Startseite » Ergonomie »

Einsatz von Exoskeletten

Produktion, Logistik, Handwerk
Einsatz von Exoske­let­ten

Anzeige
Um ihre Beschäf­tig­ten länger gesund zu halten, testen immer mehr Betriebe Exoske­lette – vor allem in der Produk­tion, aber auch in der Logis­tik oder im Hand­werk. Neben vielen Chan­cen zeigen diese Tests jedoch auch Probleme mit den futu­ris­tisch anmu­ten­den Hilfs­mit­teln.

Toyota-Beschäftigte müssen sich auf eine Erwei­te­rung ihrer Persön­li­chen Schutz­aus­rüs­tung (PSA) einstel­len – zumin­dest wenn sie in den nord­ame­ri­ka­ni­schen Werken Wood­stock oder Prince­ton beschäf­tigt sind und häufig Über­kopf­ar­bei­ten ausfüh­ren. Dort gehö­ren seit diesem Jahr nicht mehr nur Schutz­brille, geschlos­sene Schuhe oder Ohrstöp­sel zur obli­ga­to­ri­schen PSA, sondern auch ein Exoske­lett. Wie Toyota mitteilt, wird das Airframe des US-Herstellers Levi­tate einge­setzt, um Verlet­zun­gen und Erkran­kun­gen bei den Beschäf­tig­ten vorzu­beu­gen: Das wie ein Ruck­sack zu tragende mecha­ni­sche Gerüst soll bei Über­kopf­ar­beit das Gewicht auf die Körper­mitte vertei­len und die Bewe­gungs­se­quen­zen bei der Montage unter­stüt­zen, um die Ermü­dung der Musku­la­tur zu verlang­sa­men und insge­samt das Muskel-Skelett-System zu entlas­ten. Auch bei BMW im US-Bundesstaat South Caro­lina können sich Arbei­ter vom Airframe unter die Arme grei­fen lassen, verpflich­tend ist die Nutzung des Exoske­letts dort aller­dings nicht.

Inten­sive Tests in Deutsch­land

In Deutsch­land kommen Exoske­lette an gewerb­li­chen Arbeits­plät­zen bislang vor allem im Rahmen von Ergo­no­mie­pro­jek­ten zum Einsatz. Ralf Schick befasst sich als Leiter des Sach­ge­biets Physi­sche Belas­tun­gen der Berufs­ge­nos­sen­schaft Handel und Waren­lo­gis­tik (BGHW) sowie im Fach­be­reich Handel und Logis­tik der DGUV seit rund vier Jahren mit Exoske­let­ten und deren Verwen­dung. Nach seinem Kennt­nis­stand werden Exoske­lette in deut­schen Unter­neh­men bislang nicht im Regel­be­trieb einge­setzt. Aber Schick beob­ach­tet in Betrie­ben inten­sive Test­pha­sen unter­schied­li­cher Proto­ty­pen, die von immer mehr Anbie­tern auf den Markt gebracht werden. Sogar ein inter­na­tio­na­ler Verband der Exoskelett-Industrie (VDEI) hat sich inzwi­schen gegrün­det – 2019 im Rahmen der Berli­ner Digi­tal­kon­fe­renz re:publica.

Viel­fa­che Verwen­dung

Für den mili­tä­ri­schen Einsatz werden Exoske­lette bereits seit langem welt­weit inten­siv entwi­ckelt und getes­tet, auch in der medi­zi­ni­schen Reha­bi­li­ta­tion sind solche Systeme weit verbrei­tet. Vorrei­ter für die Verwen­dung an gewerb­li­chen Arbeits­plät­zen sind Produktions- und Logis­tik­un­ter­neh­men, allen voran die Auto­mo­bil­in­dus­trie. Volks­wa­gen beispiels­weise hat gemein­sam mit dem Prothetik-Spezialisten Otto­bock seit 2012 das System Paexo Shoul­der entwi­ckelt, um die Werker bei der Überkopf-Montage ergo­no­misch zu entlas­ten. Seit Okto­ber 2018 ist Paexo auf dem Markt. Ähnlich wie das Airframe-System wird Paexo wie ein Ruck­sack ange­legt; das Gewicht der erho­be­nen Arme wird über Armscha­len mithilfe einer mecha­ni­schen Seil­zug­tech­nik auf die Hüfte abge­lei­tet. Das soll Muskeln und Gelenke im Schul­ter­be­reich entlas­ten und Tätig­kei­ten über Kopf komfor­ta­bler machen. Gleich­zei­tig sollen Nutzer mit dem Exoske­lett gehen, sitzen und auch Gegen­stände aufhe­ben können. Erste Tests sind dem Unter­neh­men zufolge posi­tiv verlau­fen, der Einsatz in weite­ren Werken sei daher geplant.

