Exoskelett zur Unterstützung bei körperlich schweren Arbeiten

Deutliche Entlastung des Körpers und weniger Muskelermüdung

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Forscher am Istituto Italiano di Tecnologia (Italienisches Technologieinstitut, IIT) haben ein Exoskelett zur Unterstützung des Rückens entwickelt.

Der Prototyp, der ursprünglich für Gleisbauarbeiter entwickelt wurde, kann auch in anderen Branchen wie der Schwerindustrie und dem Baugewerbe eingesetzt werden. Das Exoskelett erleichtert die Ausübung schwerer körperlicher Arbeiten und verringert das Verletzungsrisiko. 

Der Prototyp StreamEXO wurde in einer sechsmonatigen Versuchskampagne getestet. Dabei wurde festgestellt, dass das Risiko der körperlichen Überlastung um 50 % und die Muskelermüdung um 30 % reduziert wurde. Das Exoskelett wurde kürzlich bei einer Live-Demonstration mit Arbeitern im Hafen von Tarragona (Spanien) vorgestellt. Es habe nun einen fortgeschrittenen technologischen Reifegrad erreicht, der eine Nutzung in der Industrie erlaubt, heißt es in der Mitteilung des IIT.

Das Exoskelett StreamEXO wurde im Rahmen des europäischen Projekts STREAM entwickelt, das von Christian Di Natali, Forscher am IIT, koordiniert und von der Europäischen Union im Rahmen von Horizont 2020 und dem Shift2Rail Joint Undertaking finanziert wird. Bei dem Projekt handelt es sich um die erste große transnationale Initiative zur Förderung von Forschung und Innovation im Eisenbahnsektor. Das STREAM-Projekt stellt eine neue technologische Lösung aus der Industrie 5.0 vor, bei der die Tätigkeiten der Arbeiter über das Internet der Dinge mit tragbaren Technologien und Exoskeletten für den Arbeitsplatz verbunden werden.

Aufbau
Die vom STREAM-Exoskelett (StreamEXO) erzeugten Kräfte werden auf Schultern und Beine verteilt, um den Rücken beim Heben und Tragen schwerer Lasten zu unterstützen. Das StreamEXO hat ein geringes Gewicht von 7 kg und wird um den Körper und an die Beine geschnallt. Dank einer Batterie kann es etwa sechs Stunden durchgängig betrieben werden. 

Neben der mechanischen Struktur besteht das Gerät aus Aktuatoren und einer Elektronik mit Steuerungsalgorithmen. Das Exoskelett ist in der Lage, die Bewegungen einer Person hinsichtlich der Arbeitsintensität zu interpretieren und automatisch Unterstützungsstrategien anzuwenden, die den Träger mechanisch entlasten. Das Gerät ermöglicht völlige Bewegungsfreiheit und erlaubt dem Arbeiter die Ausübung dynamischer Tätigkeiten. Die Arbeiter können StreamEXO vielseitig einsetzen, auch beim Fahren von Fahrzeugen oder beim Gehen in unwegsamem Gelände. 

Erfolgreiche Tests
Das Exoskelett wurde während einer sechsmonatigen Versuchskampagne auf Bahnbaustellen getestet. Die Kampagne umfasste mehrere Labortests und eine Validierung vor Ort mit Eisenbahnarbeitern. An der abschließenden Demonstration nahmen 15 Arbeiter teil, die das System etwa 100 Stunden lang bei realen Arbeitstätigkeiten auf Bahnbaustellen einsetzten. Sie trugen StreamEXO zum Tragen und Positionieren von Betonrohren mit einem Gewicht zwischen 20 und 30 kg. Die Ergebnisse zeigten, dass das Risiko der körperlichen Überlastung des Muskel-Skelett-Systems um 50 % gesenkt werden konnte, insbesondere im Lendenbereich.