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      Hyundai Iron Man Suit (HIMSU), Korea: Als tragbarer Roboter soll er Kraft verleihen – zum Heben schwerer Dinge und zum freien Bewegen. Das kann nicht nur für Fabrikarbeiter interessant sein, sondern auch für ältere oder geschwächte Menschen. (Quelle: Eksobionics, Hyundai)

      1890 Ausgabe "Das Rad neu erfinden" 20. November 2017

      Wir sind die Roboter

      Text: Katharina Fuhrin
      Foto: Eksobionics, Hyundai
      Exoskelette versprechen viel: Gelähmte sollen gehen können, Gesunde Superkräfte bekommen. Noch steht die Technik am Anfang, doch sie schreitet schnell voran. 

      Hersteller von Exoskeletten betonen oft die übermenschlichen Fähigkeiten, die ihre Produkte den Trägern verleihen. Mal heißt ein Roboteranzug wie ein Superheld, mal ist der Firmenname eine Reminiszenz an die "Terminator"-Reihe. Amir Ebrahimi vergleicht das Tragen so einer Maschine aber lieber mit einer gemütlichen Fahrt auf dem Pedelec. In den Pedalen messen Drehmomentsensoren, wie viel Kraft das Bein gerade aufwenden muss und lässt einen Motor dementsprechend unterstützen. So kann man bequem einen Berg hochfahren, auch wenn eigentlich schon die Puste fehlt.

      Ekso GT, USA: Patienten mit neurologischen Ausfällen soll der Ekso GT ermöglichen, aufzustehen und zu gehen. Besonders interessant für Schlaganfall-Patienten, die das Gehen erst wieder lernen müssen. Kostenpunkt: 70.000 Dollar.

      Foto: Eksobionics, Hyundai

      Ekso GT, USA: Patienten mit neurologischen Ausfällen soll der Ekso GT ermöglichen, aufzustehen und zu gehen. Die Motorunterstützung kann in Echtzeit an die jeweilige Leistung angepasst werden, sodass sich die Maschine auch für Trainingszwecke eignet. Besonders interessant für Schlaganfallpatienten, die das Gehen erst wieder lernen müssen. Kostenpunkt: 70.000 Dollar. (Quelle: Eksobionics, Hyundai)

      Das Modell, an dem Ebrahimi gerade mit seinem Team am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) forscht, sei "ein Pedelec zum Anziehen" – genannt Exojacket. Gedacht ist es für Einsätze in der Industrie, immer dann, wenn Menschen Unterstützung beim Mobilisieren ihres Oberkörpers brauchen. "Manche Arbeiter machen über Jahre immer wieder die gleichen Bewegungen und arbeiten sich dabei regelrecht kaputt", sagt Ebrahimi.

      Die Entwicklung von Exoskeletten funktioniert nur interdisziplinär

      Zu den Interessenten gehören Firmen aus der Autoindustrie und der Logistikbranche, aber auch Flughäfen, die ihre Arbeiter beim Kofferschleppen entlasten wollen. Auch hier sind Muskel-Skelett-Erkrankungen eine der häufigsten Ursachen für Arbeitsunfähigkeit. Je nach gefordertem Einsatzgebiet kann so ein Exoskelett ganz unterschiedlich aussehen.

      Hyundai Iron Man Suit (HIMSU), Korea: Als tragbarer Roboter soll er Kraft verleihen – zum Heben schwerer Dinge und zum freien Bewegen. Das kann nicht nur für Fabrikarbeiter interessant sein, sondern auch für ältere oder geschwächte Menschen.

      Foto: Eksobionics, Hyundai

      Hyundai Iron Man Suit (HIMSU), Korea: Als tragbarer Roboter soll er Kraft verleihen – zum Heben schwerer Dinge und zum freien Bewegen. Das kann nicht nur für Fabrikarbeiter interessant sein, sondern auch für ältere oder geschwächte Menschen. (Quelle: Eksobionics, Hyundai)

      Der Mensch hat gut 650 Muskeln, mehr als 200 Knochen und dazu etwa 100 Gelenke. Jede Bewegung funktioniert dank eines bestimmten Zusammenspiels. Um dies zu verstehen und anschließend in Technik zu übersetzen, braucht es Fachwissen aus Orthopädie, Ergonomie, Physiotherapie, Sportwissenschaft, Elektronik, Mechatronik, Maschinenbau, Kybernetik und Softwaretechnik.

      Der Mensch denkt - die Maschine führt aus

      Neben der Pedelec-Methode, das Exoskelett also mithilfe von Kraft-, Geschwindigkeits-, Positions- und Drehmomentssensoren zu steuern, lässt es sich auch direkt an biologische Signale anschließen. Dazu werden entweder EMG-Sensoren auf die Haut geklebt, die elektrische Muskelsignale messen. Oder EEG-Sensoren messen am Kopf die Gehirnaktivität. In beiden Fällen denkt der Mensch daran, einen Kugelschreiber hochzuheben – und die Maschine tut es für ihn.