Einge­wöh­nung erfor­der­lich

Auch das Industriemontage-Unternehmen Thor hat Paexo Shoul­der Ende 2018 auf seinen Baustel­len getes­tet, unter ande­rem im Heizungs‑, Elektro- und Rohr­lei­tungs­bau. Laut Geschäfts­füh­rer Kers­ten Thor waren die Mitar­bei­ter von der sofor­ti­gen Entlas­tung der Musku­la­tur begeis­tert. Bei stau­bi­gen und schmut­zi­gen Umge­bun­gen habe es keine Probleme mit der Funk­tio­na­li­tät gege­ben, und bei Kälte hätten die Beschäf­tig­ten Jacken darüber oder darun­ter tragen können. Es habe jedoch eine Weile gedau­ert, bis sich die Mitar­bei­ter an das neue Hilfs­mit­tel gewöhnt hätten.

Volkswagen-Tochter Audi hat gleich mit unter­schied­li­chen Exoskelett-Varianten (siehe Kasten Exoske­lette auf Seite 27) Tests durch­ge­führt: unter ande­rem mit dem Chair­less Chair, der Werkern das Sitzen ohne Stuhl ermög­licht, mit dem akti­ven Hand-Exoskelett Bioservo, mit den Syste­men Airframe, Paexo und SkelEx bei Über­kopf­tä­tig­kei­ten und mit dem Oberkörper-Exoskelett Laevo an Arbeits­plät­zen in der Logis­tik und der Produk­tion. Weitere Tests zum Beispiel mit dem Cray X in der Logis­tik sollen folgen. Den Chair­less Chair hat das Unter­neh­men inzwi­schen für den Praxis­ein­satz frei­ge­ge­ben, für die Frei­gabe weite­rer Vari­an­ten scheint es noch zu früh zu sein. Das zeigt eine Feld­stu­die, in der Audi Vorteile und Schwie­rig­kei­ten beim Einsatz von Exoske­let­ten am Beispiel des Systems Laevo aufge­schlüs­selt hat.

Nicht nur posi­tive Rück­mel­dun­gen

Die Unter­su­chungs­er­geb­nisse offen­ba­ren das Poten­zial von Exoske­let­ten als ergo­no­mi­sche Unter­stüt­zungs­sys­teme“, so Co-Autor Ralph Hensel. Laevo könne sowohl bei dyna­mi­schen Umsetz­vor­gän­gen als bei auch stati­scher Haltungs­ar­beit in vorge­beug­ter Körper­hal­tung die Belas­tung des unte­ren Rückens redu­zie­ren. Dafür werde ein Teil des wirken­den (Last-)Gewichtes über ein Brust­pad aufge­nom­men und über eine Feder­struk­tur mit Gasdruck­dämp­fern vorbei an Rücken und Hüfte über Ober­schen­kel­auf­la­gen in die Beine einge­lei­tet. Die Nutzer hätten jedoch über Schwit­zen, Reibung und Druck­emp­fin­den im Bereich der Körper­kon­takt­stel­len an Schul­tern, Brust und Ober­schen­keln sowie über das Eigen­ge­wicht des Systems geklagt. Außer­dem sei wegen der Lastum­ver­tei­lung, insbe­son­dere in Brust, Ober­schen­kel und Knie, von einer dauer­haf­ten Nutzung abzu­ra­ten, um mögli­chen nega­ti­ven Lang­zeit­fol­gen entge­gen­zu­wir­ken (siehe Folge­ar­ti­kel auf den Seiten 28 bis 29). Trotz­dem sieht Hensel insge­samt in Exoske­let­ten einen viel­ver­spre­chen­den Ansatz, um die ergo­no­mi­schen Bedin­gun­gen der Mitar­bei­ter zu verbes­sern und tätig­keits­be­ding­ten Muskel-Skelett-Erkrankungen vorzu­beu­gen.

