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Das Exoskelett Paexo von Ottobock entlastet bei Tätigkeiten mit erhobenen Armen
Das Exoskelett Paexo von Ottobock entlastet bei Tätigkeiten mit erhobenen Armen
© OTTOBOCK

EXOSKELETTE: DIE MENSCH-MASCHINE

05.11.2019

Am Körper getragene Schutzsysteme sollen die Arbeitswelt gesünder machen, aber ob sie wirklich jenes Wundermittel sind, als das sie von ihren Befürwortern gesehen werden, ist micht abschließend zu beantworten.

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Einfach einen Anzug überstreifen und mit Superkräften arbeiten, wer hätte das nicht gerne? Hollywoodfilme wie „Iron Man“ lassen uns schon seit langem von solchen Halb-Mensch-Halb-Roboter- Anzügen träumen. Und die deutsche Band Kraftwerk sang schon 1982 von der „Mensch-Maschine“. Was aber vor bald vier Jahrzehnten noch eine utopische Zukunftsvision war und in Hollywood zum Science- Fiction-Genre gehört, ist mittlerweile in Form von Exoskeletten in der Realität angekommen. Die mögen zwar etwas unspektakulärer als der Iron-Man-Anzug sein, könnten aber schon bald für eine Revolution in der Arbeitswelt sorgen. Bei diesen am Körper getragenen Stützstrukturen handelt es sich um Mensch-Maschinen-Systeme, die menschliche Bewegungen mit maschineller Kraft kombinieren, indem sie die Bewegungen des Trägers unterstützen oder verstärken. Ursprünglich wurden diese Kraftsysteme für medizinische Zwecke entwickelt, um Schlaganfallpatienten oder querschnittsgelähmte Patienten wieder in Bewegung zu bringen. Doch der größte Markt für Exoskelette dürfte in der Industrie liegen, und zwar überall dort, wo die Arbeit mit körperlichen Belastungen einhergeht.

WENIGER KRANKENSTÄNDE

Viele Unternehmen verbinden mit Innovationen in diesem Bereich die Hoffnung, die Zahl der Krankenstände reduzieren zu können. Denn Exoskelette erleichtern körperlich anspruchsvolle Tätigkeiten. Schäden an Gelenken und Rücken können dadurch verhindert werden. Rückenbeschwerden gehören heute zu den häufigsten Gründen für Frühpensionierungen und Krankschreibungen. Mehr als jeder fünfte Krankenstandstag geht laut dem Fehlzeitenreport des Hauptverbands der österreichischen Sozialversicherungsträger auf eine Erkrankung des Muskel-Skelett-Systems zurück. Und gerade vor dem Hintergrund einer immer älter werdenden Belegschaft und des Fachkräftemangels rückt die Gesundheitsprävention ihrer Mitarbeiter für viele Firmen noch stärker in den Fokus. Exoskelette sollen hier in Zukunft ein Teil des Puzzles sein. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig: Sie können bei Überkopfarbeiten das Gewicht der Arme ableiten oder Arbeiter beim Heben von schweren Gegenständen unterstützen. Schon seit einigen Jahren wird mit ersten Prototypen getestet, in welchen Bereichen Exoskelette am besten zum Einsatz kommen können. Beispielsweise Logistikunternehmen wie die Deutsche Post oder Pflegeeinrichtungen experimentieren bereits damit. Aber vor allem Autobauer haben die auch Wearable Robotics genannten Systeme für sich entdeckt. Im BMW-Werk im US-amerikanischen Spartanburg nutzen Arbeiter Assistenzsysteme der Firma Levitate Technologies bei der Überkopf-Montage. Auch Ford und Toyota investieren in die neuartigen Kraftsysteme.

