Heben aus tiefen Positionen

Unterstützung zum Anziehen

Körperunterstützende Robotik kann in der manuellen Handhabung dazu beitragen, die gesundheitlichen Belastungen des Menschen deutlich zu reduzieren. Schmalz sieht einen steigenden Bedarf für die Unterstützung der Werker schon beim Transport geringer Lasten. Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat das Unternehmen ein Exoskelett entwickelt, das dem Mitarbeiter beim Heben aus tiefen Positionen buchstäblich Beine macht.

Ob Hebe- oder Montagetätigkeit: Schmalz will Mitarbeiter bei Tätigkeiten in tiefen Positionen mit einem Exoskelett unterstützen. (Bild: J. Schmalz GmbH)

Vakuumheber aus dem Standardprogramm von Schmalz kommen in zahlreichen Branchen zum Einsatz und handhaben verschiedene Lasten. Durch ihre ergonomische Gestaltung und einfache Bedienung unterstützen sie Mitarbeiter in der Kommissionierung, im Paketversand oder bei der Maschinenbeladung. Der demografische Wandel führt unterdessen zu einem steigenden Durchschnittsalter der Menschen in den Betrieben – und die körperlichen Belastungen in der manuellen Handhabung nehmen zu. Nicht selten bewegen Mitarbeiter Lasten von mehreren Tonnen pro Tag, auch wenn ein einzelnes Packstück nur wenige Kilogramm wiegt. Neuartige Ansätze wie körpergetragene Hebehilfen können an dieser Stelle gut dazu beitragen, gesundheitliche Belastungen zu reduzieren und Muskel/Skelett-Erkrankungen langfristig vorzubeugen.

Der Mitarbeiter entscheidet selbst, wie intensiv er die Hilfe durch das Exoskelett in Anspruch nehmen will. (Bild: TeDo Verlag)

Stabilisierendes Leichtbaugerüst

Bei dieser neuen Art von Mensch/Maschine-Kooperation handelt es sich um ein Leichtbaugerüst, dessen Funktionen beispielsweise die Stabilisierung von Rumpf und Rücken ermöglicht und die Belastung empfindlicher Körperregionen wie Handgelenk, Ellenbogen oder Schulter reduziert. Schmalz verbindet dabei die Ergonomie seiner Hebegeräte mit der aktiven körperlichen Entlastung der Gelenke durch Exoskelette. Der Fokus liegt zunächst auf der Entwicklung eines Systems zur Unterstützung der ergonomischen Bewegung beim Beugen. Dabei geht es um die Förderung des Hebens mit geradem Rücken und die Unterstützung der Kniebeuge. Durch die Entlastung der Beine kann die Körperhaltung aktiv korrigiert und geführt werden.

Individuelle Unterstützungsgrade

Gemeinsam mit Partnern wie der Technischen Universität München hat Schmalz in einem Forschungsprojekt wissenschaftliche und technische Aspekte eines körpernahen Lastmanipulationssystems untersucht. Langfristiges Ziel ist die Entwicklung eines Exoskeletts mit einer intuitiven Steuerung, bei dem der Nutzer die Unterstützungsgrade individuell einstellen kann. Die Hebehilfe soll für die Mitarbeiter mehr Mobilität und höhere Arbeitsgeschwindigkeit bei geringerer körperlicher Belastung bringen. Neben der Kinematik stellt das Projekt große Herausforderungen an die Konstruktion. Am Körper getragene Systeme müssen leicht sein sowie schnell an- und ausgezogen werden können. Darüber hinaus sollen sie dem Mitarbeiter eine sehr hohe Bewegungsfreiheit ermöglichen: Die Akzeptanz des Benutzers entscheidet letztendlich über den Produkterfolg.

Nebentätigkeiten unter Hüfthöhe

Schmalz hat seinen Prototypen zunächst für die passive Beinunterstützung entwickelt, die in Kombination mit den Vakuum-Schlauchhebern greift. Vor allem bei häufigen Nebentätigkeiten unter Hüfthöhe, wie dem Scannen von Packstücken, unterstützt das System den Träger zusätzlich. Eine Oberkörperanbindung sorgt für die ergonomische Haltung und Entlastung bei langem Stehen. Der Mitarbeiter entscheidet selbst, wie intensiv er die Hilfe in Anspruch nehmen will. Nächster Entwicklungsschritt ist die komplette Entlastung bei wiederkehrenden Arbeiten in tiefen Positionen, etwa bei Montageanwendungen. Dabei kann das Kniegelenk bewusst blockiert werden, was ein bequemes Absitzen ermöglicht. Zusätzliche Funktionsmuster befinden sich im Aufbau – Schmalz führt hierzu Feldtests in einer Montageanlage sowie Langzeitstudien unter realen Bedingungen durch.