Smarte Augmentierung am Arbeitsplatz

„Das Erklimmen des Gasometers hier in Augsburg war ziemlich genial. 392 Stufen insgesamt. Es war toll, den Cray X auf dem Rücken zu haben, der meine Oberschenkel stützt. Ich war gar nicht erschöpft“, strahlt Tobias Schwarzmann, der gerade vom Test des Cray X Power Suit der 5. Generation von German Bionic zurückkommt.

Das Cray X ist ein intelligentes, aktives Exoskelett, das wie ein kleiner Rucksack auf dem Rücken getragen und mit Gurten an Brust, Hüfte und Oberschenkeln am Körper befestigt wird. Sobald man es anschaltet, verbindet es sich über LTE oder Wifi mit der Systemplattform German Bionic IO und beginnt seine präventive und unterstützende Aufgabe: körperlich anstrengende und repetitive manuelle Tätigkeiten für die Arbeitenden weniger anstrengend und ergonomischer zu machen. Dafür versorgt das KI-basierte Cray X den jeweiligen Träger bei seinen Tätigkeiten mit zusätzlicher, externer Energie – und lernt dabei täglich hinzu.

Damit das Exoskelett immer weiß, wo und in welcher Intensität diese zusätzliche Energie aktuell benötigt wird, ist eine intelligente Sensorik eingebaut. Diese reagiert auf Bewegungen des Arbeitenden und kann so dessen Aktionen antizipieren. „Das Exoskelett stellt beispielsweise fest, dass ich mich nach vorne neige oder mein linkes Bein nach vorne schiebe. Sobald ich beginne, eine Last zu heben oder zu gehen, geben mir die kleinen Motoren an der Seite des Exoskeletts extra Energie“, erklärt Norma Steller, Head of IoT und damit verantwortlich für die Steuerungssoftware des Cray X.

Entlastet 30kg pro Hebevorgang

Bereits die Vorgängermodelle haben sich in den letzten Jahren als wirksam beim Schutz des unteren Rückens von Mitarbeitenden erwiesen, die – meist in der Logistik und Intralogistik – schwere Lasten heben. Beispielsweise in Unternehmen wie BMW, Ikea, Hermes sowie dem internationalen Paketzusteller DPD. Pro Hebevorgang bietet das Exoskelett bis zu 30kg Unterstützung. Pro Schicht kommen da bis zu 10t Entlastung zusammen. Das dient dem Arbeitsschutz und kommt zugleich der Kommissionierleistung zugute. Das alles ist über komplette Vernetzung und in Echtzeit messbar.

Mit dem Cray X der 5. Generation eröffnen sich nun weitere Einsatzgebiete und Anwendungsfälle des Exoskeletts. Denn dass es jetzt auch beim Gehen oder Treppensteigen entlastet, ist noch nicht alles.

Erstes Exoskelett, das zwei Körperregionen gleichzeitig unterstützt

„Kurz gesagt, wir haben das neue Cray X intelligenter, leistungsfähiger und vielseitiger gemacht“, sagt Norma Steller. „Intelligenter, weil wir unseren Smart Safety Companion integriert haben, ein KI-basiertes Ergonomie-Frühwarnsystem. Leistungsfähiger, weil wir jetzt eine 40V-Batterieplattform verwenden und auch das Batteriemanagementsystem komplett überarbeitet haben. Und vielseitiger, weil das neue Cray X jetzt auch für den Außeneinsatz geeignet ist. Denn es ist wasser- und staubdicht nach IP54-Standard, was natürlich neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet. Am revolutionärsten ist aber vielleicht, dass unser Cray X als erstes Exoskelett seiner Art zwei Körperregionen gleichzeitig unterstützt: den unteren Rücken beim Heben und die Beine beim Gehen.“

Komplett vernetzt: Manuelle Arbeitsplätze werden in digitalen Workflow integriert

Die meisten dieser Features sind überhaupt erst möglich, weil das Exoskelett Cray X über die Systemplattform German Bionic IO komplett vernetzt ist. „Da wir durch die Vernetzung kontinuierlich mit unseren Kunden in Kontakt stehen, können wir Arbeitsprozesse besser als andere Anbieter analysieren und das Cray X auf Basis der User-Feedbacks und eigener Analysen ständig verbessern“, sagt Armin G. Schmidt, Mitgründer und CEO von German Bionic.