HINTERGRUND: DEMOGRAFISCHER WANDEL

Und Volkswagen hat mit dem deutschen Prothesenhersteller Ottobock vor sieben Jahren gleich eine gemeinsame Exoskelett-Entwicklung namens Paexo Shoulder begonnen. Hintergrund sei das Problem der demografischen Entwicklung und des altersbedingten Anstiegs an Muskel-Skelett-Erkrankungen in verschiedenen Werken gewesen, erzählt Sönke Rössing, Leiter von Ottobock Industrials. Nach sechs Jahren Forschung in Kooperation mit der Sporthochschule Köln wurde im ersten Halbjahr 2018 der erste Prototyp im VW-Werk in Bratislava in der Praxis getestet, mit Erfolg: „Das Feedback der Mitarbeiter war herausragend gut“, sagt Rössing. Die Entlastung sowohl von den Schultern als auch des Rückenbereichs hätten sich in der Testphase bestätigt, ohne dass das Tragen des Exoskeletts eine negative Auswirkung auf den Takt der Produktion gehabt hätte. Die nur 1,9 Kilogramm schwere Montur hilft ganz ohne externe Energiezufuhr bei Überkopfarbeiten. Sie wird wie ein Rucksack umgeschnallt und verteilt mittels Gummibänder, Streben und Federn einwirkende Kräfte von der Schulterregion auf die Hüfte. Die Arme werden dabei wie von Zauberhand nach oben gehoben und müssen sozusagen nicht mehr selbst getragen werden, was nicht nur die Schultern, sondern auch den Rücken entspannt. Im September 2018 ging Paexo Shoulder in die Serienreife – und boomt seitdem. Mittlerweile beliefert Ottobock weltweit 150 Unternehmen, nicht nur aus der Automobilbranche, wie Rössing betont. Das sei zwar ein wichtiges Anwendungsfeld, aber ebenso wichtig sei die Luftfahrtindustrie, der Schienenfahrzeugbau und vor allem das Bauhandwerk. Und die Entwicklung sei auch noch lange nicht abgeschlossen, vor allem im Bereich der Mechatronisierung und der Künstlichen Intelligenz, also bei aktiven Systemen, sei in Zukunft noch sehr viel an Innovation zu erwarten. Beispielsweise könnte dann die Unterstützungskraft individuell an den Nutzer und das Werkzeug eingestellt werden.

MEHRBELASTUNGEN AN ANDERER STELLE?

Aber ob Exoskelette das Wundermittel auf dem Weg zu einer gesünderen Arbeitswelt sind, ist trotz dieser ersten positiven Erkenntnisse momentan noch offen. Denn über die Frage, ob sie wirklich Rezept gegen arbeitsbedingte Gesundheitsprobleme wie Bandscheibenvorfälle oder Schulterbeschwerden sein können, darüber wird in der Wissenschaft derzeit noch rege diskutiert, sagt Benjamin Steinhilber vom Institut für Arbeitsmedizin am Uni-Klinikum Tübingen. Studien würden zwar zeigen, dass die Körperregion, die das Exoskelett unterstützen soll, tatsächlich entlastet wird. Aber: „Durch die Anzüge können andere Körperregionen auch neue Belastungen erfahren, die davor nicht da waren.“ Derzeit sei es noch sehr schwer schwierig abzuschätzen, welche Wirkung die Exoskelette tatsächlich auf den Körper haben. Das größte Problem sei, dass die Wissenschaft bei dem Thema noch sehr am Anfang stehe und dass Langzeiteffekte der innovativen Technologie noch nicht erforscht werden konnten, dafür sei sie schlicht noch zu neu. „Jetzt gilt es herauszufinden, was sich verändert, im positiven wie im negativen Sinne.“ Auch Rössing erklärt, dass man derzeit natürlich noch nicht sagen könne, was die langfristigen Auswirkungen der Nutzung von Exoskeletten sein werden. Aber die bisher durchgeführten Studien hätten gezeigt, dass Paexo Shoulder eine skelettale Entlastung des Schultergelenks um bis zu 100 Prozent zur Folge hätte. Und zudem sei der Anzug so designt, dass sich das Exoskelett mit dem Körper bewegt und nicht umgekehrt und daher den natürlichen Bewegungsablauf nicht stört. „Also derzeit gibt es keinerlei Gründe, die darauf hindeuten, dass es bei unserem Produkt Nebenwirkungen geben könnte.“ Entscheidend sei laut Steinhilber die Tätigkeit, bei der das Exoskelett angewendet wird. Beispielweise könnte es bei Überkopfarbeiten sinnvoll sein, aber bei Tätigkeiten auf Schulterhöhe könnte der Effekt schon so abgeschwächt sein, dass es eigentlich nichts bringen würde: „So werden sich Tätigkeitsbereiche herauskristallisieren, wo die Exoskelette einerseits gut wirken und andererseits wenig stören.“ Die Grundvoraussetzung für einen Einsatz der neuen Technologie ist für den Arbeitsmediziner aber klar: „Auch wenn es wirksam ist, darf ein Exoskelett keine ergonomische Arbeitsplatzgestaltung ersetzen. Also ein Arbeitsplatz muss zuerst einmal auch ohne Exoskelett so gut sein, dass ich da jemanden arbeiten lassen kann, und nicht andersherum.“

 

Autor/in:

Michael Riedmüller

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