Exoskelett und Roboterarm senken Hebelastung um 65 %
Forschende der Technischen Universität München haben mit dem WearA Cob ein innovatives System zur menschlich-robotischen Zusammenarbeit entwickelt, das körperliche Belastungen in der Fertigung erheblich reduziert. Das am Münchner Institut für Robotik und Maschinelle Intelligenz unter Leitung von Prof. Lorenzo Masia realisierte Konzept verbindet einen tragbaren Oberkörper-Exoskelett mit einem kollaborativen Ein-Arm-Roboter. Ziel ist es, klassische Sicherheitsbarrieren zwischen Mensch und Maschine aufzuheben, ohne die Arbeitssicherheit zu gefährden, und gleichzeitig Hebevorgänge im industriellen Umfeld zu erleichtern. Das Exoskelett wird rucksackartig getragen und verfügt über einen elektrischen Motor im Rückenbereich. Über hochfeste Kabel, die von den Schultern zu Ellerauflagen verlaufen, unterstützt es den Bizeps bei der Armhebebewegung. Der entscheidende Fortschritt liegt in der direkten Datenkommunikation mit dem Cobots. Nimmt der Roboter ein Objekt auf, ermittelt er dessen Gewicht sowie den Massenschwerpunkt und übermittelt diese Werte kabellos an das Exoskelett. Dieses passt die Kabelspannung dynamisch an und kompensiert nicht nur das Eigengewicht der Arme, sondern liefert zusätzlichen Kraftsupport proportional zur Last. Asymmetrische Komponenten werden dabei individuell bilanziert, sodass jeder Arm bedarfsgerecht unterstützt wird. Messungen belegen eine Reduktion der muskulären Belastung im Oberarmbereich um bis zu sechzigfünf Prozent. Im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen, die Muskelaktivität über sensible Elektroden am Oberarm erfassen, verzichtet das System auf aufwändige Sensorkalibrierung vor jedem Einsatz. Die Genauigkeit der Lastkommunikation liegt bei lediglich 0,5 bis 1 Kilogramm, was die Praktikabilität im Produktionsalltag deutlich steigert. Neben der mechanischen Entlastung überzeugt der Cobots durch eine intuitive Inbetriebnahme. Neue Aufgaben können durch Vorführprogrammierung erlernt werden, ohne dass Programmierkenntnisse oder Code erforderlich sind. Dies unterscheidet das System fundamental von herkömmlichen Industrirobotern, die strikt abgetrennt arbeiten. Die Forschungsergebnisse, veröffentlicht in der IEEE Robotics and Automation Letters, demonstrieren nicht nur eine signifikante Minderung der physischen Strapazen für Beschäftigte, sondern auch eine effiziente Integration in bestehende Fertigungsabläufe. Durch die nahtlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine lassen sich wiederkehrende, belastende Tätigkeiten wie das mehrfache Heben und Ablegen von Bauteilen bei Qualitätskontrollen deutlich beschleunigen und ergonomisch optimieren. Das WearA Cob markiert damit einen konkreten Schritt hin zu sichereren, produktiveren und gesundheitlich schonenderen Arbeitsumgebungen in der modernen Industrie.
