30 minutter i bil sydvest for Zürich: I skovkanten i den lille, rolige by Affoltern ligger Børneafvænning Schweiz. En moderne betonbygning. Udenfor tilbringer børn og deres forældre eftermiddagen på legepladsen. Indenfor arbejder professor Hubertus van Hedel og hans team på en stor teknisk udvikling: et hånd-eksoskelet.
Det er "systemer, der følger menneskekroppens form", forklarer van Hedel, "og som er forbundet med hånden udefra, ligesom i vores tilfælde". Dette "eksterne skelet" sikrer, at visse bevægelser kan udføres med den menneskelige hånd.
Alt andet end futuristisk
Van Hedels forskerteam har udviklet det første fuldt motoriserede og bærbare hånd-eksoskelet: Skruer flasker af, skærer brød, samler knapper op fra gulvet og holder spillekort ved hjælp af robotteknologi. Enheden er designet specielt til børn og unge med medfødt eller erhvervet hjerneskade - hvilket betyder, at de har begrænset bevægelse af deres hænder.
Pexo - som enheden hedder - ser alt andet end futuristisk ud: Toppen af hver finger består af tre tynde bladfjedre, der fungerer som sener og er forbundet til en motor via kabler. Apparatet aktiveres med stemmestyring eller med en blå knap. De bevægelige bladfjedre udøver så et let tryk på de menneskelige fingre, og patientens biologiske hånd lukkes eller åbnes. Elektronik, motorer og batteri er placeret i et bagmodul, der vejer omkring to kilo.
Pexo, krokodillen
Det lysegrønne håndmodul ligner en krokodille. Designet er beregnet til at imødekomme børns behov, som Jan Dittli, ingeniør ved ETH Zürich, forklarer: "Vi har udviklet forskellige størrelser for at tilbyde børn mellem fem og 18 år en passende størrelse."
Men exoskelettet har stadig mekaniske begrænsninger: Fingrene kan ikke styres individuelt. Kun tommelfingeren og de resterende fire fingre sammen kan aktiveres separat for at åbne eller lukke hånden. At spille klaver: Det er ikke muligt. Men det er den eneste måde at opnå exoskeletets lave vægt på rent teknisk. Håndmodulet vejer omkring 120 gram, hvilket er mindre end en smartphone.
Begyndelsen på forskning
Van Hedels team har bevidst undgået sensorteknologi eller endda kontrol via forbindelser til nerver eller hjernen. Selvom det er medicinsk spændende, er forskningen stadig i sin vorden. Indtil nu har terapeutiske robotter været meget klodsede, tunge og store. Med Pexo kan børn og unge nemt øve bevægelser med hverdagsgenstande og løfte ting, der vejer op til et halvt kilo. En stor plade chokolade er ikke noget problem, men en hel karton mælk er på grænsen.
Robotstyrede exoskeletter blev først udviklet i militæret i begyndelsen af årtusindet og senere til terapeutiske formål. Der findes allerede gangrobotter til slagtilfældepatienter eller paraplegikere - for eksempel til at stå, gå eller gribe.
Kraftfuld dragt til industrien
Håndværksvirksomheder, bilindustrien, logistikudbydere og operatører af plejeinstitutioner er nu også interesserede i exoskeletter. For eksempel bærbare robotter, der overtager løftet og beskytter medarbejdernes rygsøjle i processen. Kræfter, der virker på rygsøjle, skuldre og nakke, absorberes og omdirigeres af exoskelettet. Anvendelsesområderne? Overalt, hvor der udføres fysisk krævende opgaver. For eksempel når flere tons reservedele, bilkarosserier, kufferter eller sække med cement skal løftes hver dag, eller når sengeliggende patienter skal løftes i plejefaciliteter. Dette potentiale er også blevet anerkendt af den tyske proteseproducent Ottobock. Segmentet for exoskeletter ses som et større marked end proteser på lang sigt, fortalte Ottobocks administrerende direktør Oliver Jakobi for nylig til Frankfurter Allgemeine Zeitung. Han forventer, at salget i dette segment vil blive fordoblet alene i år.
Exoskeletter kan inddeles i to typer: Passive modeller har hverken motorer eller batterier. De overfører belastninger til andre dele af brugerens krop via fjedre og remskiver.
I modsætning til aktive exoskeletter, som dem fra den Augsburg-baserede virksomhed Tysk bioniker. Virksomheden fremstiller forskellige kraftdragter. De har kraftforstærkende motorer og bruges til løft. For eksempel Cray X: en såkaldt Power Suit Exoskelet designet til at forbedre medarbejdernes fysiske ydeevne og specielt udviklet til brug i fremstillingsindustrien til løft og sænkning af byrder på paller eller hylder.
