Exoskelett Lab: Entlastung für die Logistikbranche

Exoskelette sind am Körper getragene, mechanische Stützstrukturen zur Unterstützung bestimmter Arbeitstätigkeiten bzw. zur Entlastung spezifischer Körperregionen. Sie unterstützen bestimmte Bewegungsabläufe, z.B. das Heben und Absenken von Lasten, oder statische Tätigkeiten wie das Arbeiten über Schulterniveau.

Es wird zwischen aktiven Exoskeletten, welche die Bewegungen der Nutzenden mithilfe von Sensoren messen und als Steuersignale für elektrische oder pneumatische Antriebe umsetzen, und rein mechanischen passiven Exoskeletten unterschieden. Einige Exoskelette zur Entlastung des unteren Rückens sollen eine gesunde Körperhaltung bei Hebevorgängen fördern. Dies erforschen wir aktuell mit Hilfe von Motion Capturing.

Im Gegensatz zum produzierenden Gewerbe ist bspw. die KEP-Branche von einem sehr heterogenen Artikelspektrum geprägt. Jede Warensendung unterscheidet sich in Bezug auf Gewicht, Größe, Stabilität, Schwerpunkt, etc. Das erschwert eine zuverlässige und wirtschaftliche Automatisierung der Handhabungsprozesse. Um die Arbeitskräfte insbesondere vor Muskel-Skelett-Erkrankungen zu schützen und auch leistungsgewandelten Beschäftigten eine Perspektive zu bieten, können Exoskelette eine Lösungsmöglichkeit bieten. Einen Nachweis für die Wirksamkeit in der Praxis gibt es aber noch nicht.

Vor allem an mobilen Arbeitsplätzen wie der Kommissionierung nach dem Person-zur-Ware-Prinzip kommen immer wieder Situationen vor, in denen keine ergonomischen Arbeitsbedingungen vorherrschen. Bspw. in der untersten Regalebene oder wenn Artikel auf einer Palette abgelegt werden. Darüber hinaus ist es keine Seltenheit, dass hier über die Schicht summiert Lastgewichte von mehreren Tonnen bewegt werden.

Neben der Gesundheitsprävention, also der Stabilisierung und Entlastung von Gliedmaßen und Rumpf, kann eine physische Entlastung auch dazu führen, dass Beschäftigte bei der Arbeit weniger ermüden und somit über den Tag verteilt konstant leistungsfähig sind. Dies erforschen wir mit Hilfe von Wearables zur Vitaldatenmessung.

Wir überprüfen auch, ob das Tragen eines Exoskeletts die reguläre Aufgabe mental stört z.B. die gefühlte Anstrengung oder Frustration erhöht. Im Idealfall sollte die normale Arbeitstätigkeit unbeeinträchtigt bleiben, auch sollte es zu keiner Reduktion der Leistungsfähigkeit kommen. Dazu verwenden wir Methoden der Kognitiven Ergonomie und ermitteln u.a. die mentale Arbeitsbelastung, Usability, User Experience und den Tragekomfort mit Hilfe von Fragebögen.

Als anwendungsnahe Forschungsinstitution interessiert uns, für welche Tätigkeiten und unter welchen Bedingungen eine Anwendung empfohlen werden kann. Inbegriffen sind sowohl Tätigkeiten, bei denen ein Exoskelett unterstützen kann, als auch solche, bei denen es eher hinderlich sein könnte. Ein Parameter, der in die Betrachtung einfließt, ist das Laufen einer weiten Strecke. Hierzu wurde eine Forschungskooperation mit dem Leibnitz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) eingegangen. Darüber hinaus interessieren uns noch weitere Dinge:

»Wie beeinflussen die unterschiedlichen Exoskelett-Modelle den Bewegungsablauf?« – Wir vergleichen hier passive und aktive Modelle unter Nutzung des MoCap-Systems Xsens und der Software Industrial Athlete.

»Können sich die Probanden vorstellen, das Exoskelett im Arbeitsalltag zu tragen?« – Wir vergleichen auch hier unterschiedliche Modelle ,bewerten diese unter Verwendung von Fragebögen zur Kognitiven Ergonomie und werten diese mit statistischen Verfahren aus.

»Entlastung oder zusätzliche Last?« – Wir messen Vitalparameter, um objektiv zu beurteilen, ob sich die Probanden mit Exoskelett mehr oder weniger anstrengen müssen.