Roboter zum Anziehen

Exoskelette für den industriellen Einsatz

In der Medizin haben Exoskelette beispielsweise bei Rehabilitation und als Gehhilfen bereits kommerziell Fuß gefasst. Auch für den Einsatz in der Industrie haben mehrere Unternehmen bereits solche Stützstrukturen auf den Markt gebracht. Diese Vorrichtungen erkennen Bewegungen des Trägers und unterstützen sie dann mit mechanischer Kraft, so dass der Mensch entlastet wird. Das nach Science-Fiction klingende Konzept kommt somit zunehmend in der Realität an.

Bild: FP7 Robo Mate Consortiumrobo-mate-7@2x

In vielen Bereichen der industriellen Produktion sind Arbeitserleichterungen durch den technischen Fortschritt nicht mehr wegzudenken. Aber trotz aller moderner Technik gibt es auch heute noch viele Produktionsschritte, die ohne menschlichen Einsatz nicht durchgeführt werden können. Hierzu gehören insbesondere die Kleinserienproduktion, die kundenindividuelle Massenproduktion, oder auch die Demontage von Serienprodukten (z.B. Automobilrecycling). Häufig finden solche Arbeitsvorgänge in unstrukturierten Umgebungen statt und bedürfen besonderer menschlicher Eigenschaften wie ausgeprägter Auge-Hand-Koordination und anderer kognitiver Fähigkeiten.

Belastungen am Arbeitsplatz
Eine Unterstützung des Menschen gerade bei solchen Produktions- und Montagevorgängen durch Maschinen oder Roboter findet kaum statt. Zudem erfordern gerade diese Tätigkeiten oft auch noch einen sehr hohen körperlichen Einsatz und/oder ein Arbeiten in körperlich ungünstigen Stellungen. Viele Menschen erleiden durch diese starke Belastung Erkrankungen des Bewegungsapparates, was wiederum zu hohen Kosten und einer verminderten Produktivität der Unternehmen führt.

Neue Ansätze: Mensch-Roboter-Kollaboration
Es gibt technologische Ansätze, die manuelle Arbeit im industriellen Umfeld effizienter und produktiver gestalten. Die „Assistenzrobotik“ ist hier ein vieldiskutiertes Thema in der Industrie: Kooperierende Roboter bringen die Vorteile beider Welten näher zusammen. Der Roboter hat Kraft, Ausdauer und Genauigkeit, der Mensch bringt Übersicht, Flexibilität und kognitiven Fähigkeiten ein. Der neue Typ Roboter, der Menschen bei anspruchsvollen, kaum zu automatisierenden Aufgaben unterstützen kann, muss anpassungsfähig, intuitiv zu handhaben und vor allem in jeder Situation sicher bedienbar sein.

Bild: Ludmilla Parsyak/Frauenhofer IAOIMG_9605

Foto: Ludmilla Parsyak/Frauenhofer IAO

Exoskellette als extreme Form der Verschmelzung von Mensch und Maschine
Konsequenterweise führt ein solcher Trend zu immer stärkerer Integration von Mensch und Maschine. Ein Exoskelett-System ist in dieser Hinsicht das Extrembeispiel. Es vereint Mensch und Maschine auch physisch zu einer Einheit. Was sonst vermieden wird, nämlich der direkte Kontakt zwischen Roboter und Mensch, ist hier Notwendigkeit. Bei der Entwicklung dieser Systeme spielen die verschiedensten Formen von Mensch-Maschine Schnittstellen und vor allem auch die Sicherheit neben Leichtbau, Ergonomie, Antriebstechnik, Energieversorgung, Effizienz und Usability dabei wichtige Rollen.

Roboter „zum Anziehen“
Exoskelette sind bislang im Wesentlichen aus Science Fiction Filmen oder für militärische Anwendungen bekannt. Aber längst entstehen immer mehr ernstzunehmende und sicher funktionierende Anwendungen in Industrie und Rehabilitation: Medizinische Anwendungen in der Therapie wie auch zur Unterstützung beim Gehen, das persönliche technische Hilfsmittel im Alltag für ältere Personen oder der industriellen Einsatz in der Fertigung führen auf unterschiedlichste Anforderungen und Ausprägungen des Exoskelettes. Ein Beispiel für einen Einsatz als Gehhilfe für Menschen mit Querschnittslähmung zeigt unsere neue VDI-Ingenieurgeschichte in einem kurzen Video:

Exoskelett-Systeme zum Ausprobieren
Wer mehr zum Thema Assistenzroboter und Exoskelette erfahren möchte, sollte bei der 2. VDI-Konferenz „Assistenzroboter in der Produktion 2015“ am 09. und 10. Dezember 2015 in München vorbei schauen. Neben vielen Beispielen der  Mensch-Roboter-Kollaboration im Industriealltag besteht auf dem vorgelagerten VDI-Spezialtag „Exoskelette für den industriellen Einsatz“ am 08. Dezember die Möglichkeit, die Technologie von Exoskelett-Systemen selbst auszuprobieren! Die „Robo-Mates“, intelligente Exoskelette für Produktionsumgebungen, sind für alle Teilnehmer des VDI-Spezialtages zugänglich und können live getestet werden. Der Leiter der VDI-Konferenz, Prof. Dr.-Ing. Hans Wernher van de Venn, ist Projektkoordinator und der Leiter des VDI-Spezialtages, Dr. Konrad Stadler, ist der technische Leiter des Projektes „Robo-Mate“. Beide stehen in München für alle Fragen gern zur Verfügung. Ein Whitepaper zum Thema Exoskelette „Considerations for developing safety standards for industrial exoskeletons“ steht schon jetzt zum kostenlosen Download bereit.

Bild: VDIckrauseAutor: Dr.-Ing. Carsten Krause
Position im VDI: Produktmanager bei der VDI Wissensforum GmbH
Aufgabe im VDI: Produktentwicklung – Konstruktion – Robotik – Technische Dokumentation

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