Energieeffizienter DC-Flachmotor macht Exoskelett lebendig

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In der Praxis bereits bewährt

Die erste Prototyp-Generation wurde im Audi-Werk in Neckarsulm im Praxiseinsatz getestet. Die daraufhin optimierte Variante beweist derzeit im Werk in Ingolstadt im Dreischichtbetrieb ihre Praxistauglichkeit. „Die Manager hatten mit Skepsis bei den Mitarbeitern gerechnet. Stattdessen wollten diese freiwillig bei dem Versuch mitmachen. Die Bedienung zu lernen, hat jeweils nur wenige Minuten gedauert.“

Der Aufbau des „stuhllosen Stuhls“ (Chairless Chair) ist einfach zu verstehen: Eine stützende Strebe, die an ihrem oberen Ende zugleich als Sitzfläche dient, wird an der Rückseite eines jeden Beins befestigt. Bei den Prototypen bestand diese Strebe aus Titan. Sie könnte künftig aber aus Karbonfaser sein und dadurch noch leichter. Ein Gelenk auf Kniehöhe sorgt für Beweglichkeit, das Stoßdämpfer-Element hinter dem Unterschenkel kann per Knopfdruck stufenlos blockiert werden, wenn der Benutzer sich hinsetzen will. Der „stuhllose Stuhl“ lässt sich mit Gurten an Hüfte, Knien und Knöcheln befestigen. Im Sitzen wird dann der Gewichtsdruck direkt in den Boden geleitet. Beine und unterer Rücken sind entlastet. Das ganze Konstrukt wiegt nur wenige Kilogramm, lässt sich leicht anlegen und stört auch beim Gehen kaum.

Die Beine bleiben in Bewegung

Für die Bewegung sind weiterhin die menschlichen Beine zuständig – ein Vorteil gegenüber aktiven Exoskeletten, die durch „Überentlastung“ eine Rückbildung der Muskeln auslösen können. Die Nutzer können sich nun jederzeit und überall hinsetzen, zum Beispiel während sie Teile an einem Fahrgestell befestigen. Sie können sich frei bewegen und haben ihre Sitzgelegenheit trotzdem immer zur Verfügung.

Damit aus dem beweglichen Konstrukt ein stabiler Sitz wird, muss der Bediener nur einen Schalter betätigen, der am Gurt befestigt ist. Dann schließen zwei Motoren das Sperrventil in den Hydraulik-Elementen der Dämpfer und die Stütze arretiert in der gewünschten Position. Beim Aufstehen löst sich die Arretierung wieder. „Wir brauchten für diese Anwendung einen sehr flachen Motor mit einem hohen Drehmoment, der möglichst genau positioniert“, erklärt Keith Gunura. „Natürlich sollte er so leicht wie möglich sein und einen minimalen Stromverbrauch haben.“

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Einmal Exoskelett zum Selberbauen, bitte!

Viele Konstrukteure träumen davon, fantastische Dinge zu bauen und damit die Welt zu verbessern. Der Kanadier James Hobson auch – nur baut er diese Dinge auch. „Ich wollte schon immer ein Exoskelett bauen, wie Iron Man!“ Und genau das macht James Hobson, auch bekannt als the Hacksmith aus Kanada. Vor etwa zwei Jahren bekam der damalige Produktentwickler und Hobbykonstrukteur ein paar pneumatische Hubzylinder von einem Freund geschenkt und dachte sich, warum nicht ein Exoskelett bauen. Das Ergebnis präsentierte er in einem Video auf Youtube, das bis heute etwa 1,5 Mio. Views verzeichnet. Das kanadische Fernsehen wurde schnell auf den jungen Self-Made-Konstrukteur aufmerksam: In der Fernsehshow Daily Planet hob er mit seiner Oberkörperkonstruktion ohne Mühe 125 kg. Mehr über James Hobson und sein inzwischen überarbeitetes Konzept für Exoskelette lesen Sie hier

Leichter DC-Flachmotor mit geringem Stromverbrauch

Diese Anforderungen konnte ein rastmomentfreier DC-Flachmotor mit Getriebe aus dem Faulhaber-Programm erfüllen. Zu seinen Stärken gehört neben seinen kleinen Abmessungen (26 mm Durchmesser und 19 mm Länge) auch eine hohe Dynamik dank minimalem Trägheitsmoment des Rotors. Weiter überzeugte der DC-Kleinstmotor durch eine geringe Stromaufnahme bei niedriger Anlaufspannung. Im Praxistest war ein Nachladen des kleinen 6-Volt-Akkus auch nach einer Woche Dauerbetrieb nicht nötig. Den Stresstest – zwei volle Schichten hintereinander – hat die motorisierte Arretierung ebenfalls mit Bravour bestanden.

Noch ist das Produkt nicht serienreif, aber die Entwicklung läuft mit aktiver Unterstützung von potenziellen Kunden auf vollen Touren. Die Zahl von Anfragen ist enorm. „Wir bekommen täglich zahlreiche Mails von Menschen, die sich für unsere Sitzstütze interessieren“, erzählt Olga Motovilova, die inzwischen als COO für das operative Geschäft zuständig ist. „Sie kommen unter anderem von Chirurgen, Priestern, Filmcrews, Jägern und Anglern aus der ganzen Welt.“ Die ersten serienreifen Chairless Chairs sollen ab Mitte 2016 ausgeliefert werden. (jv)

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