Exoskelette

Passives Exoskelett

Was ist ein Passives Exoskelett

Passives Exoskelette sind mechanische Hilfsmittel, die den menschlichen Körper unterstützen, ohne auf externe Energiequellen angewiesen zu sein. Im Gegensatz zu aktiven Exoskeletten, die mit Motoren oder Hydrauliksystemen betrieben werden, nutzen passive Exoskelette Mechanik, Federkraft und Hebelwirkung, um Belastungen zu reduzieren und ergonomische Vorteile zu bieten. Diese Technologien werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter Industrie, Medizin und Militär.

Inhalt

Aufbau und Funktionsweise

Passive Exoskelette bestehen aus leichten Materialien wie Aluminium, Carbon oder verstärktem Kunststoff und sind so konzipiert, dass sie sich an die Bewegungen des Körpers anpassen. Sie nutzen Federn, Elastomere oder mechanische Gelenke, um das Körpergewicht zu verteilen und physische Belastungen zu minimieren. Wichtige Bestandteile sind:

  • Rücken- und Schulterunterstützung: Diese Exoskelette entlasten die Wirbelsäule und die Schultern, indem sie die Gewichtsverlagerung optimieren.
  • Bein- und Knieunterstützung: Sie helfen, die Kniegelenke zu stabilisieren und den Energieaufwand beim Gehen oder Stehen zu reduzieren.
  • Armunterstützung: Besonders für Arbeiten über Kopf sind solche Exoskelette nützlich, da sie die Arme entlasten und die Ermüdung verringern.

Anwendungsbereiche

Industrie und Handwerk

Einer der wichtigsten Einsatzbereiche für passive Exoskelette ist die Industrie. In Fertigungsbetrieben und im Bauwesen müssen Arbeiter oft schwere Lasten heben oder repetitive Bewegungen ausführen. Exoskelette können hier helfen, die Belastung auf den Körper zu minimieren und das Verletzungsrisiko zu senken. Studien zeigen, dass der Einsatz solcher Systeme zu einer erheblichen Reduktion von Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) führen kann, die zu den häufigsten berufsbedingten Erkrankungen zählen.

Medizinische Anwendungen

Im medizinischen Bereich kommen passive Exoskelette vor allem in der Rehabilitation und Pflege zum Einsatz. Sie unterstützen Menschen mit Bewegungseinschränkungen, indem sie gezielte Stabilisierung bieten und den Wiederaufbau von Muskulatur unterstützen. Physiotherapeuten nutzen Exoskelette zur Behandlung von Patienten mit Wirbelsäulenverletzungen oder Schlaganfallfolgen, um deren Mobilität und Selbstständigkeit zu verbessern.

Ein weiterer medizinischer Anwendungsfall ist der Einsatz in der Pflege. Pflegekräfte sind häufig hohen körperlichen Belastungen ausgesetzt, insbesondere beim Heben und Umlagern von Patienten. Passive Exoskelette können hier eine wertvolle Entlastung bieten und helfen, arbeitsbedingte Rückenbeschwerden zu vermeiden.

Militärische Nutzung

Das Militär erforscht seit Jahren den Einsatz von Exoskeletten zur Unterstützung von Soldaten. Während aktive Exoskelette das Tragen schwerer Lasten mit Energieunterstützung erleichtern, bieten passive Modelle eine alternative Lösung, die keine Batterien oder externe Energiequellen benötigt. Sie helfen Soldaten, schwere Rucksäcke effizienter zu tragen, die Kniegelenke zu entlasten und die Ausdauer zu erhöhen. Gerade für lange Einsätze in abgelegenen Gebieten sind passive Exoskelette vorteilhaft, da sie robust und wartungsarm sind.

Vorteile und Herausforderungen

Vorteile

  1. Keine externe Energiequelle erforderlich: Da sie ohne Batterien oder Motoren funktionieren, sind sie wartungsarm und können über lange Zeiträume hinweg genutzt werden.
  2. Gewichtsreduktion und Ergonomie: Sie helfen, körperliche Belastungen zu reduzieren und die Ergonomie am Arbeitsplatz zu verbessern.
  3. Kostengünstig: Im Vergleich zu aktiven Exoskeletten sind passive Modelle deutlich günstiger in der Anschaffung und Nutzung.
  4. Erhöhte Sicherheit: Durch die Reduzierung von Muskel- und Gelenkbelastungen tragen sie zur Vermeidung von Arbeitsunfällen und Langzeitverletzungen bei.
  5. Einfache Handhabung: Sie benötigen keine aufwendige Schulung oder spezielle technische Kenntnisse.

