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Kompakt-Antriebe von Maxon Motor bewegen Exoskelett

DC-Motoren
Kompakt-Antriebe von Maxon Motor bewegen Exoskelett

Jährlich landen 130.000 Personen weltweit mit einer Querschnittslähmung im Rollstuhl. Auch Andre van Rüschen. Er kann seit einem Autounfall seine Beine nicht mehr spüren. Trotzdem ist er täglich zu Fuß unterwegs. Unterstützt wird er dabei durch ein Exoskelett der Firma Re-Walk, indem wiederum vier bürstenbehaftete DC-Motoren von Maxon Motor für den Antrieb sorgen.

 

Stefan Roschi, Maxon Motor

Sogar Treppen meistert er inzwischen allein. Andre van Rüschen hält sich mit der einen Hand am Geländer, mit der anderen stützt er sich auf den Gehstock. Seine Beine meistern Stufe für Stufe, und oben angekommen, lächelt er. Für ihn ist Laufen ein reines Glücksgefühl. Denn er ist querschnittsgelähmt. Bei einem Autounfall 2003 wurde sein Rückenmark durchtrennt, und seither spürt er den Unterkörper nicht mehr. Trotzdem ist er heute täglich im aufrechten Gang unterwegs. Ein Exoskelett übernimmt die Funktion seiner Beine. Es handelt sich dabei um ein mechatronisches Stütz- und Bewegungssystem, bei dem Motoren die Bewegung der Hüften und Knie übernehmen. Die israelische Firma Re-Walk Robotic entwickelt solche Systeme und gilt bereits als sehr etabliert, obwohl der Markt für Exoskelette noch jung ist. Ihre Produkte sind in den USA, in Europa und weiteren Ländern für den Privatgebrauch zugelassen. Mehr als 80 Personen haben heute ein Re-Walk-System zu Hause. Mehr als 120 Trainingszentren weltweit sind mit den Geräten ausgestattet.
Steuerung funktioniert über eine Uhr
Andre van Rüschen meldete sich 2012 als Testperson bei Re-Walk und wurde daraufhin nach London in ein Trainingscamp eingeladen. Dort lernte er, mit dem Exoskelett zu stehen, zu laufen und sich umzudrehen. Die Steuerung funktioniert über eine Uhr und mittels Gewichtsverlagerung. Eine Betreuungsperson stand ihm jeweils zur Seite. Später konnte sich der Familienvater aus Deutschland allein fortbewegen. „Es ist ein grandioses Gefühl, fast wie Schweben. Sobald ich mich am Exoskelett anschnalle, möchte ich nur noch laufen, laufen, laufen.“ Wenn querschnittsgelähmte Menschen wieder selbstständig gehen können, hat das einen positiven psychologischen Effekt. “Wieder mal eine andere Perspektive.“ “Den Leuten auf Augenhöhe begegnen.“ Aber nicht nur das. Klinische Studien haben gezeigt, dass vermehrtes Gehen und Stehen auch gut für die Gesundheit ist. Exoskelett-Benutzer haben eine verbesserte Blasen- und Darmfunktion, einen ruhigeren Schlaf und allgemein weniger Schmerzen, sodass sie seltener Medikamente benötigen. Auch bei van Rüschen sind die häufigen Rückenschmerzen und eine chronische Blasenentzündung praktisch ganz verschwunden, seit er wieder gehen kann.
Schneller und damit sicherer
Das aktuelle Modell, das er verwendet, ist das Re-Walk 6.0. Bei vorherigen Systemen musste die Batterie noch als Rucksack getragen werden. Jetzt ist sie im Gerüst integriert und liefert Energie für einen Tag. Das Exoskelett ist somit komplett selbsttragend. Es lässt sich individuell einstellen und ist für Personen bis 1,90 m und 100 kg geeignet. Zudem hat Re-Walk ein natürliches Gangbild entwickelt und die Schrittgeschwindigkeit auf 2,6 km/h erhöht. Nutzer sind somit sicherer unter anderen Fußgängern unterwegs. Für die Knie- und Hüftbewegungen setzt Re-Walk auf vier bürstenbehaftete DC-Motoren von Maxon. Die RE-40-Einheiten kommen jeweils in Kombination mit einem Planetengetriebe GP 42 C zum Einsatz, das mit Keramikkomponenten bestückt ist. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der Antriebe merklich, was beim Einsatz im Modell 6.0 entscheidend ist. Denn laut Re-Walk-Produktmanager Andreas Reinauer sind die Exoskelette für fünf Jahre, oder eine Million Schritte, ausgelegt. Deshalb müssen die Motoren sehr zuverlässig, wartungsarm und kraftvoll bei geringer Größe sein. Mit Maxon Motor habe man den richtigen Partner gefunden: „Die Projekte werden professionell abgewickelt, Fristen, Spezifikationen und Kostenrahmen stets eingehalten.“
Mit dem Re-Walk zum Cybathlon
Exoskelette haben bereits ein beachtliches technisches Level erreicht. Doch die Entwicklung geht weiter und wird laut Reinauer in ihrer Dynamik viele Leute überraschen. „Die Systeme werden durch Hightech-Materialien und Synergien aus der Forschung sehr wahrscheinlich kleiner, leichter und intelligenter werden“, so der Produktmanager. Ein ebenso wichtiger Punkt ist die Finanzierung solcher Exoskelette (rund 70.000 Euro) durch Krankenkassen. Zwar ist das in einzelnen Fällen bereits geschehen, aber noch nicht selbstverständlich. Deshalb will Re-Walk für mehr Akzeptanz kämpfen – u. a. mit der Teilnahme am Cybathlon-Wettkampf, der im Herbst 2016 in Zürich stattgefunden hat. „Wir wollen zeigen, dass ein geübter Exoskelett-Anwender neben alltäglichen Hindernissen auch einen schwierigeren Parcours bewältigen kann.“ Ins Rennen ging Andre van Rüschen. Sechs Hindernisse musste er überwinden, was gar nicht so einfach ist. Aber er schaffte nicht nur alle Hindernisse, sondern belegte sogar den ersten Platz. jg

Exoskelett für die Industrie

PLUS

Arbeiter heben oft bis zu 10 t Material täglich. Laut Work Foundation Alliance leiden 44 Mio. Arbeiter in der EU an Muskel-Skelett-Erkrankungen. Forscher haben im EU-Projekt Robo-Mate jetzt ein Exoskelett entwickelt, das die Gewichtsbelastung auf bis ein Zehntel reduziert. Den Prototypen stellten die Projektpartner am Fraunhofer IAO in Stuttgart vor.
Systems Engineering im Fokus

Ingenieure bei der Teambesprechung

Mechanik, Elektrik und Software im Griff

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Unterwegs zum Thema Metaverse auf der Hannover Messe...

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