Auf Skep­sis gesto­ßen

Die Daim­ler AG hat eben­falls verschie­dene Exoske­lette in allen produ­zie­ren­den Spar­ten getes­tet, darun­ter neben dem Chair­less Chair auch Laevo sowie Airframe, Paexo und SkelEx. „Bei Arbeits­plät­zen mit einem hohen Zeit­an­teil in statisch nach vorn gebeug­ter Körper­hal­tung wird das Laevo von den Mitar­bei­tern gut ange­nom­men“, sagt Stephen Moser von der Inter­nen Bera­tung bei Daim­ler. Oft sei jedoch insbe­son­dere bei Fließ­band­ar­beits­plät­zen der Anteil jener Arbeits­in­halte, bei denen das Laevo entlas­tend wirke, gerin­ger als der Anteil, bei denen es als störend empfun­den werde. Die Exoske­lette Airframe, Paexo und SkelEx hat Daim­ler als schnelle Mittel zur ergo­no­mi­schen Entlas­tung iden­ti­fi­ziert. Als Probleme nennt Moser die hohen Kosten für einen Seri­en­ein­satz, da meist ein indi­vi­du­el­les Exem­plar pro Mitar­bei­ter notwen­dig sei, den hohen Betreu­ungs­auf­wand während der Einfüh­rung, die mögli­che Entste­hung von zusätz­li­chen (Unfall-)Gefahren und die unge­klär­ten Lang­zeit­aus­wir­kun­gen. Und obwohl alle Exoske­lette eine für den Mitar­bei­ter spür­bare Entlas­tung in beson­ders bean­spruch­ten Körper­re­gio­nen mit sich brin­gen: „Die Mehr­heit der Produk­ti­ons­mit­ar­bei­ter bleibt bisher gegen­über einer Exoskelett-Nutzung skep­tisch“, so Moser. In dieser fehlen­den Akzep­tanz sieht er ein wesent­li­ches Hemm­nis für die weitere Verbrei­tung von Exoske­let­ten: „Selbst ein kurz­zei­ti­ges Testen der Geräte wird viel­fach abge­lehnt.“

Beweg­lich­keit einge­schränkt

Diese Skep­sis begeg­nete auch Andreas Tautz. Der Chief Medi­cal Offi­cer bei der Post DHL Group testete im Leip­zi­ger Luft­fracht­zen­trum zwei Laevo-Varianten. An dem Stand­ort bewegt beispiels­weise ein soge­nann­ter Aufle­ger, der Fracht­stü­cke von Hand aus einem Contai­ner holt und auf ein Verteil­band legt, bis zu 4.800 Pakete pro Schicht. Bei dem frei­wil­li­gen Testen der Exoske­lette hätten die Beschäf­tig­ten durch­aus eine Entlas­tung von Rücken- und Nacken­be­reich gespürt, sich bei den Bewe­gungs­ab­läu­fen jedoch auch einge­schränkt gefühlt. Der Test wurde nach vier Wochen abge­bro­chen – wegen mangeln­der Akzep­tanz. „Das, was wir errei­chen woll­ten, nämlich Entlas­tung, das wird empfun­den“, so Taut: „Trotz­dem ist das Exoske­lett nicht ange­nom­men worden.“

Nutzer in den Fokus stel­len

Diese Beob­ach­tung passt zu einem weite­ren Ergeb­nis, zu dem Ralph Hensel von Audi in seiner Feld­stu­die gekom­men ist. „Die Entwick­lung von Exoske­let­ten scheint primär tech­no­lo­gisch getrie­ben zu sein, da der Fokus stark auf der mecha­ni­schen Wirk­sam­keit der Systeme liegt“, so Hensel: „Jedoch muss der Nutzer in den Mittel­punkt sowohl der Entwick­lung als auch der Pilo­tie­rung und Imple­men­tie­rung von Exoske­let­ten rücken.“


