Innovative Aktuatoren für aktive Exoskelette

Exoskelette sind mechanische Assistenzsysteme, die direkt am Körper getragen werden und menschliche Bewegungen unterstützen bzw. sogar erst ermöglichen. Sie kommen in Branchen wie Industrie, Logistik, Handwerk und Gesundheitswesen zum Einsatz und werden unter anderem in der medizinischen Rehabilitation sowie bei der Arbeitsplatzergonomie genutzt. Man unterscheidet zwischen passiven (rein mechanisch), aktiven (mit Motorunterstützung) und hybriden Ansätzen. Die Nachbildung eines humanoiden Bewegungsapparates auf höchstem Niveau ist jedoch eine echte Herausforderung – und gelingt nur mit wirklich spielfreien und kompakten Getrieben. Die Studierenden des Projekts RISE (Research and innovation in student exoskeleton development) der TU Berlin haben sich daher bei der Entwicklung ihres aktiven Exoskeletts für Antriebslösungen der Nabtesco Precision Europe GmbH entschieden.

Einzigartige mechatronische Systemkompetenz
Nabtesco Precision Europe bündelt mechanische, elektronische und digitale Kompetenz in der Unternehmensfamilie und hat am Standort Limburg (Lahn, Ovalo GmbH) sechs Aktuatoren für das Exoskelett mitentwickelt – drei pro Körperseite: zwei an der Hüfte (1x Flexion/Extension und 1x Ab-/Adduktion) und einer am Knie (Flexion/Extension). Insgesamt kommen drei Aktuatortypen in zwei unterschiedlichen Konstruktionen (Knie/Hüfte) und mehreren Übersetzungen zum Einsatz. Im Fokus standen dabei vor allem die Themen Verfügbarkeit (die Entwicklungszeit des gesamten Exoskeletts betrug gerade einmal 2 Jahre), Reduzierung des Entwicklungs- und Designaufwands auf Seiten der Studierenden sowie Minimierung von Masse und Volumen.

Kompakte Aktuatoren mit einem Höchstmaß an Performance und Sicherheit
Die elektromechanischen Antriebe bestehen aus Wellgetriebe, E-Motor sowie Positionssensorik und bieten eine beeindruckende Performance bei minimalem Platzbedarf. Herzstück der Aktuatoren sind die innovativen Wellgetriebe. Die kompakten, rücktreibbaren Präzisionsgetriebe werden nach Automotive-Standard gefertigt und zeichnen sich durch absolute Spielfreiheit, einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Drehmomentdichte sowie eine hohe Überlastsicherheit aus. Zudem sind sie wartungsfrei über die gesamte Lebensdauer und punkten mit einer niedrigen Massenträgheit, einem geringen Gewicht und einem geringen Betriebsgeräusch. Das Ergebnis sind dynamische, exakt ausgeführte Bewegungen mit einem Höchstmaß an Sicherheit.

Aktive Exoskelette sind eine Technologie mit Zukunft
Seine Feuertaufe erlebte das Exoskelett beim CYBATHLON 2024 in Zürich – einem Wettkampf, bei dem Teams aus aller Welt alltagsrelevante Aufgaben mittels neuester Assistenztechnologien bewältigen – und belegte als jüngstes Team im Feld einen 4. Platz im Finale. Doch damit ist das Projekt längst nicht abgeschlossen. Die Weiterentwicklung ist bereits in vollem Gange. Für Menschen mit Mobilitätseinschränkungen, beispielsweise mit einer Querschnittslähmung oder nach einem Schlaganfall, sind aktive Exoskelette eine große Chance, denn sie machen Alltagsbewegungen wie Gehen, Stehen und Treppensteigen wieder möglich.

Besuchen Sie Nabtesco Precision Europe vom 24. bis 27. Juni auf der automatica 2025 in Halle B6 an Stand 311 und erleben Sie das Exoskelett des RISE-Projekts live vor Ort.