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125 Jahre MM Maschinenmarkt

Intelligente Exoskelette und die bionische Revolution

| Autor / Redakteur: Eric Eitel / Victoria Sonnenberg

Exoskelette kombinieren menschliche Intelligenz mit maschineller Kraft, indem sie die Bewegungen des Trägers unterstützen oder verstärken.
Exoskelette kombinieren menschliche Intelligenz mit maschineller Kraft, indem sie die Bewegungen des Trägers unterstützen oder verstärken. (Bild: German Bionic)

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Exoskelette stehen kurz vor ihrem industriellen Durchbruch. Sind sie in der Medizin bereits probates Mittel, sollen sie nun ihren Platz in der Industrie finden. Jetzt gilt es spannende Potenziale der Exoskelett-Technik zu heben.

Science-Fiction-Fans kennen Exoskelette bereits seit 1986 – dem Jahr, in dem James Camerons Blockbuster Aliens in die Kinos kam. Unvergesslich bleibt der Endkampf, in dem die Protagonistin Ripley die Alien-Königin mithilfe eines am Körper tragbaren Roboters und der automatischen Luftschleuse ins All befördert. Rund dreißig Jahre später sind solche mit dem Körper verbundene Systeme unter den Begriffen Exoskelett oder ‚wearable robotics‘ zur Realität geworden – wenn auch vornehmlich mit anderem Fokus.

Exo- oder Außenskelette – so die gängige Definition – werden heute vor allem für drei Anwendungsszenarien entwickelt: In der Medizin sind sie bei der Rehabilitation und als Gehhilfen bereits kommerziell erfolgreich. Im militärischen Einsatz sollen sie zukünftig Soldaten leistungsfähiger machen, die im Einsatz schwere Lasten über lange Strecken und unebenes Gelände transportieren oder in Katastrophengebieten Verletzte bergen müssen. Das größte Potenzial für ihren Einsatz sehen Experten aber derzeit in Bereichen, in denen menschliche Arbeit nicht sinnvoll durch Vollautomatisierung oder Robotik-Systeme ersetzbar ist. Hierzu zählen Arbeitsprozesse in der industriellen Produktion, beispielsweise in der Automobilbranche, aber auch körperlich schwere Arbeiten am Bau, in der Logistik oder in der Pflege.

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Die Nachfrage nach Exoskeletten zieht inzwischen stark an: So prognostiziert etwa das unabhängige ABI Research-Institut bis 2028 ein Marktvolumen von 5,8 Mrd. US-Dollar. Neben Herstellern aus Japan, Korea und den USA sind auch europäische Anbieter mit im Rennen um den Milliarden-Markt – darunter auch der Augsburger Robotik-Spezialist German Bionic oder der Orthesen- und Prothesen Hersteller Otto Bock.

Exoskelette müssen lernfähig werden

Bisher wurde der kommerzielle Durchbruch der Technologie vor allem durch zwei Faktoren behindert: Einerseits lag dies am Fehlen von Nutzer-Daten, auf deren Grundlage die absolute Entlastung, die Exoskelett-Systeme ihren Träger erbringen, erhoben werden konnte. Ohne diese Quantifizierung und den daraus ableitbaren gesundheitlichen Nutzen für Mitarbeiter fehlten aber objektive Argumente für die Investition in die neuartige Technologie.

Andererseits gibt es, aufgrund hoher F&E-Kosten, einen relativen Stillstand bei der Weiterentwicklung, was unter anderem daran festzumachen ist, dass bisher nur wenige Anbieter den Entwicklungsschritt von passiven Systemen, also rein mechanischen Exoskeletten, zu aktiven Roboter-Exoskeletten technologisch vollziehen konnten. In Europa ist dies bisher dem deutschen Unternehmen German Bionic mit dem Cray X, einem aktive Rücken-Exoskelett sowie Bioservo aus Schweden, das eine Software-gesteuerte pneumatische Greifhilfe entwickelt hat, gelungen. Im nächsten Entwicklungsschritt auf dem Weg zu einer wirklichen bionischen Revolution müssen Exoskelette darüber hinaus lernfähig werden, was wiederum Nutzungsdaten erfordert.

Folgerichtig benötigen Exoskelette zuerst die Anbindung an die Cloud und damit an die Smart Factory. Durch die Auswertung von Nutzerdaten, hierzu zählen beispielsweise Sensorik-Daten, können so zukünftig nicht nur die absolute Entlastung der Exoskelett-Nutzer quantifiziert werden. Daten und die dazugehörigen Schnittstellen sind auch wichtig, um Forschungseinrichtungen mit Herstellern zu vernetzen, mit dem Ziel interdisziplinäre Grundlagenforschung betreiben zu können. Darüber hinaus wird durch die Vernetzung der Exoskelette die Datengrundlage für maschinelles Lernen und KI-Fähigkeiten gelegt. Das bedeutet in der Folge, dass Exoskelette intelligent werden können und sich an die Bedürfnisse ihrer Nutzer anpassen – was den Menschen letztendlich wieder in das Zentrum der Industrie 4.0. rückt.

* Eric Eitel ist Head of Communications bei German Bionic in 10623 Berlin, Tel. (01 75) 1 67 08 91, ee@germanbionic.com

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