Exoskelettet hjælper med at reducere belastningen på overkroppen og dermed forebygge muskeltræthed og skader. Det fungerer på samme måde som hånd-eksoskelettet fra Kinder-Reha Schweiz og spændes fast med benremme og en vest på overkroppen.
Kæmpe marked
Cray X har et modulært design, hvilket betyder, at exoskelettet kan tilpasses efter brugerens anvendelsesområde og behov. Det kan også udstyres med forskellige sensorer og overvågningssystemer til at overvåge brugeren og dennes arbejde og indsamle data om ydeevne og belastning.
German Bionic er ikke den eneste virksomhed, der eksperimenterer med exoskeletter og tilbyder sådanne enheder. Talrige nystartede virksomheder er også aktive på området. Ifølge den indiske analysevirksomhed Markederogmarkeder at det globale marked for exoskeletter vil vokse støt og nå en værdi på 6,8 milliarder USD i 2025. Andre markedsforskningsinstitutter vurderer, at salget af industrielle exoskeletter vil nå 20 milliarder USD i 2030, en stigning fra 96 millioner USD i 2016.
Sundhedsforebyggelse og risikovurdering
En laboratorieundersøgelse foretaget af Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics viste, at brugen af exoskeletter i produktionen har en positiv effekt på produktiviteten. Arbejdseffektiviteten blev øget med op til 25 procent. Brugen af exoskeletter gjorde det muligt for medarbejderne at arbejde hurtigere og længere uden at vise tegn på træthed. Undersøgelsen blev gennemført i samarbejde med forskellige virksomheder, der allerede bruger exoskeletter i deres produktion.
Forskerne fandt også, at medarbejderne havde færre muskel- og skeletbesvær og spændinger på grund af brugen af exoskeletter. Brugen af exoskeletter var med til at reducere risikoen for gentagne belastningsskader under fysisk krævende arbejde.
Brugen af exoskeletter i industrien er dog også blevet kritiseret. For eksempel blev det kritiseret, at exoskeletterne stadig er ret tunge og klodsede og derfor kan begrænse medarbejdernes mobilitet. Nogle exoskeletter er også stadig ret dyre, hvilket gør dem svære at bruge i mindre virksomheder. Og der mangler langtidsstudier til at vurdere konsekvenserne ved reel industriel brug. Det omfatter mulige bivirkninger som muskeltab med aktive exoskeletter eller den øgede belastning på det kardiovaskulære system med systemer til arbejde over hovedet.
Tilbage til børneafvænningscentret i Schweiz. Wanda [rigtigt navn kendt af redaktionen] kommer ind i behandlingsrummet; hun er en af de omkring 240 børn og unge om året, der ligesom den 14-årige tilbringer flere uger eller endda måneder på afvænning. Årsagen er, at de kæmper med følgerne af rygmarvs- eller hjerneskader efter f.eks. slagtilfælde.
Arbejdsintensiv terapi
Wanda fik også et slagtilfælde for et år siden og kunne ikke længere bevæge sin arm, sit ben og sin hånd ordentligt i venstre side; desuden havde hun gentagne taleforstyrrelser. Intensiv genoptræning har ændret dette. Wanda taler flydende igen, men hendes hånd vil stadig ikke bevæge sig så godt, som den plejede.
Nu skal hun bruge hånd-eksoskelettet til at gribe små byggeklodser fra en trækasse og placere dem på tværs af en skillevæg i en anden kasse. Det, der er let for andre børn, er svært for Wanda.
Hun bruger stemmestyringen til at give kommandoen om at lukke hånden, og pludselig begynder exoskeletets motorer at snurre stille. Hendes lammede fingre krøller sig sammen, hun griber den lille træklods og lægger den i kassen overfor.
Star Wars-fantasi
Vil hånd-eksoskeletter en dag komme tæt på rigtige hænders funktioner? Van Hedels svar: Nej, den menneskelige hånd er for skrøbelig og for kompliceret til at blive erstattet kunstigt som Luke Skywalkers robothånd. Det forbliver en Star Wars-fantasi fra Hollywoods drømmefabrik.
Ikke desto mindre kunne et exoskelet være nyttigt for nogle børn med hjerneskade, opsummerer forskningslederen. "Kommercielt set er det ikke en stor målgruppe" og tilføjer: "Et samfunds menneskelighed viser sig netop i, hvordan det behandler sine svageste medlemmer. Børn er vores fremtid!"
Kilde: Exoskeletter: Som ved et trylleslag | Økonomi | DW | 07.04.2023
