Aufstehen klingt nach einer Kleinigkeit. Für viele ältere Menschen ist es das nicht: Nachlassende Hüft- und Beinmuskeln, dazu eine schlechtere Koordination, machen den Weg vom Stuhl in den Stand mühsam. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben deshalb in München einen weichen, leichten Roboteranzug für Senioren entwickelt.

Der sogenannte Exosuit wird über der Kleidung getragen und unterstützt die Hüfte beim Aufstehen und Gehen. Er lässt sich innerhalb weniger Minuten an- und ausziehen. Sein vollständiges System wiegt 2,86 Kilogramm, wobei ein großer Teil des Gewichts körpernah am Rumpf liegt.

Hilfe genau im richtigen Moment

Zum Anzug gehören Textilelemente, ein Hüftgurt, zwei Oberschenkelriemen, künstliche Sehnen, Sensoren und ein kleiner Motor am Rücken – ähnlich einem Rucksack. Zwei Sensoren an den Oberschenkeln erfassen die Beinbewegungen in Echtzeit. Sobald das System erkennt, dass jemand aufstehen oder losgehen will, aktiviert die Steuerung den Motor.

Der zieht an den künstlichen Sehnen und unterstützt dadurch die Hüftstreckung. Dafür nutzt der Exosuit maschinelles Lernen: Der Algorithmus soll die notwendige Unterstützung intuitiv, synchron und genau im passenden Moment bereitstellen. Für Entwicklung und Training sammelten die Forschenden zunächst Bewegungsdaten junger, gesunder Personen; weitere Nutzungsdaten sollen helfen, das System weiter zu verfeinern.

Wichtig ist dabei: Der Anzug hebt niemanden selbstständig aus dem Stuhl. Die Bewegung beginnt aus eigener Kraft, erst danach hilft das System bei der Hüftstreckung. Die Nutzer bleiben also aktiv beteiligt und behalten weitgehend das Gefühl, die Bewegung selbst zu steuern. Auf einer Skala von eins bis sieben bewerteten die Teilnehmenden dieses Gefühl im Durchschnitt mit 6,07 Punkten.

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Mehr Wiederholungen, weniger Aufwand – aber nicht bei allen

An der Studie nahmen zehn Erwachsene zwischen 69 und 85 Jahren teil, das Durchschnittsalter lag bei 77,7 Jahren. Alle konnten selbstständig gehen, hatten jedoch Einschränkungen der Beinfunktion.

Im Ein-Minuten-Aufstehtest schafften sie ohne Unterstützung durchschnittlich 16,8 vollständige Sitz-Steh-Wiederholungen. Mit Exosuit waren es 18,6 – im Mittel also 1,8 Wiederholungen mehr. Ein kompletter Sitz-Steh-Zyklus verkürzte sich durchschnittlich um 9 Prozent. Bei einem Teilnehmer waren sogar vier zusätzliche Wiederholungen möglich.

Auch beim sechsminütigen Gehtest zeigte sich ein Effekt: Der metabolische Transportaufwand sank im Durchschnitt um 13,6 Prozent. Sieben der neun ausgewerteten Personen verbrauchten mit Anzug weniger Energie. Bei vier lag die Einsparung über 20 Prozent, der größte Rückgang betrug 27,5 Prozent.

Ganz einheitlich war das Bild allerdings nicht. Bei zwei Teilnehmenden stieg der Energieaufwand um 9,9 beziehungsweise 18 Prozent. Als mögliche Gründe nennen die Forschenden Unterschiede bei Bewegungsmustern, körperlicher Ausgangslage, Passform und Gewöhnungszeit. Der Körper ist eben kein Gerät, bei dem man einmal den richtigen Knopf findet und dann läuft’s.

Die Teilnehmenden beschrieben den Anzug laut den Forschenden als bequem und über normaler Kleidung nicht störend. Messungen an Hüfte und Rumpf zeigten keine größeren Veränderungen der natürlichen Bewegungsabläufe. Auch bei den untersuchten Stabilitätswerten gab es auf Gruppenebene keine auffälligen Unterschiede.

Was noch offen ist

Die Versuche waren kurz und fanden unter Laborbedingungen statt. Ob der Anzug langfristig das Sturzrisiko beeinflusst, lässt sich aus der Studie noch nicht ableiten. Ungeklärt sind außerdem der Tragekomfort über mehrere Stunden, die Unterstützung auf längeren Wegen und die Frage, ob die Effekte über Wochen oder Monate anhalten.

Weitere Untersuchungen sollen deshalb längere Anwendungen unter realitätsnäheren Bedingungen prüfen. Gerade im Alltag zählt schließlich nicht nur, ob ein System im Test funktioniert, sondern auch, ob man es morgens wirklich gern anzieht, ob es nicht drückt und ob die Unterstützung nach einer Stunde noch angenehm ist.

Exoskelette auch in der Pflege

Ein anderer Einsatzbereich liegt dort, wo Menschen regelmäßig schwere körperliche Arbeit leisten: in der Pflege. Lukje Broersma, Pflegekraft und Nutzerin des Laevo FLEX, trägt das Exoskelett während ihrer anstrengenden Morgenrunde. Zu ihren Aufgaben gehört es, Bewohner aus dem Bett in den Rollstuhl zu heben oder sie in den Aufenthaltsraum zu bringen.

Nach ihrer Aussage verteilt das Exoskelett die Belastung besser vom Rücken auf die Oberschenkel. Laevo entwickelt gemeinsam mit der niederländischen Pflegegruppe Sevagram ein speziell auf Pflegekräfte zugeschnittenes Exoskelett. Ziel ist, Rückenschmerzen zu reduzieren und Pflegekräften ein längeres und komfortableres Arbeiten zu ermöglichen.

Frank Roost, Projektleiter Innovation bei Sevagram, verweist auf viele krankheitsbedingte Ausfälle wegen Rückenproblemen. Sevagram erwartet, dass Exoskelette künftig zu den Hilfsmitteln gehören, die Pflegekräfte bei einer sicheren und langfristigen Berufstätigkeit unterstützen. Der TUM-Anzug für Senioren verfolgt zwar einen anderen Zweck, am Ende geht es bei beiden Entwicklungen um eine ziemlich praktische Frage: Wie lässt sich Kraft dort ergänzen, wo sie im entscheidenden Augenblick fehlt?