Zukunft der Exoskelette – Exoskelette der Zukunft

Die ersten Exoskelette im Gesundheitssektor unterstützten Menschen mit Mobilitätseinschränkungen. Später kamen Modelle hinzu, die zum Beispiel das Pflegepersonal bei körperlich belastenden Tätigkeiten und OP-Teams bei langen Eingriffen unterstützen. Heute geht die Entwicklung weiter, Exoskelette werden leichter, intelligenter und vielseitiger.

Forschende und Industrie arbeiten an Systemen, die sich adaptiv an ihre Trägerinnen und Träger anpassen, mitdenken und gezielt auf individuelle Anforderungen reagieren sollen. Neue Technologien in den Bereichen Sensorik, Steuerung und Materialwissenschaften ermöglichen diese Fortschritte. In diesem Artikel geben wir einen Überblick über aktuelle Exoskelett-Forschung und zeigt, wie diese die Exoskelett-Entwicklung im Gesundheitswesen prägen könnten, sei es für die Therapie oder die Arbeit des Personals.

Künftige Exoskelette werden stärker auf ihre jeweilige Einsatzumgebung ausgerichtet sein. Während frühere Systeme in erster Linie stationär in der Therapie eingesetzt wurden, werden nun vermehrt mobile und autonome Varianten hinzukommen.

Ein Beispiel ist das Modell "Eve" des französischen Herstellers Wandercraft. Es basiert auf dem Klinik-Exoskelett "Atalante" (mehr zu "Atalante" in unserem Interview), das für die Rehabilitation entwickelt wurde, und ist für den Gebrauch im persönlichen Umfeld, außerhalb der Klinik, konzipiert. Mithilfe von KI und der Fusion von Sensorsystemen balanciert es sich selbstständig aus und passt sich an verschiedene Bewegungsabläufe an, Trägerinnen und Träger können es über einen Joystick selbst steuern.

Diese Entwicklung spiegelt einen Trend wider: weg von reiner Kraftverstärkung und Mobilitätshilfe, hin zu intelligenter Assistenz mit hohem Anpassungsgrad.

Die Integration von Künstlicher Intelligenz ist ein zentrales Forschungsthema in der Exoskelett-Entwicklung. KI-Algorithmen interpretieren Sensordaten in Echtzeit, sie sollen damit Bewegungsabsichten antizipieren und – wie "Eve" – eine (teil-)autonome Steuerung ermöglichen. Das Ziel ist eine intuitive Nutzung ohne bewusste Steuerkommandos und eine bessere Beweglichkeit im Alltag.

Auch in Reha und Therapie kommen lernende Systeme zum Einsatz, die sich an den Fortschritt der Patientinnen und Patienten anpassen, indem sie etwa den Kraftaufwand für eine Übung erhöhen oder reduzieren. Forschende der University of Houston etwa berichteten 2024 über ein generatives Modell für ein Arm-Exoskelett für die Schlaganfall-Reha, das Bewegungen auf Basis individueller Parameter wie verbliebener Beweglichkeit und Kraft optimiert. Derartige Systeme lassen sich auch mit einem Feedback an das therapeutische Personal verbinden. Das Exoskelett könnte so messen, wie gut Übungen erfüllt werden können und was mehr trainiert werden muss.

Moderne Exoskelette nutzen mehrere Sensorebenen, um Bewegungsabsichten zu erkennen und Unterstützung zu leisten. Neben klassischen Inertialsensoren können auch Oberflächen-EMG, Drucksensoren und textile Dehnungsmessstreifen integriert werden. Ein aktueller Prototyp eines "Soft Leg Sleeve" kombiniert verschiedene Sensortypen in einem leichten Materialverbund und erreicht so eine differenzierte Bewegungsanalyse bei hoher Alltagstauglichkeit. Derartige Sensorik kann wiederum mit einer KI-basierten Steuerung zusammenspielen.

Ein zentrales Entwicklungsziel ist die Reduktion von Gewicht bei gleichzeitiger Funktionserweiterung. Leichtbauwerkstoffe wie Carbon, Titanlegierungen oder hochfeste Kunststoffe verbessern die Tragbarkeit.

Auch Soft-Exoskelette aus textilen oder pneumatischen Strukturen gewinnen an Bedeutung. Sie sollen ultimativ flexibler einsetzbar sein als die heute bekannten starren Exoskelette, indem sie einen höheren Tragekomfort und mehr Bewegungsfreiheit ermöglichen. Leichtere Exoskelette werden auch eine bessere Energie-Effizienz und damit buchstäblich eine längere "Laufzeit" aufweisen. Eine Entwicklung in diese Richtung ist ein Soft-Exoskelett, das von der Harvard School of Engineering and Applied Sciences entwickelt wird.

Die Marktentwicklung zeigt ein klares Bild: Die Nachfrage nach Exoskeletten im Gesundheitswesen wächst. Prognosen gehen von einem globalen Marktvolumen von über zwei Milliarden US-Dollar bis 2030 aus. Der Trend wird durch technische Fortschritte, eine alternde Bevölkerung und steigende Belastungen in Pflege- und Klinikberufen getragen.

Exoskelette werden in Zukunft nicht nur Menschen mit Mobilitätseinschränkungen mehr Selbstständigkeit ermöglichen, sondern auch präventiv eingesetzt werden, etwa zur Entlastung des Personals bei körperlich fordernder Arbeit, und natürlich weiterhin zur Unterstützung bei therapeutischen Bewegungsübungen. Von diesen Entwicklungen profitieren nicht nur Patientinnen und Patienten durch besser Outcomes, sondern auch Beschäftigte und damit ultimativ der gesamte Gesundheitssektor durch Kosteneinsparungen.

Die Exoskelett-Forschung im Medizinbereich steht damit an einem Wendepunkt: Exoskelette werden sich von der spezialisierten Experten-Lösung hin zur vielseitigen, individualisierbaren Technologie für Arbeit und Alltag entwickeln.