In der Industrie erleichtern technischer Fortschritt und Automatisierung viele Arbeiten. Zahlreiche Produktionsschritte und schwer zu automatisierende Aufgaben sind ohne menschlichen Einsatz jedoch nicht durchführbar. Studien zufolge leiden in der EU rund 44 Millionen Industriearbeitende aufgrund starker körperlicher Belastung an Erkrankungen des Bewegungsapparates. Dies führt zu Kosten von mehr als 240 Milliarden Euro und vermindert die Produktivität der Unternehmen. Ein neues Forschungsprojekt soll dem nun entgegenwirken: Robo-Mate, ein intelligentes System, verbindet menschliche Flexibilität und technische Stärke in einem vielseitig einsetzbaren Exoskelett. Dieses soll insbesondere das Heben schwerer Lasten erleichtern und damit die Zahl von Arbeitsunfällen und Erkrankungen reduzieren.

«Wer mit Robo-Mate arbeitet, benötigt kein besonderes Training für Robotersysteme oder Programmiersprachen, sondern nutzt seine natürlichen Sinne und Bewegungen, um das Gerät zu steuern», erklärt Projektkoordinator Hans Wernher van de Venn vom Institut für Mechatronische Systeme der ZHAW School of Engineering. «Das Heben von Lasten, das Arbeiten über Kopf und die Montage oder Demontage von Werkstücken wird somit stark erleichtert und die Belastung der Mitarbeiter verringert.» Verschiedene Sensoren sollen dabei die Bewegung des Nutzers erkennen und interpretieren. Im Gegensatz zu bisher bestehenden Robotersystemen kann Robo-Mate dank der intuitiven Steuerung durch den Menschen in diversen Industriezweigen flexibel eingesetzt werden.

Im drei Jahre dauernden und von der EU mit rund 4,5 Millionen Euro geförderten Projekt wurde ein Robotersystem entwickelt, das aus einem voll beweglichen und flexiblen Oberkörper mit Schutzhalterungen für Nacken- und Rückenmuskulatur besteht, wobei der Unterkörper hauptsächlich eine unterstützende und tragende Funktion hat. Ein Helm mit Bildschirm und Headset ermöglicht die Echtzeit-Übermittlung aller wesentlichen Informationen über Arbeitsabläufe und Sicherheitsmassnahmen an den Bediener. Die dazu notwendigen Informationen werden von intelligenten Steuerprogrammen mit Objekterkennung sowie einem Fabrik-Informationssystem generiert.

Während der drei Projektjahre forschen zwölf Partner aus Hochschulen und verschiedenen Industriebranchen aus ganz Europa am interdisziplinären Projekt. Nachdem das Konzept sowie das technische und ergonomische System definiert wurden, folgten Prototypen der Teilsysteme wie Arme, Beine, Rücken und Hände. Das Fraunhofer IAO simulierte zunächst das Exoskelett in einer virtuellen Fabrik. Auf Basis der gewonnenen Simulationsergebnisse wurde ein Prototyp des kompletten Roboteraufbaus angefertigt und in den Labors der ZHAW School of Engineering sowie im Forschungszentrum des italienischen Automobilherstellers Fiat (CRF) eingehend getestet. Letztlich wurden die Exoskelette in Fertigungsanlagen des französischen Projektpartners Indra SAS sowie des rumänischen Automobilzulieferers Compa S.A. für die Automontage eingesetzt und analysiert.