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Exoskelette

Er kann fliegen, ist unverwundbar und eine bis zu den Zähnen bewaffnete Kampfmaschine: Iron Man, der Superheld aus der gleichnamigen Comic-Serie. Im Gegensatz zu seinen Kollegen Spiderman oder Hulk musste er dafür nicht von einer radioaktiven Spinne gebissen oder von Gammastrahlung getroffen werden. Iron Man hat sich selbst seine Rüstung gebaut. Ein sogenanntes Exoskelett macht ihn unbesiegbar. Viele Wissenschaftler tüfteln an solchen Außenskeletten. Noch können sie keine Superkräfte verleihen, sollen aber in Zukunft vielen Menschen das Leben erleichtern.
von wissen.de-Autorin Julia Räsch

Was ist ein Exoskelett?

Ein künstliches Exoskelett ist ein mechanisches Gerüst, das ein Mensch anzieht. Metallstreben formen ein Gestell, das die Achsen und Gelenke des Körpers nachbildet. „Es ist ein System, das mir ein Skelett außen - daher „exo” - verpasst, das mich bei Bewegungen unterstützt oder meine Bewegungen übernimmt”, sagt der Ingenieur Jan Albiez. Zusammen mit seinem Team entwickelt er Exoskelette am Deutschen Forschungszentrum für künstliche Intelligenz in Bremen. Gesteuert wird das Robotersystem meist durch Körperbewegungen, seltener durch Hebel oder Knöpfe. Ein Computer erkennt den Befehl und berechnet blitzschnell die auszuführende Bewegung. Angetrieben wird es von einer Batterie.

 

Wo werden Exoskelette eingesetzt?

Ursprünglich sollten Exoskelette die menschliche Kraft verstärken und dabei helfen, schwere Lasten zu heben oder ausdauernder zu sein. Diese Möglichkeiten werden beispielsweise beim Militär erforscht. „In den letzten 10 Jahren hat sich die Forschung um zwei Bereiche erweitert”, sagt Albiez. Ein Einsatzgebiet für die Roboteranzüge sei die Arbeit auf Distanz („Teleoperation”). Dabei werde ein Arbeits-Roboter aus der Ferne von einem Menschen gesteuert, der ein Exoskelett trägt. „Damit kann ich mich natürlich bewegen und das Exoskelett überträgt diese Bewegung auf einen Roboter”, erklärt Albiez. Das sei vor allem dann sinnvoll, wenn sich der Roboter an einem Ort befinde, der für Menschen zu gefährlich oder nur schwer zugänglich sei - etwa in einem verseuchten Kraftwerk oder in der Tiefsee. Normalerweise  werden solche Roboter über Joysticks gesteuert. „Das ist sehr schwerfällig und man braucht sehr viel Konzentration.”

Und noch einen Vorteil habe das Exoskelett bei diesen undankbaren Arbeitseinsätzen: Über Kameras werden Bilder der Umgebung direkt an das Exoskelett gesendet.  „Mit einem Kopfdisplay und ähnlichem Zubehör geben wir dem steuernden Menschen das Gefühl, er sei vor Ort an der Stelle des Roboters”, sagt der Ingenieur. Auch 3D-Technik solle zum Einsatz kommen. Noch sind die Geräte allerdings im Entwicklungsstadium.

Darüber hinaus werden Exoskelette in der Rehabilitation eingesetzt. „Es geht nicht darum, den Menschen Superkräfte zu verleihen”, sagt Albiez. „Bei Schlaganfall oder Koma-Patienten wird häufig eine bestimmte Bewegung benötigt oder eine Unterstützung der Bewegung gefordert.  Zum Beispiel im Alltag, beim Treppen Steigen.” Auch Querschnittsgelähmte können mit Hilfe eines Exoskeletts wieder laufen.

 

Gibt es schon funktionierende Exoskelette?

Bisher gibt es noch keine serienreifen Modelle, weder für den militärischen noch für den medizinischen Einsatz. Die meisten Exoskelette befinden sich noch in einem Prototypen-Status. Dennoch haben einige Entwicklungen schon weltweit für Aufsehen gesorgt. Aus Japan stammt der futuristisch aussehende Roboteranzug HAL (Hybrid Assistive Limb). Dieser soll vor allem in der Rehabilitation eingesetzt werden. Schlaganfall-Patienten, bei denen die Kommunikation zwischen Gehirn und Muskeln gestört ist, sollen durch HAL beim Gehen unterstützt werden. Dagegen soll das Exoskelett Hulc (Human Universal Load Carrier) militärischen Zwecken dienen. Soldaten sollen so schwere Lasten über eine weite Strecke transportieren können. 

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