Einsatz von Exoskeletten als Assistenzsystem in der Produktion

Abstract

Der demografische Wandel konfrontiert produzierende Unternehmen mit einer zunehmend älter werdenden Belegschaft, der eine immer geringere Anzahl junger Erwerbstätiger gegenübersteht. Um diese Entwicklung zu bewältigen, ist es einerseits erforderlich die Gesundheit von Arbeitnehmer/-innen so lange als möglich aufrecht zu erhalten und andererseits Arbeitsplätze und -tätigkeiten so zu gestalten, dass diese auch im fortgeschrittenen Erwerbsalter schädigungsfrei ausführbar sind. Einen Ansatz, Arbeitsplätze ergonomischer zu gestalten und die körperliche Belastung der Arbeitnehmer/-innen zu reduzieren, bietet der Einsatz von Assistenzsystemen, welche in produzierenden Unternehmen in den unterschiedlichsten Formen zur Anwendung kommen und bereits seit einigen Jahrzehnten in der Branche etabliert sind. Neu hingegen, ist der Einsatz von körpergetragenen Exoskeletten als Assistenzsysteme in der industriellen Produktion. Diese verspricht sich durch deren Anwendung, eine an das jeweilige Individuum optimal anpassbare ergonomische Arbeitsplatzgestaltung und gleichzeitig die Aufrechterhaltung menschlicher Flexibilität bei der Erfüllung auszuführender Tätigkeiten, welche durch rein stationäre oder hochautomatisierte Assistenzsysteme nicht möglich wäre. Ziel dieser Diplomarbeit ist es daher das Themengebiet industrieller Exoskelette aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten und zu analysieren. Zu diesem Zweck unterteilt sich diese Arbeit in fünf größere Kapitel. Das erste Kapitel, die Einleitung, stellt den Themenkomplex, die Notwendigkeit dieser Arbeit und die ihr zu Grunde liegende Methodologie vor. Im zweiten Kapitel werden die theoretischen Grundlagen in Bezug auf den demografischen Wandel, arbeitsplatzbedingten Erkrankungen, ergonomische Arbeitsplatzgestaltung, industrielle Unterstützungs- und Assistenzsysteme und schließlich industrielle Exoskelette präsentiert. In der anschließenden Marktanalyse, welche das dritte Kapitel einnimmt, werden die gegenwärtig am Markt vorhandenen Unternehmen und Institute einschließlich ihrer jeweiligen Produkte und Prototypen in strukturierter Art und Weise vorgestellt. Das vierte Kapitel beinhaltet den Praxisteil dieser Diplomarbeit, indem im Rahmen einer Kooperation mit einem Partnerunternehmen ein geeignetes Exoskelett für einen konkreten Anwendungsfall gefunden werden soll. Eine abschließende Präsentation und Diskussion der ermittelten Resultate und gewonnen Erkenntnisse, inklusive eines Ausblickes, findet im fünften und somit letzten Kapitel dieser Arbeit statt. Lesern dieser Arbeit soll es hiermit ermöglicht werden, einen fundierten Einblick in die Welt der industriellen Exoskelette, ihren gegenwärtigen Markt und den aktuellen Stand der Technik zu bekommen.

Demographic change is confronting manufacturing companies with an aging workforce that faces fewer young workers. To cope with this development, it is necessary, on the one hand, to maintain the health of workers for as long as possible and, on the other hand, to design jobs and activities in such a way that they can be carried out without damage even at an advanced working age. One approach making workplaces more ergonomic and reducing workers' physical strain is to use assistance systems that are used in manufacturing companies in a wide variety and have been established in the industry for several decades. New, however, is the use of body-worn exoskeletons as assistance systems in industrial production. This promises by their use, an optimally adapted ergonomic workplace design to the respective individual, while maintaining human flexibility in meeting various activities which would not be possible by purely stationary or highly automated assistance systems. The aim of this diploma thesis is therefore to examine and analyze the topic of industrial exoskeletons from different perspectives. For this purpose, this work is divided into five major chapters. The first chapter, the introduction, introduces the thematic complex, the necessity of this work and the underlying methodology. The second chapter presents the theoretical foundations of demographic change, workplace-related illnesses, ergonomic workplace design, industrial support and assistance systems, and finally industrial exoskeletons. The subsequent market analysis, which occupies the third chapter, presents in a structured way the companies and institutions currently on the market, including their respective products and prototypes. The fourth chapter contains the practical part of this diploma thesis, in which a suitable exoskeleton for a specific application should be found in cooperation with a partner company. A concluding presentation and discussion of the results and insights gained, including an outlook, will take place in the fifth and last chapter of this work. It is intended to enable readers of this thesis to gain a profound insight into the world of industrial exoskeletons, their current market, and the actual state of the art.