Exoskelette sind Mensch-Maschinen-Systeme, die Personen in herausfordernden Berufsgruppen (z. B. Pflege, Logistik) körperlich unterstützen können. Dabei stellen aktiv-assistive Exoskelette mit einer kohlefaserverstärkten (CFK)-Leichtbauweise eine effiziente Lösung dar. Durch den gezielten Einsatz von integrierter Sensorik innerhalb der CFK-Trägerstruktur und die Adaption der Mensch-Maschinen-Schnittstellen können Verbesserungspotenziale untersucht und integriert werden.
Das Ziel des Forschungsprojekts sentinel war es, Konzepte zur Messung von Dehnungen im Exoskelett sowie Druckkräfte auf die Körperkontaktstellen des Exoskeletts zu untersuchen und die aussichtsreichsten davon bis zum Stand eines funktionsfähigen Demonstrators zu entwickeln.
rechts: CFK-Trägerstruktur im FPP-Verfahren (Quelle: Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV)
Zuerst wurde nach idealer Sensorik für die Integration in die CFK-Trägerstruktur und zur Bestimmung der Belastung an den Körperkontaktstellen recherchiert, ihre Tauglichkeit für diesen Zweck validiert sowie ein Simulationsmodell der Trägerstruktur erstellt. Dann wurden CFK-Trägerstrukturen sowohl im Handlege- als auch im Fiber-Patch-Placement-Verfahren (FPP) gefertigt, die, wie auch die Polster und Gurte, mit integrierter Sensorik ausgestattet wurden. Aus diesen Komponenten wurde ein Demonstrator aufgebaut und in einer Testumgebung erprobt, wobei die Messdaten in eine Cloud-Infrastruktur integriert sind.
Am Ende des Projekts konnte ein funktionsfähiger Demonstrator erfolgreich in Betrieb genommen werden, der Messdaten in eine Cloud-Infrastruktur sendet und eine datengetriebene Auswertung der integrierten Sensorik ermöglicht.
