Ironhand Detail Faulhaber

Das Antriebssystem in diesen wearables ist so gestaltet, dass es das Tragen der Persönlichen Schutzausrüstung (PSA), etwa Schutzhandschuhe, Absturzsicherungen, Helme oder Warnkleidung nicht behindert. Bild: Faulhaber

| von Volker Beck

Muskel-Skelett-Erkrankungen sind eine weit verbreitete Berufskrankheit in der EU und Nordamerika und eine der häufigsten Ursachen für langfristige Arbeitsausfälle. Arbeitsbedingte Erkrankungen der oberen Extremitäten kosten jährlich EU-weit 2,1 Milliarden Euro und sind für 45 Prozent aller Berufskrankheiten verantwortlich.

Wearables, durch Technik aufgewertete Bekleidung, bieten einen Ansatz, um diese Verletzungen zu vermeiden. Bei der Ironhand der schwedischen Firma Bioservo Technologies handelt es sich um einen weichen Robotik-Handschuh, der mithilfe der vom Unternehmen patentierten SEM-Technologie den menschlichen Griff verstärkt. Die Griffkraftunterstützung der einzelnen Fingerglieder wird mit Faulhaber Antrieben ermöglicht.

Arbeitsbedingte Erkrankungen des Nackens und der oberen Extremitäten wirken sich auf Hals, Schultern, Arme, Hände, Handgelenke und Finger aus und verursachen Kribbeln, Taubheitsgefühl, Unbehagen oder Schmerzen. Der Einsatz vibrierender Werkzeuge oder Kälte können diese Probleme verstärken. Auswirkungen sind verminderte Beweglichkeit oder Griffstärke. Beides kann bei der Arbeit weitere Gefahren verursachen, etwa wenn ein Beschäftigter ein Werkzeug nicht mehr sicher halten oder bedienen kann.


Darüber hinaus sorgt der demografische Wandel dafür, dass die Gesellschaft immer älter wird und länger im Berufsleben steht. Eine verbesserte Ergonomie am Arbeitsplatz wird daher immer wichtiger – sowohl für gesunde als auch für bereits körperlich eingeschränkte Personen. Neben Lösungen, die den eigentlichen Arbeitsplatz, wie zum Beispiel die Werkbank, den Schreibtisch oder das Fließband ergonomischer machen, setzen Unternehmen verstärkt auf Lösungen zur Augmentation. Exoskelette, die wie Kleidung am Körper getragen werden, sind eine Lösung.

Repetitive Bewegung sind ein Gesundheitsrisiko

Auf EU-Ebene ist repetitive Arbeit der größte Risikofaktor. 74 Prozent der Beschäftigten in der EU sind zu mindestens 25 Prozent ihrer Arbeitszeit wiederholten Arm- oder Handbewegungen ausgesetzt. Laut Bundesamt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin sind Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) die häufigste Ursache für eingeschränkte Einsatzfähigkeiten im Beruf, Schwerbehinderungen, vorzeitigem Ruhestand und zeitweiser Arbeitsunfähigkeit.

Laut einer Erhebung der Europäischen Agentur für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz leiden 45 Prozent der Befragten unter schmerzende oder ermüdende Körperhaltungen bei der Arbeit, 25 Prozent unter Rückenschmerzen und 20 Prozent unter Muskelschmerzen. Studien zufolge könnte bis 2030 jeder Zweite von MSE-bedingten Erkrankungen betroffen sein.

Mehr Kraft in der Hand durch unterstützendes Exoskelett

Faulhaber Motor 1741 … CXR
Um die einzelnen Fingerglieder zu steuern, setzt Bioservo bei ihrer Ironhand auf DC-Kleinstmotoren mit Graphitkommutierung der 1741 … CXR Serie. Bild: Faulhaber

Die "Ironhand" der schwedischen Firma Bioservo Technologies ist ein weiches, aktives Exoskelett für Hände und Finger. Normalerweise wird ein Handgriff von den Muskeln im Unterarm und der Hand ermöglicht. Diese Muskeln ziehen an Sehnen und bewegen so die Fingerglieder.

