Fraunhofer-Studie: Exoskelett reduziert Aktivität der Rückenmuskulatur um bis zu 41,5 Prozent

Für die Studie untersuchten die Forschenden typische Hebevorgänge beim Baustoffhersteller Knauf. Erfahrene Logistikfachkräfte bewegten Baustoffsäcke in unterschiedlichen Entnahme- und Ablagesituationen. Die Arbeitsabläufe wurden jeweils mit und ohne Unterstützung durch das Exoskelett durchgeführt, um die körperlichen Belastungen miteinander vergleichen zu können.

Zur Erfassung der Muskelaktivität nutzten die Wissenschaftler die Elektromyografie. Ergänzend analysierten sie die Körperhaltung mittels dreidimensionaler Bewegungserfassung. Die Kombination beider Messverfahren ermöglichte es, neben der Beanspruchung einzelner Muskelgruppen auch Veränderungen der Wirbelsäulenposition und der Rumpfbewegungen zu untersuchen.

Nach Angaben des Fraunhofer-Instituts zeichnet sich die Untersuchung insbesondere durch die Verbindung wissenschaftlicher Messmethoden mit praxisnahen industriellen Arbeitsabläufen aus. Anders als bei einer ausschließlichen Betrachtung der Muskelaktivität wurden auch die Bewegungen und Haltungen während der Hebevorgänge erfasst.

Muskelaktivität beim Heben deutlich reduziert

Die Messungen ergaben laut der Mitteilung in sämtlichen untersuchten Szenarien eine geringere Muskelaktivität beim Einsatz des Exoskeletts. Die stärkste Entlastung einzelner Rückenmuskeln betrug 41,5 Prozent. Dieser Wert wurde bei einem Hebevorgang mit tiefer Entnahme und anschließender tiefer Ablage der Baustoffsäcke ermittelt.

Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanische Unterstützung insbesondere bei körperlich belastenden Hebebewegungen die muskuläre Beanspruchung verringern kann. Die angegebene maximale Reduktion bezieht sich allerdings auf einzelne Rückenmuskeln und eine bestimmte Arbeitssituation. Sie lässt sich daher nicht ohne Weiteres auf die gesamte Rückenmuskulatur oder sämtliche Hebetätigkeiten übertragen.

Geringere Wirbelsäulenkrümmung und Rumpfrotation

Neben der Muskelaktivität untersuchten die Forschenden, wie sich das Exoskelett auf die Körperhaltung auswirkte. Dabei fiel die Wirbelsäulenkrümmung beim Heben mit mechanischer Unterstützung im Mittel um bis zu 35 Prozent geringer aus als bei vergleichbaren Bewegungen ohne Exoskelett.

Auch bei Drehbewegungen des Oberkörpers unter Last stellten die Wissenschaftler Veränderungen fest. Die Rumpfrotation verringerte sich um bis zu zehn Grad. Nach Angaben der Auftraggeber unterstützte das Exoskelett damit eine aufrechtere Körperhaltung und reduzierte ausgeprägte Drehbewegungen während der Lastenhandhabung.

Solche Körperpositionen sind für die ergonomische Bewertung manueller Hebetätigkeiten relevant, da insbesondere das Zusammenspiel von Lastgewicht, Körperhaltung und Bewegung die Beanspruchung des Muskel-Skelett-Systems beeinflusst. Laut der Mitteilung schränkte das getestete Exoskelett die Bewegungsfreiheit der Beschäftigten dabei nicht ein.