Exoskelette in der Wissenschaft

Trotz der Automatisierung in der Industrie hat sich in den letzten Jahren gezeigt, dass die physische Arbeitsbelastung für Arbeitnehmende in vielen Industriezweigen nicht abgenommen hat. Zu einer der häufigsten arbeitsbedingten Krankheiten zählt die sogenannte Muskel-Skelett-Erkrankung (MSE). Eine der Ursachen für MSE sind Überkopfarbeiten. (siehe Foto)

Exoskelett Studien

Durch Muskel-Skelett-Erkrankungen kommt es, laut der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), in Deutschland zu einem jährlichen Produktionsausfall von 17,2 Milliarden Euro. Gleichwohl sieht die Bundesanstalt große Potenziale für industrielle Exoskelette:

Eine zentrale Aufgabe stellt […] die Klassifizierung und Bewertung von mittlerweile marktgängigen passiven Exoskeletten in der Arbeitswelt dar. Ziel muss es sein, den praktischen Einsatz dieser Systeme am Arbeitsplatz zu bewerten. Es müssen Ansätze geschaffen werden, um präventive […] Faktoren zu identifizieren und so eine zuverlässige Bewertung und damit auch Anwendung von Exoskeletten in der Arbeitswelt zu ermöglichen.

Quelle: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

Studien zu Paexo Exoskeletten

Das Paexo Shoulder unterstützt Mitarbeitende bei anstrengenden Tätigkeiten in der Industrie, insbesondere bei Überkopfarbeiten. Das Exoskelett ist Gegenstand mehrerer Studien, um anhand von simulierten Arbeitsplätzen die Wirksamkeit MSE zu reduzieren wissenschaftlich nachzuweisen.

1. „Principle Study on Objective and Subjective Effects of a Passive Exoskeleton“ (Journal IEEE)

In der Studie werden verschiedene physische, physiologische und psychologische Parameter von 12 Probanden analysiert und verglichen, während sie mit und ohne das Exoskelett Paexo Shoulder Überkopfarbeiten durchführen. Die Bewertungskriterien, anhand dessen das Paexo Shoulder evaluiert wird, messen sowohl die objektiven als auch die subjektiven Auswirkungen auf die Nutzenden.

Die Studie kommt unter anderem zu dem Ergebnis, dass bei der Verwendung des Exoskeletts Paexo Shoulder die Aktivierung des vorderen Deltamuskels um 55 %, der Sauerstoffverbrauch um 33 % und die Herzfrequenz um 19 % signifikant reduziert wird (objektive Bewertungskriterien). Dies deutet darauf hin, dass das Paexo Shoulder die körperliche Belastung und Ermüdung effizient reduziert.

Subjektive Bewertungskriterien waren u.a. die Aufgabenbewältigung und die potenzielle Veränderung der Bewegungsfreiheit des Nutzers beim Tragen des Exoskeletts. Die Studie zeigt, dass sich das Tragen des Paexo Shoulder natürlich und uneingeschränkt anfühlt und weder positive noch negative Auswirkungen auf die reine Arbeitsleistung hat. Die Wissenschaftler:innen bewerten das Paexo Shoulder insgesamt als eine vielversprechende Lösung zur Reduzierung von Muskel-Skelett-Erkrankungen in der Schulter.

Exoskelett Studien
Studie: Journal IEEE
Studie: Journal IEEE – Kurzversion

2. Prinzipstudie zur Wirkung eines industriellen Exoskeletts bei Überkopfarbeiten (Journal Orthopädie Technik)

In der Studie wird das Paexo Shoulder mithilfe von metabolischen und elektromyographischen Parametern einer objektiven Bewertung unterzogen. Unter Laborbedingungen werden Überkopfarbeiten simuliert. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass der metabolische Aufwand des Nutzers und die Belastung der Schulterregion deutlich verringert wird. Insbesondere der Musculus deltoideus und der Musculus biceps brachii weisen eine signifikante Reduktion hinsichtlich der Muskelermüdung beim Tragen des Exoskeletts auf. Auch bei dem Muskelermüdungswert des Musculus trapezius zeigt die Studie eine Reduzierung auf, jedoch fällt diese deutlich geringer aus, als bei den anderen beiden Muskelpartien.