Ironhand funktioniert analog: Druckempfindliche Sensoren in den Fingerspitzen des Handschuhs erkennen den Griff, den die Nutzer mit der Hand ausführen. Ein im System integrierter Rechner berechnet die zusätzlich notwendige Griffkraft und kleine Servomotoren ziehen dünne Kabel in den Fingergliedern. Je höher der Druck auf die Sensoren, desto mehr Leistung liefert Ironhand.

Der Handschuh kann individuell auf persönliche Präferenzen sowie die Art der auszuführenden Arbeit eingestellt werden. Die Sammlung von Daten ermöglicht eine digitale Risikobewertung der Hand und die Integration des Nutzers in das Industrie 4.0 / Fabrik-der-Zukunft-Konzept. Griffintensive Anwendungsfälle mit hohem ergonomischen Risiko lassen sich durch die Analyse der Daten in der Praxis identifizieren und entsprechend gegensteuern.

Die Ironhand lässt sich individuell einstellen

Der Handschuh ist in vier verschiedenen Größen erhältlich und kann von Links- und Rechtshändern getragen werden. Im Akkupack, das wie ein Rucksack getragen wird, befinden sich sowohl eine Rechnereinheit als auch die Motoren, die die einzelnen Fingerglieder steuern. Nutzer können verschiedene Profile voreinstellen, die unterschiedliche Kombinationen aus Sensorempfindlichkeit, Kraft, Fingersymmetrie und Verriegelungstendenz beinhalten. Um die Profile zu wechseln, reicht ein Knopfdruck auf die im Brustbereich angebrachte Fernbedienung.


Über diese Profile ist es beispielsweise möglich, im Laufe eines Arbeitstages flexibel auf unterschiedliche Anforderungen zu reagieren. Etwa, wenn man am Vormittag leicht belastende Aufgaben durchführt und am Nachmittag Tätigkeiten anstehen, die die Muskulatur stark belasten. Auch können so verschiedene Nutzerinnen und Nutzer mit einem System arbeiten. Maximal kann das System innerhalb von Millisekunden 80 N Griffkraft zur Verfügung stellen.


Das System ist dabei so gestaltet, dass es das Tragen der Persönlichen Schutzausrüstung (PSA), etwa Schutzhandschuhe, Absturzsicherungen, Helme oder Warnkleidung nicht behindert. Für Pausen kann es ohne fremde Hilfe an- und abgelegt werden. Die Leistung der Akkus im Netzteil sind für einen typischen Arbeitstag ausgelegt.

Kleinstmotor bietet erstaunlich starken Antrieb

Um die einzelnen Fingerglieder zu steuern, setzt Bioservo bei ihrer Ironhand auf DC-Kleinstmotoren mit Graphitkommutierung der 1741 … CXR Serie. Die Baureihe kombiniert Kraft, Robustheit und Kontrolle in kompakter Bauform. Dafür sorgen eine Graphitkommutierung, hochwertige Neodym-Magnete und die bewährte Wicklung des Faulhaber-Rotors. Der leistungsstarke Neodym-Magnet verleiht den Motoren eine hohe Leistungsdichte mit einem Dauerdrehmomentbereich von 3,6 bis 40 mNm. Die überzeugenden Leistungsdaten und die kompakte Größe eröffnen ein großes Spektrum möglicher Anwendungen zu optimiertem Preis-/Leistungsverhältnis.
Auch Martin Remning Wahlstedt, Development Director Bioservo, ist von Faulhaber überzeugt: "Wir haben uns bei Ironhand für den 1741 … CXR entschieden, weil wir mit Faulhaber Antrieben in unseren Produkten sehr gute Erfahrungen gemacht haben und uns eine langjährige Zusammenarbeit mit dem Antriebsspezialisten und seinem schwedischen Vertriebspartner Compotech verbindet."