Neuartiges Exoskelett soll Handwerker entlasten


Ob Gelenkschmerzen durch falsche Körperhaltung oder Rückenprobleme durch schweres Heben: Eine Fraunhofer-Entwicklung soll Handwerker künftig bei ihrer Arbeit entlasten.

Durch unnatürliche Körperhaltungen, die sich bei manchen Arbeiten nur schwer vermeiden lassen, sind vor allem Rückenschmerzen bei Handwerkern mitunter vorprogrammiert. Werden solche Tätigkeiten über Jahre hinweg ausgeübt, sind dauerhafte Schäden im Alter keine Seltenheit. Auch das permanente Tragen von schweren Lasten, wie es beispielsweise auf Baustellen oft vorkommt, trägt nicht unbedingt zum körperlichen Wohlbefinden bei.

Forscherinnen und Forscher der Berliner Fraunhofer-Institute für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK sowie für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM haben daher ein neuartiges Hilfsmittel für den Bewegungsapparat entwickelt. ErgoJack,die intelligente Soforthese, soll einerseits den Rücken entlasten und andererseits den Arbeitenden dazu animieren, belastende Bewegungsabläufe ergonomisch auszuführen.

Künstliche Intelligenz analysiert Bewegungen in Echtzeit

Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der modular aufgebauten Orthese ist die Echtzeit-Bewegungsanalyse, erklärt Dipl.-Ing. Henning Schmidt, Wissenschaftler am Fraunhofer IPK. Die hierfür eigens entwickelten Sensoren und auf Künstliche Intelligenz basierenden Algorithmen, ermöglichen dabei eine Ergonomieanalyse in Echtzeit.

Im Vergleich zu herkömmlichen Exoskeletten ist ErgoJack nicht bloß ein Stützroboter, der lediglich die Belastungskräfte des Trägers aus überlasteten in weniger belastete Körperareale umleitet. Stattdessen erkennt die Bewegungsanalyse der IPK-Orthese ergonomische und unergonomische Bewegungen und meldet dem Träger per Vibrationsalarm in Echtzeit, wenn gesundheitsschädliche Haltungen eingenommen werden.

Hierzu gleicht die in die Weste integrierte Bewegungssensordatenanalyse vorgelernte Bewegungsmuster mit der tatsächlich ausgeführten Bewegung ab und wertet diese in Echtzeit aus. Die erforderlichen Sensoren befinden sich dabei an den Schultern, dem Rücken und den Oberschenkeln. Zudem sind eine robuste, miniaturisierte Elektronik sowie ein Vibrationsmodul und ein Akku in die Orthese integriert. Laut Schmidt wiege all dies zusammen nur wenige Hundert Gramm, so dass die eigentliche Arbeit nicht gestört wird.

Aktuell arbeiten die Wissenschaftler daran, die Elektronik und die Sensorik der Textilversion so zu verkapseln, dass sie waschbar sind und nicht immer aus der Weste genommen werden müssen.

Unterschiedliche Ausführungen verfügbar

In Zukunft soll es zwei Versionen der Orthese geben: Eine rein sensorische Textilweste sowie eine Variante mit Kraftunterstützung. Bei letzterem werden Sensorik und Auswerteeinheit in einem Exoskelett untergebracht, das anstrengende und belastende Bewegungen mit Federmechanismen oder einem Motor unterstützt. Eine weitere Variante zur Rücken- und Hüftunterstützung wurde mit einer minimal nötigen Orthesenbügel-Auflagefläche am Körper konzipiert. Durch ein verstellbares seitliches Hüftgelenk an der Weste lässt sich die Kraftübertragung vom Rücken in die Beine ein- und ausschalten. Durch diesen Mechanismus sind auch wechselnde Tätigkeiten im Stehen und Sitzen möglich.

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AUTOR
Jan Hell
VERÖFFENTLICHT AM
01.05.2019
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