Menschliche Augmentation – eine kurze, kurze Geschichte:
Seit mehr als zwei Millionen Jahren benutzen die Menschen Werkzeuge, um ihre physischen und biologischen Fähigkeiten zu verbessern oder zu erweitern. Von der Verwendung eines Steins zum Öffnen von Früchten bis hin zur Nutzung eines Smartphones, um auf Informationen zuzugreifen und mit Menschen auf der ganzen Welt in Kontakt zu treten – der Zweck dieser Geräte war im Allgemeinen immer derselbe: einen Aspekt unseres Lebens leichter, einfacher und besser zu machen.
Eine der innovativsten und aufregendsten Entwicklungen der letzten Jahre auf dem Gebiet der menschlichen Augmentation sind bionische Exoskelette. Im Gegensatz zur Robotik, bei der die Technik eingesetzt wird, um den Menschen bei manuellen Aufgaben zu ersetzen, sind Exoskelette tragbare Geräte, die mit dem Benutzer zusammenarbeiten und als Verstärker fungieren, die die menschliche Leistungsfähigkeit erhöhen, verstärken und/oder wiederherstellen.
Heutzutage werden bionische Exoskelette in Rekordzeit entwickelt und eingesetzt, um Verletzungen zu überwinden oder die biologischen Fähigkeiten zu verbessern, um die eigene Aktivität bis ins hohe Alter zu verlängern. Es wird erwartet, dass sich die Zahl der weltweit eingesetzten Exoskelette in den nächsten zehn Jahren versiebenfachen wird – von 93.000 Stück im Jahr 2022 auf 719.000 im Jahr 2030 (ABI Research). Um die Gründe für dieses schnelle Wachstum bei der Entwicklung von Exoskeletten zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, was sie tun und wie sie funktionieren.
Was tun Exoskelette / Wie funktionieren sie?
Exoskelette können verschiedenen Zwecken dienen. In erster Linie lösen sie jedoch sehr spezifische Probleme im Zusammenhang mit den Einschränkungen des menschlichen Körpers – vor allem im Bereich des unteren Rückens und der Schultern -, sei es zur Rehabilitation nach Verletzungen, zur Verbesserung der Kraft oder zur Vorbeugung von Verletzungen am Arbeitsplatz.
Im Gesundheitswesen können Exoskelette beispielsweise Patienten mit Verletzungen des unteren Körperhälfte helfen, wieder zu gehen. Oder sie können dem medizinischen Personal zusätzliche Unterstützung bieten, damit es seine Patienten sicherer und leichter manövrieren kann. Auch in der Industrie kann ein Exoskelett beim Heben von Lasten oder bei der Ausführung sich wiederholender Aufgaben helfen.
Je nach Zweck des Gerätes können auch die Materialien variieren, die für die Herstellung verwendet werden, sowie das Gesamtdesign and den jeweiligen Einsatz angepasst wird. Die Struktur eines Exoskeletts kann von einem Ganzkörperanzug, der von Batterien und Motoren angetrieben wird und aus starren Materialien wie Metall oder Kohlefaser besteht, bis hin zu einem mit Federn und Dämpfern betriebenen Gerät reichen, das mit den oberen Extremitäten verbunden ist und ausschließlich aus weichen und elastischen Teilen besteht.
Welche Arten von Exoskeletten werden in industriellen Umgebungen verwendet?
Diese unterschiedlichen Designs und Zwecke haben nicht nur eine, sondern viele Arten von Exoskeletten hervorgebracht, von denen jedes einzigartig konstruiert ist, um den Anforderungen der Umgebung, in der es eingesetzt wird, zu dienen und sich anzupassen. Für Exoskelette, die in der Industrie eingesetzt werden, können diese Typen in drei Hauptkategorien eingeteilt werden:
1. Passive exoskelette
- Rein mechanische Strukturen, die den Benutzer bei Hebebewegungen durch die Kraft von Federn und Dämpfern unterstützen
- Sie sind in der Regel kostengünstiger und leichter als aktive Exoskelette
2. Aktive (oder „angetriebene“) Exoskelette
- Kombinieren mechanische Strukturen mit Robotertechnologie und wurden speziell für Hebeaufgaben mit hoher Intensität und hoher Wiederholungszahl entwickelt, die den unteren Rücken stark belasten, insbesondere in der Großverteilung und Logistik
- Komplexere und ausgefeiltere Strukturen als passive Exoskelette, die in der Regel mit Batterien, sensorgestützten Steuerungen und Stellantriebe ausgestattet sind, um bei Bedarf einen Hebeausgleich und bei Nichtbedarf freie Bewegung/Flexibilität zu ermöglichen
3. Vernetzte Exoskelette
- Exoskelette, die Daten erfassen, übermitteln und analysieren, die zur Verbesserung der Arbeitsabläufe und letztlich zur Schaffung von qualitativ hochwertigeren Produktflüssen und Prozessen beitragen können
- Ermöglichen Unternehmen den sofortigen Zugriff auf Meldungen und Verbesserungen auf verschiedenen Ebenen innerhalb der Organisation
- Kunden mit wichtigen Informationen über das menschliche Element ihrer Abläufe versorgen, z. B. in Logistikumgebungen
Was sind die Vorteile von Exoskeletten?
