Exoskelette gewinnen in der Industrie zunehmend an Bedeutung, insbesondere in Bezug auf ihre Anwendung zur Erleichterung körperlich belastender Tätigkeiten. Dabei gelten sie als eine vielversprechende Technologie zur Unterstützung von Beschäftigten in handwerklichen Berufen. Besonders erhebliche Vorteile zeigen sich bei Arbeiten über Kopf, wie beim Schrauben, Bohren oder Schleifen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „CoExo – Kognitiv-motorische Interferenzen beim Exoskeletteinsatz“, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, wird nun untersucht, wie sich der Einsatz dieser Technologien auf die Aufmerksamkeit, Bewegungskoordination und Leistungsfähigkeit der Nutzer auswirkt. Hierbei kooperieren die Deutsche Sporthochschule Köln und die Technische Universität Bergakademie Freiberg, um verschiedene Exoskelett-Unterstützungsformen zu erforschen, von passiven mechanischen Systemen bis hin zu KI-basierten Assistenzfunktionen, wie dshs-koeln.de darstellt.

Ein zentrales Ziel des Projektes besteht darin, kognitiv-motorische Interferenzen (CMI) abzubauen. Diese treten auf, wenn körperliche und kognitive Anforderungen gleichzeitig im Wettbewerb stehen und die neuronalen Kapazitäten beeinträchtigen. Ein Team an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg wird KI-gestützte Unterstützungssysteme entwickeln, um diese Interferenzen zu mindern. Die Exoskelett-Prototypen, wie beispielsweise „Lucy“, sollen sich dynamisch an die jeweiligen physischen und kognitiven Belastungen anpassen. Dies könnte auch einen Beitrag zur Reduzierung der häufigen arbeitsbedingten muskuloskelettalen Erkrankungen leisten, die mehr als 25% der krankheitsbedingten Fehltage in Deutschland verursachen, wie tu-freiberg.de berichtet.

Forschungsansatz und Methodik

Im Projekt CoExo werden insgesamt 100 Teilnehmer, bestehend aus 50 Handwerker*innen und 50 gesunden Erwachsenen, die jeweils zu 50% aus Frauen und Männern bestehen, ausgewählt. Diese Probanden führen typische Überkopf-Tätigkeiten mit und ohne Exoskelett durch. Dazu werden kognitive Zusatzaufgaben in die Tests integriert, um die Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit präzise zu beobachten. Moderne mobile Messverfahren wie 3D-Bewegungsanalyse, Muskelaktivitätsmessung sowie funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) kommen zum Einsatz, um die körperlichen und neuronalen Belastungen zu erfassen, berichtet ipa.fraunhofer.de.

Das Projekt, das am 1. August 2025 begonnen hat und bis zum 31. Januar 2028 laufen soll, zielt darauf ab, ein Modell zur kognitiv-motorischen Ressourcenallokation zu entwickeln. Dieses soll die Gestaltung adaptiver Exoskelett-Funktionen unterstützen, die sich an Aufgabe, Situation und individuelle Bedürfnisse anpassen. Dabei werden auch individuelle Unterschiede von Probanden, wie Alter und Geschlecht, in die Forschungsarbeit einbezogen. Prof. Dr. Bettina Wollesen von der Deutschen Sporthochschule Köln hebt hervor, dass es entscheidend ist, die Unterstützung durch Exoskelette zu verstehen, um Präzision und Sicherheit nicht zu gefährden.

Praktische Implikationen

Exoskelette könnten eine entscheidende Rolle in der präventiven Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz spielen. Die Ergonomie und Effektivität dieser Technologien könnten nicht nur die körperlichen Belastungen reduzieren, sondern auch die psychische Performance der Mitarbeiter verbessern und somit langfristige Gesundheitsschäden vorbeugen. Ein Interdisziplinäres Team am Fraunhofer IPA arbeitet bereits seit Jahren an der biomechanischen und ergonomischen Auslegung sowie der technischen Realisierung von Exoskeletten. Die Forschungsergebnisse dieses Projekts könnten entscheidend dazu beitragen, die Integration von Exoskeletten in der Industrie zu optimieren und die Verletzungsgefahr deutlich zu senken.