      CSIC MB, Spanien: Mit zwölf Kilogramm Gewicht ist dieses Exoskelett aus Aluminium und Titan eher leicht. Es ist gedacht für Kinder zwischen 3 und 14 Jahren, die an Spinaler Muskelatrophie, also an Muskelschwund leiden. 

      Foto: CSIC

      CSIC MB, Spanien: Mit zwölf Kilogramm Gewicht ist dieses Exoskelett aus Aluminium und Titan eher leicht. Es ist gedacht für Kinder zwischen 3 und 14 Jahren, die an Spinaler Muskelatrophie, also an Muskelschwund leiden. Motoren in den Gelenken ersetzen ihre Muskelkraft und ermöglichen ihnen, sich aufzurichten und zu gehen. Sensoren erkennen, welche Hilfe das Kind dabei gerade braucht. Die Bedienung funktioniert per Joystick, der Akku hält fünf Stunden. (Quelle: CSIC)

      "Diese Technik ist für die Medizin interessant", sagt Ebrahimi. "Wir nutzen sie zum Beispiel, um Gelähmte zu mobilisieren." Das kann ein Schulterexoskelett sein, mit dem ein Patient nach einem Motorradunfall seinen Arm wieder bewegen kann. Oder eine Handorthese, die einen Schlaganfallpatienten seine Finger krümmen lässt. Im Extremfall ein Stützapparat, der Querschnittsgelähmten das Laufen ermöglicht.

      Mobilität ist eine Frage von Intelligenz - wie sie nur Menschen haben

      Die meisten Modelle gibt es bislang nur als Prototypen. Weil aber so viele Anwendungsmöglichkeiten vorstellbar sind, haben inzwischen manche großen Unternehmen wie Hyundai eigene Forschungsabteilungen etabliert. Auch Rüstungskonzerne zeigen großes Interesse. Das größte Problem bei der Entwicklung, sagt Ebrahimi, sei der Mensch. Einerseits baut er zu schnell ab. Nicht nur Muskeln, die nicht mehr beansprucht werden, sondern auch seine kognitive Fähigkeit, etwa das Gewicht von Dingen richtig einzuschätzen (Was jeder nachvollziehen kann, der nach Tempo 200 auf der Autobahn auf der Abfahrt mit Tempo 60 meint, aussteigen zu können.)

      Cyberdyne HAL, Japan: Jeder menschlichen Bewegung geht ein Nervenreiz voraus. Der 18 Kilogramm schwere Hybrid Assistive Limb misst per Elektroden diese schwachen elektrischen Signale, die auch Gelähmten oft geblieben sind, und übersetzt sie dann automatisch in Motorleistung.

      Foto: epd/Carsten Behler

      Cyberdyne HAL, Japan: Jeder menschlichen Bewegung geht ein Nervenreiz voraus. Der 18 Kilogramm schwere Hybrid Assistive Limb misst per Elektroden diese schwachen elektrischen Signale, die auch Gelähmten oft geblieben sind, und übersetzt sie dann automatisch in Motorleistung. (Quelle: epd/Carsten Behler)

      Gleichzeitig ist er zu intelligent. "Für uns Forscher ist der Mensch eine permanente Störung, weil er schlauer ist als das System an sich", sagt Ebrahimi. Er verlange der Maschine oft Unmögliches ab, weil er selbst über mehr Freiheitsgrade, Feingefühl und Fähigkeiten verfügt. Zum Beispiel die, beim Gehen ständig kleine Unebenheiten auszugleichen, ohne darüber nachzudenken.

      Bisher hat es man es immer noch nicht geschafft, einem Roboter das Gehen vernünftig beizubringen. Ihn gar so zu programmieren, dass er Tennis spielt wie Roger Federer oder auch nur rennt wie ein Grundschüler, hält Ebrahimi für unvorstellbar. Mobilität ist eine Frage von Intelligenz. Und die Kombination aus Gehirn und Muskulatur sei "einfach unschlagbar".

      German Bionic CRAY, Deutschland: Wo Mitarbeiter häufig etwas heben müssen, soll ihnen in Zukunft das Bionic Cray helfen. Es wird auf den Rücken geschnallt und an den Oberschenkeln befestigt. Sensoren ermitteln dann, welche Unterstützung nötig ist. 

      German Bionic CRAY, Deutschland: Wo Mitarbeiter häufig etwas heben müssen, soll ihnen in Zukunft das Bionic Cray helfen. Es wird auf den Rücken geschnallt und an den Oberschenkeln befestigt. Sensoren ermitteln dann, welche Unterstützung nötig ist. Ausgelegt ist das Modell auf Lasten zwischen 10 und 15 Kilogramm, alles darüber würde die Technik deutlich komplizierter und teurer machen.


      Dieser Artikel stammt aus der Ausgabe 4/2017 des Allianz Deutschland Kundenmagazins "1890" zum Schwerpunktthema "Mobilität". Alle bisherigen "1890"-Ausgaben finden Sie in der Mediathek zum Download sowie als App für Apple-Geräte in itunes und für Android bei Google Play.