Exoskelette als Werkzeuge

Arbeiten wie im Science-Fiction Film

Sie sollen körperliches Schuften leichter machen und den Körper schonen. Doch was, wenn die technische Hilfe zwar Muskeln entlastet, dafür aber Konzentration und Präzision ins Wanken bringt? Genau das wird jetzt in Köln untersucht.

Wer täglich körperlich hart arbeitet, weiß, wie schnell Schultern, Arme und Rücken an ihre Grenzen kommen. Gerade bei Überkopfarbeiten, etwa beim Schrauben, Bohren oder Schleifen, versprechen Exoskelette spürbare Erleichterung. Die Technik gilt als Hoffnungsträger für Industrie und Handwerk, weil sie die Muskulatur entlasten und arbeitsbedingten Erkrankungen vorbeugen soll.
Doch die spannende Frage lautet: Was passiert dabei im Kopf und in der Bewegung? Genau hier setzt das neue Forschungsprojekt „CoExo – Kognitiv-motorische Interferenzen beim Exoskelett-Einsatz“ an, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Hinter dem Projekt steht eine Kooperation der Deutschen Sporthochschule Köln (SpoHo) mit der Technischen Universität Bergakademie Freiberg.
Im Kern geht es darum, systematisch zu untersuchen, wie verschiedene Arten von Exoskeletten auf Menschen in realitätsnahen Arbeitssituationen wirken. Dabei reicht die Spanne von passiven mechanischen Systemen bis hin zu intelligenten, KI-basierten Assistenzfunktionen. Die Forscher wollen herausfinden, wie diese Unterstützung die Verteilung von geistigen und körperlichen Ressourcen beeinflusst. Denn so groß die Hoffnung auf Entlastung auch ist: Exoskelette können zwar körperliche Belastungen verringern, verlangen aber zugleich eine Umstellung von Bewegungsabläufen. Dabei kann es zu Leistungseinbußen kommen, wenn körperliche und geistige Anforderungen gleichzeitig miteinander konkurrieren.
Professor Bettina Wollesen von der SpoHo bringt den Kern des Problems auf den Punkt: Ein Exoskelett könne körperlich entlasten, dürfe aber nicht zulasten von Präzision oder Sicherheit gehen. Deshalb müsse verstanden werden, wann Assistenzsysteme wirklich helfen und wann sie neue Anforderungen schaffen.
Um das herauszufinden, führen im Projekt 50 Handwerker und 50 gesunde Erwachsene typische
industrielle Überkopfarbeiten aus, teils mit, teils ohne
Exoskelett. Teilweise kommen zusätzlich kognitive Aufgaben hinzu. Erfasst werden körperliche und neuronale Belastungen mit modernen mobilen Messverfahren wie 3D-Bewegungsanalyse, Muskelaktivitätsmessung und funktioneller Nahinfrarotspektroskopie. Ein besonderer Blick gilt dabei den Unterschieden zwischen Alter, Geschlecht und Körpermaßen. Denn bislang beruhen viele Studien vor allem auf männlichen Probanden.
Das Kölner Projekt will dazu beitragen, Exoskelette künftig besser an unterschiedliche Nutzer anzupassen. Auf Basis der Ergebnisse soll ein Modell entstehen, mit dem sich adaptive Exoskelett-Funktionen entwickeln lassen, die sich automatisch an Aufgabe, Situation und individuelle Bedürfnisse anpassen. Ziel ist eine Technik, die körperliche Entlastung und geistige Leistungsfähigkeit zusammenbringt.