TUM entwickelt weichen Exosuit für Ältere Mit einem weichen Exosuit einfacher aufstehen

Ein weicher Exosuit der Technischen Universität München unterstützt ältere Menschen mit künstlichen Sehnen beim Aufstehen und Gehen. In einer Studie mit zehn Teilnehmenden sank der Energieaufwand beim Gehen im Mittel um rund 14 Prozent. Das System ist bisher ein Laborprototyp.

Ein weicher Exosuit soll älteren Menschen einen Teil des Kraftaufwands beim Aufstehen abnehmen, denn mit den Jahren werden Hüft- und Beinmuskeln schwächer und die Koordination lässt nach. Das Aufstehen vom Stuhl ist ein eingespielter Bewegungsablauf. Der Anzug muss deshalb intuitiv und synchron auf die Körperbewegungen reagieren. «Wir nutzen maschinelles Lernen, um den Menschen genau im richtigen Moment die notwendige Unterstützung zu bieten», sagt Dr. Xiaohui Zhang vom Lehrstuhl für Intelligente Bio-Robotische Systeme der TUM School of Computation, Information and Technology. Um den Algorithmus zu trainieren, sammelten die Forschenden zunächst Bewegungsdaten junger, gesunder Personen. Je mehr Nutzungsdaten vorliegen, desto besser lässt sich das System verfeinern.

Weicher Exosuit: Assistenz wie von selbst

Der Anzug lässt sich in wenigen Minuten an- und ausziehen. Er besteht aus zwei Oberschenkelriemen, einem Hüftgurt und künstlichen Sehnen, die zu einem kleinen Motor am Rücken führen, ähnlich wie bei einem Rucksack. Das System wiegt 2,86 Kilogramm. Zwei Sensoren an den Oberschenkeln messen die Bewegungen der Beine. Erkennt das System, dass die Person aufsteht oder geht, zieht der Motor an den Sehnen und stützt die Hüfte. «Die Sensoren erfassen die Bewegungen der Nutzerin oder des Nutzers in Echtzeit und senden diese Informationen an die Steuerung, die dann den Motor aktiviert», erklärt Zhang.

Ältere stehen häufiger und schneller auf

Zehn ältere Erwachsene zwischen 69 und 85 Jahren mit eingeschränkter Funktion der Beine testeten den Exosuit im Rahmen der Studie. Mit der Unterstützung schafften sie im Schnitt 18,6 statt 16,8 Sitz-Steh-Zyklen pro Minute, einige bis zu vier zusätzliche. Die Dauer eines Zyklus verkürzte sich im Mittel um 9 Prozent, bei einer Person um bis zu 21,9 Prozent. Auch das Gehen wurde effizienter: Der Stoffwechselaufwand sank im Mittel um 13,6 Prozent, im besten Fall um 27,5 Prozent. Die Wirkung war jedoch nicht bei allen gleich. Bei sieben von neun ausgewerteten Personen sank der Aufwand, bei zwei stieg er.

Auch die subjektiven Eindrücke waren positiv. Obwohl die Teilnehmenden einen robotergestützten Anzug trugen, hatten sie das Gefühl, die Kontrolle über ihre Bewegungen zu behalten. «Auf einer 7-Punkte-Skala bewerteten sie ihr Gefühl der Eigenverantwortung mit über 6, was auf ein hohes Mass an wahrgenommener Autonomie hindeutet», sagt Zhang.

Noch ein Laborprototyp

«Die Menschen haben unseren Roboteranzug getragen und berichten, dass er nicht als störend empfunden wird und bequem über normaler Kleidung getragen werden kann», erklärt Prof. Lorenzo Masia, Geschäftsführer des TUM MIRMI Robotics Institute und Leiter des Lehrstuhls für Intelligente Bio-Robotische Systeme. Zum Einsatz kommen soll der Exosuit bei älteren Menschen, die länger selbstständig bleiben möchten, sowie in der Rehabilitation.

Bisher wurde der Exosuit nur in kurzen Aufgaben im Labor mit zehn Personen getestet. Offen ist, ob die Vorteile auch im Alltag und bei längerer Nutzung bestehen bleiben. Dazu sind weitere Studien geplant.