Exoskelett Studien
Studie: Journal Orthopädie Technik

3. Exoskelette in Produktion und Logistik – Grundlagen, Morphologie und Vorgehensweise zu Implementierung (Fraunhofer Austria)

In dem Whitepaper von Fraunhofer Austria „Exoskelette in Produktion und Logistik – Grundlagen, Morphologie und Vorgehensweise zu Implementierung“ wird unter anderem das Exoskelett Paexo Shoulder von drei Betrieben auf Gebrauchstauglichkeit in verschiedenen Anwendungsbereichen getestet. Das Paexo Shoulder  unterstützt bei der Ausführung von verschiedenen Aufgaben: Deckenmontage, Wandverputzen, Markierungs- & Lackierungsarbeiten und Ein- & Auslagerungstätigkeiten in einem Kleinteillager.
Insbesondere bei der Benutzerfreundlichkeit erhält das Paexo Shoulder eine sehr gute Bewertung: Bei der Aussage „Ich empfinde das Exoskelett, als einfach zu nutzen.“ erhielt das Paexo Shoulder eine Gesamtbewertung von 3,60 von 4,00 höchstmöglichen Punkten.

Exoskelett Studien
Whitepaper: Fraunhofer Austria

Wenn Sie mehr über die Technologie des Paexo Shoulders erfahren wollen oder darüber wie Sie bzw. Ihre Mitarbeitenden das Exoskelette testen können, dann erhalten Sie alle weiteren Informationen hier:

Paexo Shoulder

Analyse von Exoskeletten

Die scalefit.-Methode ist eine Möglichkeit, die Wirkung von Exoskeletten auf den Körper zu analysieren. Das folgende Video zeigt die Analyse des Paexo Backs bei einer typischen Aufgabe in der Logistik, dem Umpalettieren. Es wird sowohl die Stärke der Rumpfneigung einer Person, als auch die daraus resultierenden Wirkung auf die Lendenwirbelsäule beim Tragen des Paexo Backs bzw. ohne das Tragen des Exoskelett gezeigt.

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Wenn Sie mehr über die Technologie des Paexo Backs erfahren wollen oder darüber wie Sie bzw. Ihre Mitarbeitenden das Exoskelette testen können, dann erhalten Sie alle weiteren Informationen hier:

Paexo Back

Forschung an Exoskeletten

Ausgewählte Wissenschaftler:innen, die zu industriellen Exoskeletten forschen

Standards bei Exoskeletten

Der Einsatz von Exoskeletten in der Industrie befindet sich in einem dynamischen Wachstum. Ein wichtiger Faktor für die flächendeckende Nutzung von Exoskeletten in Arbeitsumfeldern sind allgemeingültige Standards.
Normen und Standards stellen Expertenwissen in Form von Regeln und Richtlinien dar, die schriftlich festgehalten werden und somit leicht von anderen weitergegeben werden können. Da sie zudem für jeden zugänglich sind, helfen sie den Menschen auf der ganzen Welt, sich besser zu verstehen, schneller zu reagieren und entsprechend zu handeln. Standards umfassen nicht nur das gesammelte Wissen führender Marktspezialisten, sondern sind auch mächtige Werkzeuge, die Innovation und Wettbewerbsfähigkeit fördern, interne Prozesse einfacher und Produkte sicherer machen und die Produktivität nachhaltig steigern.
Aktuell arbeiten und forschen folgende Institute daran Standards zu formulieren, die Qualität, Sicherheit, Leistung & Ergonomie von Exoskelette bzw. assistiver Systeme definieren und vereinheitlichen:
Die genannten Gremien suchen Expert:innen aus allen Branchen, die daran interessiert sind, die Weiterentwicklung von Exoskelett-Standards voranzutreiben und die Produktivität nachhaltig zu steigern.