Robotik

Wie Exoskelette für die Industrie funktionieren

Was lange nur martialischen Comics-Helden vorbehalten war, wird jetzt Realität: Roboter-Anzüge, so genannte Exoskelette, verbinden die kraftunterstützende Wirkung von Robotern mit der Flexibilität des Menschen und suchen ihren Weg in die Industrie.

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Gemäß der „Work Foundation Alliance“ leiden rund 44 Mio. Arbeiter in der EU an arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen. Die Exoskelette könnten hier helfen. 

Vormachen tut es uns die Evolution seit Millionen von Jahren vor: Gliederfüßer mit ihrem stabilen Außenskelett dienten als Vorbilder für Exoskelette. Jetzt stehen erste Prototypen zur baldigen Serienproduktion für die Industrie zur Verfügung. Bereits umgesetzte Exoskelette bzw. Roboter-Anzüge beschränken sich im Wesentlichen auf die Bereiche der rehabilitativen Medizin oder auf die militärische Nutzung. Beim Einsatz im industriellen Bereich (z. B. bei der Automobilherstellung) geht es vor allem um eine Reduktion der Traglast für Arbeiter, die täglich mehrere Tonnen Material bewegen müssen. Gemäß der „Work Foundation Alliance“ leiden rund 44 Mio. Arbeiter in der EU an arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen. Neben diesen körperlichen Beschwerden führt das zu jährlichen Kosten von über 240 Mrd. Euro.

Meilenstein der Entwicklung

Im aktuellen EU-Projekt Robo-Mate sollen diese Probleme in Kooperation mit dem Fraunhofer IAO durch ein intelligentes Mensch-Maschine-System überwunden werden. „Die Herausforderung für das Projektteam am Fraunhofer IAO war der Prozess der Digitalisierung des Roboter-Anzugs und die anschließende Verbindung an das digitale Menschmodell ‚Classic Jack‘“, erklärt Prof. Carmen Constantinescu, Leiterin des Robo-Mate-Projekts am Fraunhofer IAO in Stuttgart. Wobei die Projektbereiche der Digitalisierung sowie die Erarbeitung der innovativen Produktionsressource „JackEX“ von Siemens als einzigartige Innovation bezeichnet wurden.

RoboMate © RoboMate

Robo-Mate bald in Serie: Ein Exoskelett, das dem Menschen nicht nur Superkräfte verleiht, sondern auch vor Muskelerkrankungen schützen soll. 

White Paper zum Thema

„Mit Robo-Mate soll Arbeit wieder Spaß machen und Arbeitsplätze nicht durch Roboter wegrationalisiert werden“, sagt Prof. Constantinescu. „Menschen mit gesundheitlichen Einschränkungen können so wieder arbeiten oder langsam an die Arbeit herangeführt werden.“ Des Weiteren soll Robo-Mate im Sinne einer Smart Factory mit Systemen zur Werkstückerfassung wie zum Beispiel Strichcode-Leser und RFID-Datenerfassung sowie Head-up-Displays und Blickerkennung ausgerüstet werden.

Mensch und Maschine verschmelzen

Beim japanischen “HAL for Task Support” von Cyberdyne Care Robotics (CCR) messen Sensoren auf der Haut die Signale, die das Gehirn über Nervenfasern an die Muskeln sendet. Ein Computer erkennt auf diese Weise die Intention des Trägers und setzt Motoren in Gang, die die Bewegung unterstützen sollen. Die Technik ist bereits sehr ausgereift und alltagstauglich. In Japan sollen demnächst auch Roboter-Anzüge für Bauern in den Handel kommen. Der Träger eines “HAL for Task Support” kann ohne Mühe mit einem Arm bis zu 70 kg stemmen. Damit kann selbst ein gebrechlicher oder kranker Mensch zum Kraftprotz werden.

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