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Technik: Sonstiges

Exoskelett - stark wie eine Ameise

Wie Innovationen unsere Zukunft verändern I

H-MEX von Hyundai Motors
H-MEX von Hyundai Motors
In den geheimnisvollen Mythologien der Götter gab es viele technologisch anmutende Dinge und Götterwaffen, die in der Regel als Phantasie abgewunken werden. Es folgten zahlreiche Science Fiction-Geschichten und Romane, die ebenso phantastische Dinge, Erfindungen und Technologien beschrieben, die es noch nicht gab, aber uns ins Erstaunen brachten. Doch die Zeit geht weiter, und kreative Köpfe haben schon einstige SF-Erfindungen Realität werden lassen und wurden zu selbstverständlichen Alltagsgegenstände unserer Zeit. Denken Sie an die menschlichen Roboter aus dem alten SF-Film Metropolis von 1927 oder denken Sie an an den Klassiker 2001- Odyssee im Weltraum und seinen intelligenten sprechenden Computer HAL 9000. Am berühmtesten mag wohl der Kommunikator von Captain Kirk vom Raumschiff Enterprise sein, nichts anderes als unser heutiges Handy.

So verhält es sich auch mit dem Exoskelett, wovon der Beitrag handelt. Zuerst sah ich diese Innovation im SF-Klassiker Alien-Das unheimliche Wesen aus einer fremden Welt von 1979, als die Hauptdarstellerin Ripley (von Sigourney Weaver gespielt) den Caterpillar Power Loader bediente. Mit Hilfe dieses Elektronik-Mechanik-Korsetts, einem Exoskelett, wurden zentnerschwere Lasten gehoben. Oder auch im SF-Film Edge of Tomorrow, als solch ein Exoskelett dem Hauptdarsteller Tom Cruise scheinbar übermenschliche Kräfte verleiht. Doch zurück in die Gegenwart, den Exoskelette sind kein Phantasieprodukt mehr.

Insekten als Vorbilder

Ameisen sind faszinierende und sehr erfolgreiche Geschöpfe, die im Kollektiv leben und dies seit mindestens 130 Millionen Jahren. Ob die Menschen nicht was daraus lernen können! Und die bisher 12.500 entdeckten Arten leben nicht nur im Wald und in der Stadt, sondern auch im Hochgebirge, in Wüsten und sogar am Polarkreis. Urzeitliche fliegende Ameisen (Titanomyrma), die man in Bernstein fand, hatten eine Körpergröße von ca. 6 cm, mit einer Flügelspannweite von rund 15 cm. Hätten Sie gedacht, das Ameisen, mit ihrem Chitin-Exoskelett, mindestens das 10-fache und bei bestimmten Arten sogar ohne Mühe das 50-100-fache ihres Körpergewichtes stemmen können. Theoretisch müsste ein Mensch von 70 KG Gewicht also bis zu 700 KG stemmen können, um mit einer Ameise mithalten zu können, auch wenn die Anatomie natürlich komplett anders ist. Aber die technologische Innovation eines angepassten Exoskeletts für Menschen kann einen Einzelnen so stark wie eine Ameise machen.

Army-Exoskelett von Rostec
Army-Exoskelett von Rostec
Was ist ein mechanisches Exoskelett

Als Exoskelett bezeichnet man eine künstliche mechanische Stützstruktur, die ein Mensch am Körper tragen kann, und die Bewegungen des Trägers in vielerlei Weise unterstützen kann. Deshalb nennt man sie auch Roboteranzüge oder das Zweite-Skelett. Die wesentlichen technischen Entwicklungen werden zur Zeit in Japan, Südkorea, China, USA, Rusland und Deutschland erprobt (z.B. das Frauenhofer Institut und Bundeswehr) und gebaut. Die Einsatzmöglichkeiten sind in vielen Bereichen möglich.

Roboter-Anzüge für Medizin, Arbeit & Militär

Die Einsatzmöglichkeiten für medizinische Exoskelette ist an erster Stelle zu nennen. Es ist zugleich auch die komplizierteste Fachrichtung, die man auch Rehabilitations-Robotik nennt. Spezialisten aus den Bereichen Biomedizinische Technik, Neurowissenschaften und Rehabilitations-Wissenschaft entwickeln z.B. unterstützende Exoskelette für Menschen, die nach einem Schlaganfall oder Lähmung wieder das Gehen erlernen müssen oder können. Das bedeutet in der Praxis, das solche Patienten unterschiedlich geholfen werden kann, die Beinkraft verstärken kann oder gelähmte Menschen zum ersten mal sich wieder bewegen können. Motorisierte Hüften und Knie kann es Querschnittsgelähmten erlauben aufrecht zu stehen und zu gehen.

Army-Exoskelett von Looked Martin
Army-Exoskelett von Looked Martin
An zweiter Stelle ist die industrielle und militärische Anwendung zu nennen. Hier werden in vorrangig Exoskelette entwickelt, die es z.B. so Arbeitern bzw. Soldaten ermöglicht, schwere Lasten zu tragen, wobei Rücken und Gelenke geschont werden. Es gibt Entwicklungen, die es einem Menschen ermöglicht, auf längerer Dauer bis zu 50-60 KG zu tragen. Die Zielsetzung ist es aber auch, das die Effektivität und Sicherheit von Arbeitskräften und Soldaten steigern zu können.

Auf der Hannover Messe 2019 wurde das Exoskelett Cray X des Augsburger Unternehmens German Bionic vorgestellt. Dieses System mit einem speziell entwickelten Computerprogramm wird wie ein Rucksack aufgesetzt und mit einem Gurtsystem am Körper fixiert. Im Rückenteil sitzt die Steuerung und der Akku, und in den Hüften die Motorik. Über Sensoren erkennt das System die Bewegungen eines Menschen und aktiviert die Motoren, um den Träger zu unterstützen. Das Programm ist sogar fähig dazu, die Bewegungsabläufe einer einzigen Person als ein Bewegungs- und Belastungsprofil zu speichern.

Der Einsatz von Exoskeletten wird in wenigen Jahren noch weitere innovative Entwicklungen präsentieren, und dann noch mehr zum sichtbaren Alltag gehören. Diese Entwicklung wird wieder kranken Menschen ein lebenswertes Leben ermöglichen, schwere Arbeit erleichtern und militärisch dann Soldaten als Roboter-Menschen im Einsatz sehen. Eine Innovation, was unsere Zukunft verändern wird.

Webseite Frauenhofer Institut-biomechatronische-systeme:

https://www.ipa.f...lette.html

Bildnachweis:
  • Army-Exoskelett von Rostec: Copyright: Fa. Rostec Russland
  • Army-Exoskelett von Looked Martin: Copyright: Looked Martin USA
  • H-MEX von Hyundai Motors: Copyright: Hyundai Motors

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Schlüsselwörter: Exoskelett | Roboter-Anzug | künstliche Intelligenz | Arbeitshilfe | Supersoldaten
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