Minimalistisches Exoskelett erleichtert das Klettern und Bergsteigen

Eigentlich haben koreanische Forscher das Moonwalk-Omni als Gehunterstützung für ältere Menschen entwickelt – es funktioniert aber auch beim Bergsteigen.

Wissenschaftler des Korea Institute of Science and Technology (KIST) haben ein leichtes Exoskelett mit der Bezeichnung Moonwalk-Omni entwickelt, das die Beinbewegungen des Trägers vorhersagen kann und entsprechende Kraftunterstützung für die Beine gibt. Gebaut wurde es, um ältere Menschen bei ihren täglichen Aktivitäten zu unterstützen und sie bei der Rehabilitation zu begleiten. Die Forscher probierten es jedoch auch beim Klettern und Bergsteigen aus und verhalfen älteren Kletterern damit wieder zu alter Kraft und Geschicklichkeit.

Der tragbare Kraftunterstützungsroboter wiegt lediglich 2 kg. Damit eignet er sich vor allem für beeinträchtigte Menschen, die nicht noch ein hohes zusätzliches Gewicht mit sich herumtragen wollen. Im Gegensatz zu vielen anderen Exoskeletten kann die robotische Laufunterstützung in wenigen Sekunden selbst angelegt werden. Das Exoskelett gleicht einem Hüftgürtel, an dem seitlich die Beinunterstützungen angebracht sind und elektromotorisch betrieben werden. Die Beine werden dabei genauso wie der Gürtel mit Klettverschluss fixiert. Die Elektronik und Akkus sind im Gürtel untergebracht, eine zusätzliche externe Stromversorgung ist nicht nötig.

Vier leistungsstarke Aktuatoren helfen dem Träger dabei, sein Gleichgewicht zu halten und sorgen zugleich dafür, dass sich die Beinkraft um etwa 30 Prozent erhöht. Dadurch hat der Träger einen besseren Vortrieb und kann beim Gehen sein Gleichgewicht besser halten.https://www.youtube-nocookie.com/embed/Xk3C0xXszaY

Das Video zeigt eine frühe Version des Exoskeletts des KIST.

Kompliziert angelernt werden muss das Exoskelett nicht. Eine Künstliche Intelligenz (KI) sorgt für eine Analyse des Gangs des Trägers in Echtzeit. Dabei macht es keinen Unterschied, in welcher Geländekonstellation der Träger gerade mit dem Exoskelett unterwegs ist. Die KI ermittelt die nötige Kraftunterstützung für die Muskeln und berücksichtigt dabei unterschiedliche Gehumgebungen, darunter etwa Hänge, Felswege, steile Holztreppen und unebene Steinstufen.

Klettern und Bergsteigen mit dem Exoskelett

Die Leistungsfähigkeit des Exoskeletts überprüften die Wissenschaftler zunächst im Labor und anderen Innenräumen, bevor sie sich mit ihm nach draußen wagten. Dort testeten sie im Rahmen der Bukhansan Mountain Wearable Robot Challenge das Exoskelett in unterschiedlichem Gelände, um neben der Leistung auch noch die Zuverlässigkeit der Muskelunterstützung in solchen Umgebungen zu ermitteln.

Dabei nutze ein älterer Teilnehmer des Wettbewerbs den Moonwalk-Omni auch zum Klettern und Bergsteigen, wie die Wissenschaftler in einer Mitteilung schreiben. Mit dessen Hilfe bestieg der Mann den Gipfel des Mount Yeonbong mit einer Höhe von 604 m.

„Ich dachte, ich müsste das Bergsteigen aufgeben, das ich seit meiner Jugend genieße, aber ich fühle mich zehn bis 20 Jahre jünger, nachdem ich den Berg bequem mit dem tragbaren Roboter erklommen habe“, sagt er.

Die Wissenschaftler konnten aus dem Wettbewerb viele experimentelle Daten mitnehmen. Sie sollen zeigen, dass die robotische Gehunterstützung sicher und effektiv in unterschiedlichen Geländeformationen funktioniert. Die Forscher erwarten, dass die KI-gesteuerte Gehunterstützung in vielen Bereichen Einzug finden wird. Anwendungsbeispiele sind etwa der häusliche Lebensbereich, um älteren Menschen wieder mehr Mobilität zu verschaffen sowie ihnen dabei zu helfen, erneut Muskelkraft aufzubauen, etwa in der Rehabilitation.

Einen Nachfolger für den Moonwalk-Omni haben die KIST-Wissenschaftler bereits in Angriff genommen. Das Forschungsteam entwickelt nun den Moonwalk-Support. Dieses Exoskelett soll dann nicht nur auf die Beinmuskulatur, sondern auch auf die Gelenke der unteren Extremitäten sowie auf die Hüfte und Knie wirken.