"Roboterhose" der TU München erleichtert Fortbewegung

Ein Forschungsteam des Instituts Robotics and Machine Intelligence (MIRMI) der Technischen Universität München (TUM) hat eine "Roboterhose" entwickelt, die beim Gehen und Laufen unterstützt. WalkON soll dabei durchschnittlich rund 18 Prozent der Energie einsparen können, die dazu normalerweise gebraucht würde. Das weiche Exoskelett soll nicht nur älteren, beeinträchtigten Menschen das Laufen erleichtern, sondern auch Menschen etwa mit Herz- und Lungenerkrankungen helfen können.

Eine echte Hose ist die WalkON im Gegensatz zur Exosklett-Outdoor-Hose von Arc’teryx nicht. Es handelt sich vielmehr um ein weiches Gutsystem, das über der Kleidung getragen wird, wie aus der Studie "Soft robotic shorts improve outdoor walking efficiency in older adults" hervorgeht, die in Nature Machine Intelligence veröffentlicht ist.

Dabei wird das Gurtsystem wie ein Wanderrucksack angelegt und mit einem Hüftgurt fixiert. An diesem sind vorn zwei motorische Seilzugsysteme montiert, die Seilenden sind mit Oberschenkelgurten verbunden, sodass sie beim Gehen und Laufen die Oberschenkel bewegungsunterstützend nach oben ziehen können. Der Muskulatur der Oberschenkelbeuger wird so ein Teil ihrer Arbeit abgenommen.

Bewegungsunterstützung durch Seilzüge

Das grundsätzliche Prinzip der "Roboterhose" ist also recht einfach. Schwierig ist dagegen die exakte Steuerung der Bewegungsunterstützung. Die Wissenschaftler messen dazu die Winkelstellung sowie die Geschwindigkeit der Beine mit Messgeräten an den Oberschenkelgurten. Daraus wird der Zeitpunkt ermittelt, wann der Übergang zur Schwungphase des Beins erfolgt. In diesem Moment werden die Motoren des Seilzugsystems aktiviert. Der Vorteil dieser Methode: Das weiche Exoskelett erkennt so selbst, wie schnell sich ein Mensch bewegt, passt sich an das Gewicht der Beine an und führt eine individuelle Unterstützung der Bewegung seines Trägers durch. Lange Trainingsphasen oder manuelle Anpassungen, wie sie bei einigen Exoskeletten nötig sind, entfallen also. Die Hose kann in wenigen Minuten angezogen werden und ist dann sofort einsatzbereit.

Die Wissenschaftler testeten die WalkON mit mehreren Probanden unterschiedlichen Alters. Die Studienteilnehmer gaben übereinstimmend an, dass sich das System sicher anfühle. Auf einer Skala von null (keine Kontrolle möglich) bis sieben (sehr gute Kontrolle möglich) wurde das weiche Exoskelett mit durchschnittlich über sechs bewertet. Die Bewegungsunterstützung eignet sich deshalb besonders für ältere Menschen, die ein unkompliziertes System zur Unterstützung beim Gehen benötigen. WalkON eigne sich daher besonders für Menschen mit altersbedingten Gehbeeinträchtigungen, die aber noch nicht auf einen Rollator angewiesen sind.

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Auch für Menschen, die etwa an Herz-Kreislauf- oder Lungenerkrankungen leiden, kann WalkON sich eignen. Diese Menschen bewegen sich oft zu wenig, was ihrem Krankheitsverlauf wenig zuträglich ist. Laufen ist aber gut für den Stoffwechsel und kann solche Krankheitsverläufe positiv beeinflussen. Die Menschen sind dann wieder mobiler, unabhängiger und gewinnen an Lebensqualität.

Die Forscher TU München wollen sich aber nicht nur auf den Gesundheitsbereich beschränken. Für die Zukunft planen sie, ein modulares System für Freizeitaktivitäten zu entwickeln. Potenzielle Nutzerinnen und Nutzer können sich dann eine "Roboterhose" nach eigenen Bedürfnissen zusammenstellen. Die Wissenschaftler stellen sich etwa vor, dass man dazu nur einen Motor und zwei Kabel an eine Hose steckt und dann mit Bewegungsunterstützung etwa wandern gehen kann.

(olb)