Mein zweites Paar Beine

Exoskelett - Für Schlaganfallpatienten oder für Menschen, deren Beine aufgrund einer Rückenmarksverletzung gelähmt sind, hat Gogoa Mobility Robots ein Exoskelett entwickelt. Bei den Antrieben für die Gelenke kam es nicht nur auf die Kompaktheit des Systems an.

18. Dezember 2019
Mein zweites Paar Beine
Das Exoskelett ist für das Gangtraining im klinischen Umfeld als bilaterales tragbares Gerät mit sechs Freiheitsgraden konzipiert, bei dem Hüfte, Knie und Sprunggelenk angetrieben werden. (Bild: Gogoa Mobility Robots)

Auch im Alter sollte ein Mensch nicht auf seine grundlegenden Bewegungsfreiheiten und seine Mobilität verzichten müssen. Insbesondere im Hinblick auf die demografische Entwicklung der Gesellschaft zeigt sich, welche Bedeutung Exoskelette in der Medizin einnehmen können. So hat sich zum Beispiel das spanische Unternehmen Gogoa Mobility Robots auf das Kreieren von Exoskeletten für die unteren Extremitäten spezialisiert.

Sicher gehen

Die Spanier haben das Exoskelett Hank entwickelt, um Erwachsenen zu helfen, die eine neurologische Verletzung erlitten haben, beispielsweise einen Schlaganfall. Das System kann jedoch auch zur Gehkompensation bei Patienten eingesetzt werden, deren untere Gliedmaßen nach einer Rückenmarksverletzung gelähmt sind.

»Die CE-Kennzeichnung ist für uns eine wichtige Errungenschaft. Exoskelette unterliegen strengen regulatorischen Anforderungen – gerade im Hinblick auf die Sicherheitsstandards«, so Carlos Fernandez, CEO von Gogoa Mobility Robots. »Die Zertifizierung bestätigt die Qualität unseres Systems und wir freuen uns sehr, Hank nun in verschiedenen Ländern, in enger Zusammenarbeit mit unseren Vertriebspartnern, einführen zu dürfen, um noch mehr Menschen die Möglichkeit zu geben, ihre Lebensqualität zu verbessern.«

Hank ist ein Exoskelett für die Rehabilitation von Erwachsenen mit einer Körpergröße zwischen einem Meter fünfzig und 1,95 Metern sowie einem Maximalgewicht von 100 Kilogramm. Das Exoskelett ist für das Gangtraining im klinischen Umfeld als bilaterales tragbares Gerät mit sechs Freiheitsgraden konzipiert, bei dem Hüfte, Knie und Sprunggelenk angetrieben werden.

Verschiedene Kriterien prägten das mechanische Design: Ein Exoskelett sollte ergonomisch, komfortabel und leicht sein und sich an verschiedene Benutzer anpassen lassen. Darauf aufbauend setzen die Entwickler bei Hank hauptsächlich hochfestes Aluminium 7075 ein. Inklusive Batterie wiegt das Exoskelett so nur rund zwölf Kilogramm. Der Schwenkwinkel der angetriebenen Gelenke ist aus Sicherheitsgründen mechanisch begrenzt.

»Dank der zusätzlich motorisierten Sprunggelenke wird ein noch natürlicherer Bewegungsablauf ermöglicht. Um die Drehzahl des Motors in die richtige Laufgeschwindigkeit zu untersetzen, entschieden wir uns für Getriebe-Einbausätze von Harmonic Drive als Übertragungsmechanismus«, erläutert Fernandez weiter.

Regelung erleichtert

»Wir haben verschiedene Antriebssysteme geprüft und schließlich erwies sich der Harmonic-Drive-Getriebe-Einbausatz der Baureihe CSD als die beste Option für unser ergonomisches und ultraleichtes Design«, hebt der CEO von Gogoa Mobility Robots hervor. Die Integration des Getriebes in die Gelenkstruktur ermöglicht ein kompaktes Design. »Dank des Übersetzungsverhältnisses können die für die Belastungen erforderlichen hohen Drehmomente mithilfe kompakter Motoren erreicht werden. Der spielfreie Harmonic-Drive-Getriebe-Einbausatz erleichtert darüber hinaus die Regelung des Systems enorm«, führt Fernandez weiter aus.

Bestehende Lager nutzen

Die Einbausätze arbeiten nach dem Wellgetriebeprinzip und zeichnen sich laut dem Anbieter durch hohe einstufige Getriebeübersetzungen, spielfreie und präzise Bewegungsübertragung sowie höchste Drehmomente bei geringem Gewicht und kompakten Abmessungen aus. Bestehend aus den drei Bauteilen Circular Spline, Flexspline und Wave Generator ermöglichen sie Flexibilität in der konstruktiven Einbindung. Die Einbausätze eignen sich für Anwendungen mit vorhandener Abtriebslagerung. Durch das Nutzen der bestehenden Lager und Gehäusestruktur kann mit ihnen sowohl ein geringes Gesamtgewicht als auch eine kompakte Bauweise innerhalb der Applikation realisiert werden.

»Dank des Übersetzungsverhältnisses können die für die Belastungen erforderlichen hohen Drehmomente erreicht werden.«

— Carlos Fernandez, CEO von Gogoa Mobility Robots

Die steigenden Lebenserwartungen und der demografische Wandel stellen bereits heute einige Herausforderungen an Medizin, Wirtschaft und Wissenschaft. Der Fortschritt der Exoskelett-Technik steht demnach also nicht ausschließlich vor einem medizinischen, sondern ebenso vor einem gesamtgesellschaftlichen Hintergrund. Benötigt wird Medizintechnik, die den steigenden Ansprüchen gerecht wird und mit modernster Antriebstechnik Hand in Hand geht, wie Antriebsspezialist Harmonic Drive betont. Präzision, Kompaktheit und Leistungsdichte werden gefordert, während der zur Verfügung stehende Bauraum stetig kleiner wird. Herausforderungen, denen sich das Unternehmen eigenen Angaben zufolge gestellt hat.

Im direkten Kontakt

Mit den Marktanforderungen im Fokus hat Harmonic Drive, basierend auf dem Wellgetriebeprinzip, Produkte entwickelt, die in unterschiedlichsten Anwendungen und Lösungen ihren Platz finden. Harmonic-Drive-Einbausätze, Getriebe mit Abtriebslager oder Servoantriebe werden unter anderem in Operationsrobotern, Exoskeletten oder Röntgengeräten verbaut – also in Lösungen, die im direkten Kontakt mit dem Patienten stehen, sodass die Anwendungen vor allem eins sein müssen: sicher und zuverlässig.

Erschienen in Ausgabe: 09/2019
Seite: 5 bis 59