Foto: privat

Petra Hannen

Fach­jour­na­lis­tin


Exoske­lette – Formen und Beispiele

Exoske­lette sind am Körper getra­gene äußere Stütz­struk­tu­ren bezie­hungs­weise Assis­tenz­sys­teme. Einige können den ganzen Körper unter­stüt­zen, die meis­ten sind jedoch nur für einen Körper­be­reich oder bestimmte Muskel­grup­pen oder ledig­lich für ein beson­ders belas­te­tes Gelenk vorge­se­hen.

Passive Exoske­lette funk­tio­nie­ren rein mecha­nisch, beispiels­weise über Feder­sys­teme:

  • Laevo: Das Oberkörper-Exoskelett unter­stützt den unte­ren
    Rücken beim Heben von Lasten und bei der Rumpf­vornei­gung; www.laevo.nl
  • SkelEx/Airframe: Die Oberkörper-Exoskelette unter­stüt­zen Arme und Schul­ter bei Arbei­ten über Schul­ter­höhe;
    www.skel-ex.com; https://www.levitatetech.com
  • Chair­less Chair: Das Bein-Exoskelett entlas­tet die Beine und
    ermög­licht kurze Sitz­pau­sen; www.noonee.com
  • Paexo: Je nach Ausfüh­rung (Thumb, Wrist, Shoul­der) unter­stützt das Exoske­lett Daumenend- und ‑sattel­ge­lenke bei der Montage, das Hand­ge­lenk bei der Lasten­hand­ha­bung oder Schul­ter­ge­lenke und Ober­arme bei der Über­kopf­ar­beit;
    www.ottobock.com/de
  • Suitx Max: Das Ganzkörper-Exoskelett unter­stützt obere und
    untere Extre­mi­tä­ten beim Heben von Lasten, bei Arbei­ten über Schul­ter­höhe und bei der Rumpf­vornei­gung;
    www.suitx.com/max-modular-agile-exoskeleton
  • Fortis Exoske­le­ton: Das Ganzkörper-Exoskelett unter­stützt
    obere und untere Extre­mi­tä­ten beim Heben und Halten von schwe­ren Werk­zeu­gen sowie bei Arbei­ten über Schul­ter­höhe; http://www.lockheedmartin.com/en-us/products/exoskeleton-technologies/industrial.html

Aktive Exoske­lette, oft auch Robo­ter­an­züge genannt, verfü­gen über Senso­ren und elek­tri­sche oder pneu­ma­ti­sche Antriebe, für die auch eine Ener­gie­ver­sor­gung notwen­dig ist:

  • Cray X: Das Ober­kör­per Exoske­lett unter­stützt den unte­ren
    Rücken beim Heben von Lasten und bei der Rumpf­vornei­gung; www.germanbionic.de
  • Exo-Jacket: Das moto­ri­sierte Oberkörper-Exoskelett unter­stützt Arme und Schul­ter bei Arbei­ten über Schul­ter­höhe;
    www.ipa.fraunhofer.de
  • HAL-Lumbar: Das Lendenwirbelsäule-Exoskelett unter­stützt den unte­ren Rücken beim Heben von Lasten und bei der Rumpf­vornei­gung; www.ccr-deutschland.de/healthcare
  • HAL-Roboteranzug: Das Ganzkörper-Exoskelett unter­stützt obere und untere Extre­mi­tä­ten beim Heben von Lasten;
    www.cyberdyne.jp/english/products/HAL

Über­schrift std

  • Liste
  • Liste

Test­läufe beim Mili­tär, in der Reha-Medizin und in der Produk­tion

Anzeige
News­let­ter

Jetzt unse­ren News­let­ter abon­nie­ren

Meistgelesen

Jobs
Sicher­heits­be­auf­trag­ter
Titelbild Sicherheitsbeauftragter 6
Ausgabe
6.2020
ABO
Sicher­heits­in­ge­nieur
Titelbild Sicherheitsingenieur 5
Ausgabe
5.2020
ABO
Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de