Wissen: Exoskelette

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Exoskelette sind am Körper getragene Assistenzsysteme, die mechanisch auf den menschlichen Körper einwirken. Die Bezeichnung ist abgeleitet von Außenskeletten, wie man sie zum Beispiel bei Insekten als Stütz- und Schutzstruktur vorfindet. Diese mechanischen Hilfen entlasten oder stärken den Körper ihres Trägers. Ein Exoskelett unterstützt verschiedene Körpersegemente einzeln oder in Kombination. Oft stärkt es vor allem die tragende Rumpfmuskulatur.

Wo Exoskelette heute benutzt werden

Exoskelette sind vor allem für den Arbeitsschutz von besonderem Interesse, denn die Stützstrukturen verteilen zusätzliches Fremdgewicht so um, dass einseitige körperliche Belastungen vermieden werden. Ein Beispiel aus dem Sport: Skifahrer können eine Stütze mit Sensoren, Software und Luftpolstern am Knie anbringen und das beim Skifahren sehr beanspruchte Gelenk entlasten. In der medizinischen Rehabilitation helfen Exoskelette am Rückenmark Verletzten, das Gehen neu zu erlernen.

DEFIZITE KOMPENSIEREN

• Unterstützen gelähmter und verletzter Muskulatur
• Einsatz in Reha- und Sportmedizin

ENTLASTUNG BEI BEANSPRUCHUNG

• Entlastung von Schultern und Armen bei Arbeiten über Kopf
• Einsatz bei Tätigkeiten  in der Industrieproduktion

STEIGERUNG DER LEISTUNG

• Transport von schweren Lasten
• Einsatzgebiete: Logistik und Militär

Im Video schaut sich die Reporterin von „funk“ verschiedene Einsatzgebiete von Exoskeletten an. „funk“ ist ein Angebot der öffentlich-rechtlichen Sender ARD und ZDF und richtet sich vor allem an junge Menschen.

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Federleicht

Ähnlich wie ein Rucksack werden passive Exoskelette eng am Körper getragen. Sie arbeiten zum Beispiel mit Federsystemen oder mechanischer Seilzugtechnik und leiten einwirkende Kräfte um. So unterstützen und entlasten sie einzelne Körpersegmente. Sie brauchen keine Energiequelle, sind leicht und können lange getragen werden.

Nur mit Strom

Bereits 1965 wurde in den USA an der Entwicklung eines Exoskeletts mit Antrieb gearbeitet, dem „Hardiman“, wenn auch mit mäßigem Erfolg. Aktive Exoskelette brauchen eine Stromquelle für die steuernden Elektromotoren und die verbaute Elektronik. Sie können sie oft mehrere Körperregionen gleichzeitig unterstützen, haben aber ein hohes Eigengewicht.

Koppelung ans Gehirn

Die Verbindung von Robotik und Neurowissenschaften könnte uns erlauben, Exoskelette aus „intelligenten“ Materialien, in denen Sensorik verbaut ist, über das Gehirn zu steuern. Entsprechende Forschungen führt zum Beispiel Gordon Cheng an der Technischen Universität München (TUM) durch. Damit beschleunigt er den Heilungsprozess bei Querschnittslähmungen.

Besser als Ironman

Industrie und Militär könnten von Ganzkörper-Robotern „à la Ironman“ stark profitieren. Hydraulische Gelenke erlauben sanfte, gezielte Bewegungsabläufe, die Körperkraft lässt sich bis um das 20-fache steigern. Hochleistungsfähige Batterien garantieren eine lange Laufzeit und somit auch Einsatzmöglichkeiten ohne Stromquelle in der Nähe. Erste Modelle werden schon heute auf dem Markt angeboten.

(Text: Andrea Brücken)