Herausforderungen

  1. Bewegungseinschränkung: Manche Modelle können die natürliche Bewegungsfreiheit des Nutzers begrenzen.
  2. Anpassung an verschiedene Körperformen: Exoskelette müssen individuell angepasst werden, um optimalen Komfort zu bieten.
  3. Gewöhnungseffekt: Nutzer müssen sich an das Tragen gewöhnen, was einige Zeit in Anspruch nehmen kann.
  4. Begrenzte Unterstützung: Im Vergleich zu aktiven Systemen bieten sie weniger Kraftverstärkung.

Zukunftsperspektiven

Die Entwicklung passiver Exoskelette schreitet stetig voran. Forschungseinrichtungen und Unternehmen arbeiten daran, diese Technologie weiter zu optimieren. Zukünftige Entwicklungen könnten beinhalten:

  • Verbesserte Materialien: Noch leichtere und robustere Werkstoffe könnten die Effizienz und den Tragekomfort weiter steigern.
  • Intelligente Anpassung: Exoskelette könnten sich durch adaptive Mechaniken noch besser an den Nutzer anpassen.
  • Integration in smarte Arbeitskleidung: Die Verschmelzung von Exoskeletten mit Arbeitskleidung könnte zu einer naht loseren Nutzung führen.
  • Neue Anwendungsbereiche: Neben Industrie, Medizin und Militär könnte der Sportsektor oder der Alltagseinsatz ebenfalls von dieser Technologie profitieren.

Passives Exoskelett – Ein Fazit

Passive Exoskelette stellen eine vielversprechende Technologie dar, die in verschiedenen Bereichen erhebliche Vorteile bietet. Sie verbessern die Ergonomie am Arbeitsplatz, reduzieren gesundheitliche Belastungen und erhöhen die Effizienz in der Industrie. Trotz einiger Herausforderungen – wie der individuellen Anpassung und der Bewegungseinschränkung – sind passive Exoskelette eine kosteneffiziente Alternative zu aktiven Modellen. Mit der fortschreitenden Entwicklung könnten sie in Zukunft noch weiter verbreitet und in neue Anwendungsfelder integriert werden.

Die zunehmende Akzeptanz und Forschung in diesem Bereich zeigt, dass passive Exoskelette nicht nur eine kurzfristige Innovation sind, sondern eine nachhaltige Lösung zur Entlastung und Unterstützung des menschlichen Körpers darstellen.

Hersteller von passiven Exoskeletten aus Deutschland:

Hier sind einige deutsche Hersteller von passiven Exoskeletten und ihre Produkte:

1. HUNIC GmbH

HUNIC hat das SoftExo entwickelt, ein passives Exoskelett zur Unterstützung körperlich anspruchsvoller Arbeiten. Es entlastet den Rücken und fördert eine ergonomische Körperhaltung, insbesondere beim Heben und Tragen. Das System wird vor allem in der Logistik, im Handwerk und in der Industrie eingesetzt.

2. Ottobock SE & Co. KGaA

Ottobock bietet mit dem Paexo Shoulder ein passives Exoskelett an, das Mitarbeiter bei Überkopfarbeiten unterstützt. Es reduziert die Belastung der Schultern und Arme, indem es das Gewicht auf die Hüfte umleitet. Dadurch wird die Muskulatur geschont und Ermüdung vorgebeugt. Ein weiteres Exoskelett ist das IX BACK AIR

3. noonee Germany GmbH

noonee hat den Chairless Chair 2.0 entwickelt, ein Exoskelett, das eine flexible Sitzhaltung ermöglicht. Es erlaubt Nutzern, zwischen Sitzen, Stehen und Gehen zu wechseln und entlastet Beine und Rücken. Dieses System ist besonders für Arbeitsumgebungen geeignet, in denen langes Stehen erforderlich ist.

4. Auxivo AG

Auxivo hat den LiftSuit entwickelt, ein leichtes (< 0,9 kg), textiles Exoskelett, das die Rücken- und Hüftmuskulatur bei Hebe- und Bückbewegungen unterstützt. Es reduziert die körperliche Belastung und kann zur Vermeidung von Verletzungen beitragen.

Diese Exoskelette helfen, körperliche Belastungen zu reduzieren und die Gesundheit sowie das Wohlbefinden der Nutzer zu verbessern.