchten die Verantwortlichen einen Partner, der dabei helfen kann.

Viele Einsatzmöglichkeiten

Ottobock habe seit 100 Jahren Erfahrung in Biomechanik und Orthopädietechnik und sei dafür bekannt. Zudem seien beide Unternehmen praktisch Nachbarn - so sei VW 2012 an Ottobock herangetreten, um gemeinsam eine Lösung zu entwickeln und die Arbeiter zu entlasten. Nach mehreren Jahren Entwicklungsarbeit ist das Paexo herausgekommen.

Das Paexo passt nur auf den ersten Blick nicht in das Produktportfolio des Unternehmens, das unter anderem bekannt für High-Tech-Prothesen ist, mit denen Athleten bei den Paralympics um Medaillen kämpfen. "Wir kommen aus der Orthopädie-Technik - das ist Prothetik und Orthetik", erklärt Rössing. "Orthesen sind Exoskelette für Menschen mit Bewegungseinschränkungen, nach einem Schlaganfall zum Beispiel. Wir haben dieses Wissen genutzt und angewendet auf Menschen in Arbeit, um diese gesund zu erhalten."

Eigentlich für die VW-Arbeiter entwickelt, habe sich gezeigt, dass es für das Paexo eine Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten gebe: In Textilfabriken etwa nutzten es Arbeiter, um Spindeln einzuhängen, in einer Schokoladenfabrik, um die Verpackungsmaschinen mit Folienrollen zu bestücken. "In der Luftfahrtindustrie passiert fast alles unten: unter der Tragfläche, unter dem Rumpf, in der Kabine", zählt Rössing auf. Als neuen Markt hat Ottobock das Baugewerbe entdeckt, wo viel unter der Decke gearbeitet wird. Selbst die Medien finden Gefallen am Exoskelett: Ein Fernsehsender erleichtert den Tonleuten damit das Halten der schweren Mikrofonangel.

Auch im medizinischen Bereich kann es eingesetzt werden: So soll es in Zukunft Schlaganfallpatienten helfen, ihre Bewegungsfreiheit zurückzuerlangen. Das Paexo kann sie bei der Armbewegung unterstützen. Indem sie Arme bewegen, wird das Gehirn stimuliert, Nervenbahnen zu rekonstruieren. Eine andere Möglichkeit ist, Patienten nach einem Bandscheibenvorfall in der Halswirbelsäule wieder zurück an ihren Arbeitsplatz zu bringen.

Bei VW ist das Paexo in der slowakischen Hauptstadt Bratislava seit 2017 im Einsatz. Doch Ottobock ist nicht das einzige Unternehmen, das an solchen Systemen arbeitet. Das Schweizer Unternehmen Noonee hat ebenfalls zur Unterstützung vom Industriearbeitern ein passives Exoskelett entwickelt: Der Chairless Chair, den wir 2017 auf der Hannover Messe ausprobiert haben, besteht aus Schienen, die an Beine geschnallt werden und zwei Schultergurten, und er ermöglicht, sich - wie der Name schon sagt - ohne einen Stuhl hinzusetzen.

Aber auch der Chairless Chair ist ein passives System, das lediglich den Träger unterstützt, indem es ihm sein eigenes Gewicht abnimmt. Von Superkräften auch hier keine Spur. Wie aber sieht es mit Roboteranzug aus, der jeden Leptosomem zum Schwerathleten macht?

Aktive Exoskelette

Auch solche Systeme sind auf dem Markt - wenn auch nicht unbedingt in dem Format: Das schwedische Unternehmen Bioservo etwa baut die Ironhand, einen Greifassistenten, der einem Menschen einen festeren Griff verleiht.

Entwickelt wurde die eiserne Hand von der US-Raumfahrtbehörde Nasa und General Motors. Sie war ein Seitenprodukt des humanoiden Roboters Robonaut 2, den die Nasa für einige Jahre auf der Internationalen Raumstation eingesetzt hat. Wie das Paexo ist auch die Ironhand in erster Linie dazu gedacht, Arbeiter vor Erkrankungen des Bewegungsapparats zu bewahren.

Exoskelette für schwere Lasten, die dauerhaft getragen werden, sind anders aufgebaut: Hohe Gewichte müssten in den Boden abgeleitet werden, sagt Rössing. Aber auch ein solches System muss nicht aktiv sein, wie das Ekso Works Industrial Exoskeleton des US-Unternehmens Ekso Bionics zeigt: Es besteht aus einer Struktur mit Beinschienen mit Füßen und einer Stütze für den Oberkörper. Es leitet das Gewicht eines Werkzeugs, das am Exoskelett befestigt werden kann, über Sprungfedern und die Schienen in den Boden.

Aktive Exoskelette werden beispielsweise für therapeutische Zwecke eingesetzt, wie etwa das EksoGT des US-Unternehmens Ekso Bionics oder der ReWalker des israelischen Unternehmens ReWalk Robotics. Diese Systeme sind dazu gedacht, Gelähmte wieder gehen zu lassen.

In Berlin gibt es eine medizinische Einrichtung, das Walk Again Center, wo Patienten mit motorischen Einschränkungen, etwa durch eine Verletzung der Wirbelsäule infolge eines Schlaganfalls oder Schädel-Hirn-Traumas, unter anderem mit Hilfe von Exoskeletten wieder laufen lernen. Die Mediziner um Alexey Grinchenko setzen dafür unter anderem das System Hybrid Assistive Limb (HAL), das von dem japanischen Unternehmen Cyberdyne entwickelt wurde.

Aktive Exoskelette sind noch unhandlich und schwer

HAL kann in der Medizin eingesetzt werden. Die Japaner denken aber auch an einen Einsatz in der Industrie. Vor einigen Jahren etwa haben sie eine Version für den Einsatz im zerstörten Atomkraftwerk Fukushima gebaut. Aber an diesem System zeigt sich auch der Nachteil solcher Systeme: Sie sind unhandlich, die Motoren und Akkus schwer.

Die Systeme, die Ottobock in absehbarer Zeit auf den Markt bringen wird, seien noch alle passiv. Doch entwickle das Unternehmen bereits aktive und semiaktive Systeme. Letztere lassen sich über Apps fernsteuern: Gewicht und Größe, Tätigkeit und Gewicht des Werkzeuges werden vorgegeben, und das Paexo stellt sich auf Mensch und Arbeitssituation ein.

Der Fortschritt in den Bereichen Aktorik und Akkus sei rasant, sagt Rössing. "Wir sind noch nicht zufrieden mit dem, was wir sehen, für ein fertiges Produkt. Aber die Zukunft wird das bringen, sowohl semiaktive Systeme als auch aktive Systeme." Mal sehen, ob die Herkules-Kräfte verleihen.  (wp)


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