Human Factors Exoskeletons (HF.Exo) – Exoskelette für nachhaltige Arbeit

Projektübersicht/ Kurzbeschreibung:

Seit Februar 2024 arbeitet das Start-Up-Team im Rahmen eines EXIST Forschungstransfers (Gefördert durch das BMWK aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und durch die Europäische Union - konkret durch den Europäischen Sozialfonds Plus (ESF Plus)) am Lehrstuhl für Ergonomie an dem Projekt HF.exo. Ziel ist die Entwicklung weicher, aktiver Exoskelette zur Unterstützung von Menschen in physisch anspruchsvollen Berufen bis zur Feldreife und die Vorbereitung einer anschließenden Ausgründung.

Motivation und Ziele:

Physisch anspruchsvolle Tätigkeiten, insbesondere Hebe- und Tragetätigkeiten mit schweren Lasten, führen zu erhöhter Beanspruchung und Ermüdung. Kurzfristig führen diese zu Arbeitsfehlern, körperlichen Beschwerden, verringerter Produktivität und gegebenenfalls auch zu Unfällen. Langfristig führen Überbeanspruchung und Fehlhaltungen zu Schädigungen des Muskel-Skelett-Apparates. Vertreter aus den Branchen Produktion und Logistik berichten von Krankenständen bis zu 35% und daraus resultierenden jährlichen Kosten von bis zu 300 Mio. €. Hinzu kommt eine erhöhte Ausschussrate infolge von ermüdungsbedingten Arbeitsfehlern. Krankenkassen bestätigen diese Einschätzung. Gemäß Krankenkassen sind über alle Berufsgruppen hinweg 13,7% der Arbeitsunfähigkeitstage auf Muskel-Skelett-Erkrankungen zurückzuführen und sind damit der dritthäufigste Ausfallgrund. In dem Berufsfeld Lagerwirtschaft beträgt der Anteil gemäß Krankenkassen 30%.

Im Rahmen vorhergehender Forschungsprojekte am Lehrstuhl für Ergonomie wurden seit 2013 über 100 Arbeitsplätze in Logistik und Produktion analysiert. Dabei wurde ein Bedarf für Unterstützungslösungen für Hebe- und Tragetätigkeiten, insbesondere für eine Unterstützung der Ellenbogenbeugung festgestellt. Bei der Analyse bestehender Unterstützungslösungen stellten sich insbesondere eine einfache Bedienung und eine möglichst geringe Einschränkung der Nutzenden bei Nebentätigkeiten als wichtig heraus.

Für die Konzeptionierung des Exoskeletts wurde die Ellenbogenbeugung bei Hebe- und Tragebewegungen biomechanisch analysiert. In mehreren Iterationen wurde das Konzept weiterentwickelt und Prototypen aufgebaut, sodass ein Proof of Principle in Laborumgebungen erbracht werden konnte. Labortests und Interviews im relevanten Anwendungskontext zeigten ein hohes Potential für den Einsatz des Exoskeletts in Produktions- und Logistik-Anwendungen, aber langfristig auch im Bereich Handwerk.

Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung des Exoskeletts bis zur Feldreife und die Erbringung eines Proof of Concepts mittels Feldstudien an Arbeitsplätzen bei Industriepartnern aus den adressierten Branchen. Dabei wird ein besonderer Fokus auf die Erkennung der Hebeintention, eine einfache Bedienung und einen ergonomischen, die Nutzenden möglichst wenig einschränkenden Aufbau gelegt. Zugleich soll ein Geschäftsmodell entwickelt werden, welches die Ausgründung des Projektes nach dem Projektzeitraum erlaubt.