Da das grundlegende Design von Exoskeletten darin besteht, die biologischen und physischen Fähigkeiten einer Person zu verbessern oder zu erweitern, ist es nicht verwunderlich, dass ihre Implementierung zahlreiche Vorteile bietet.
Vorteile für den Benutzer
Auf der Benutzerebene können Exoskelette, wie bereits erwähnt, Menschen helfen, die sich von Verletzungen erholen. Sie können auch die Belastung durch sich ständig wiederholende Arbeiten verringern, Ermüdung, Schulter- und Rückenmuskelverspannungen sowie arbeitsbedingte Verletzungen von Nacken, Schulter und Rücken reduzieren. Es ist sogar erwiesen, dass sie die Risikofaktoren für Erkrankungen des Bewegungsapparates verringern, indem sie mechanisch für eine korrekte Körperhaltung sorgen, die Muskelgruppen und Sehnen um die Gelenke herum entlasten und die allgemeine Ermüdung verringern.
Mit motorisierten Exoskeletten können Arbeiter sperrige, schwere Lasten für die Palettierung handhaben und dabei das Risiko von Rückenverletzungen minimieren. Darüber hinaus zeigen Untersuchungen, dass Benutzer von Exoskeletten ein geringeres Risiko für schwere Verletzungen durch Arbeitsunfälle oder Überarbeitung haben und somit die Chance haben, bis zum Rentenalter körperlich und seelisch gesund zu bleiben.
Vorteile für die Organisation
Die Vorteile von Exoskeletten gehen jedoch über den Einzelnen hinaus und kommen nicht nur dem Benutzer, sondern dem gesamten Unternehmen zugute. So tragen Exoskelette beispielsweise dazu bei, den Arbeitsplatz sicherer zu machen, was zu weniger Verletzungen, besserer Gesundheit und höherer Arbeitsmoral bei den Mitarbeitern führt.
Häufige Missverständnisse über Exoskelette
Wie bei den meisten innovativen und hochmodernen bzw. futuristischen Entwicklungen wird ihr Zweck von der Öffentlichkeit oft nicht richtig verstanden – vor allem in den frühen Phasen der Entwicklung, was häufig zu falschen Vorstellungen führt. Exoskelette sind da keine Ausnahme. Zu den häufigen Missverständnissen gehören die folgenden (mit entsprechenden Klarstellungen):
- „Roboter übernehmen die Macht.“
- Klarstellung: Exoskelette erhalten und verlängern die Funktionen und Rollen der Menschen am Arbeitsplatz, was den vorhandenen Talenten zugute kommt und gleichzeitig das Verletzungsrisiko verringert.
- „Exoskelette sind schlecht für den Körper/verursachen Muskelschwund“.
- Klarstellung: Exoskelett-Benutzer verlieren durch das Tragen des Geräts keine Muskeln, da sie nach wie vor ihre Hände, Arme und andere Muskeln einsetzen, um das Gewicht beim Heben zu tragen. Das Gerät reduziert lediglich die Belastung des unteren Rückens und/oder der Schultern – also der Körperteile, die zu den häufigsten Verletzungsursachen am Arbeitsplatz gehören.
- „Exoskelette werden mich/meine Bewegungen kontrollieren.“
- Klarstellung: Die meisten Exoskelett-Geräte (auch die von German Bionic) sind so konzipiert, dass sie dem Benutzer folgen („mit ihm zusammenarbeiten“) und auf der Grundlage seiner Bewegungen aktiviert werden. Mit anderen Worten: Wenn der Benutzer geht, geht auch das Gerät; wenn der Benutzer stehen bleibt, bleibt auch das Gerät stehen. Es wird nicht zucken oder sich unerwartet bewegen; alles, was es tut, geschieht nur auf Veranlassung des Benutzers. Einfach ausgedrückt: Sie haben selbst die Kontrolle.
Eine Zukunft mit Exoskeletten
Exoskelette sind eine noch recht junge und zugegebenermaßen neumodische Innovation, zum einen, weil ihr Design eher einem Science-Fiction-Film entsprungen zu sein scheint als der Realität, und zum anderen, weil viele Menschen einfach nicht wissen, was sie tun oder dass sie überhaupt existieren. Und doch haben sie für die Menschen und Unternehmen, die sie nutzen, eine echte, positive und sogar lebensverändernde Wirkung. Je mehr Exoskelette in den Alltag einziehen, desto besser wird ihr Einsatz verstanden und desto weiter verbreitet und spürbarer werden ihre Vorteile sein.
Wenn Sie mehr über Exoskelette, ihre Einsatzmöglichkeiten und eine Übersicht über Exoskelett-Unternehmen auf dem Markt erfahren möchten, lesen Sie unser Whitepaper: Bionische Exoskelette.