Wichtig dabei: Die vom Cray X gesammelten Daten stammen nicht aus Versuchsreihen, sondern aus der täglichen industriellen Praxis. Dabei erfasst das System jeden einzelnen Schritt und jeden einzelnen Hebevorgang, sodass die manuellen Arbeitsplätze in den digitalen Workflow des Unternehmens integriert werden und ein interoperabler Datenaustausch zwischen den verschiedenen Unternehmenssystemen entsteht. Neben verbessertem Arbeitsschutz hat dies den Vorteil, dass Unternehmen sich ihre eigenen Bewertungsgrundlagen schaffen, um Engpässe schon früh zu erkennen, Prozesse zu optimieren und Störungen im Workflow zu beheben.

Laufunterstützung: ein sanfter Schub auf die Oberschenkel beim Gehen

Die neue Laufunterstützung fühlt sich für den Träger des Cray X an wie ein sanfter Schub hinten auf die Oberschenkel beim Gehen. Bei jedem Schritt, ob auf Strecke oder Treppen hinauf, überträgt das Exoskelett ein bisschen Energie, sodass der Nutzer weniger Kraft für den eigenen Körper aufbringen muss. „Erstmal musste ich mich daran gewöhnen, weil es ja nicht gerade alltäglich ist, dass einem jemand die Oberschenkel nach oben schiebt“, sagt Tobias Schwarzmann über seinen ersten Cray-X-Einsatz beim Treppensteigen. „Aber am Ende konnte ich kaum glauben, dass ich insgesamt 84m hochgelaufen bin. Ich schätze, ich hätte auch doppelt so hoch hinaufsteigen können.

Intelligenter Moduswechsel und Maschinelles Lernen

Die Unterstützung der beiden Körperregionen – unterer Rücken und Oberschenkel – durch das Cray X funktioniert sowohl gleichzeitig als auch abwechselnd. Und das automatisch. Sobald die KI-gesteuerte Software erkennt, dass der Träger versucht, zu heben oder zu gehen, erhöht sie die Leistung. „Im Grunde müssen die Träger des Cray X nichts tun. Denn unser neues Exoskelett erkennt automatisch, ob sie gerade heben oder gehen möchten“, erklärt Norma Steller. Das Cray X lernt mit jedem Einsatz hinzu und wird so immer besser darin, die Bewegungen des Trägers und die benötigte zusätzliche Kraft zu antizipieren. Wenn sie nicht gebraucht wird, lässt sich die Laufunterstützung aber auch abschalten.

Vielseitiger: Cray X auch für Außeneinsätze geeignet

Eine weitere Optimierung besteht darin, dass das Cray X der 5. Generation wasser- und staubdicht nach IP54-Standard ist. Das eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten, zum Beispiel auf Baustellen, in Außenlagern, in Autowerkstätten oder auch im Katastrophenschutz. „Das erste Unternehmen, das mit dem neuen Cray X arbeiten wird, ist ein führendes Bahnunternehmen, das unser Exoskelett für Wartungsarbeiten am Schienennetz einsetzt“, berichtet Norma Steller.

Warnt KI-basiert vor ergonomischen Risikofaktoren und Ermüdung

Interessant sowohl für den Träger des Cray X als auch für das Unternehmensmanagement ist auch eine im Hintergrund laufende Software-Applikation, die ergonomische Verbesserungen an manuellen Arbeitsplätzen bewirkt. Dabei handelt es sich um das KI-basierte Ergonomie-Frühwarnsystem namens Smart Safety Companion (SSC).

„Träger des Cray X spüren nicht wirklich, dass die Software läuft. Aber sie gibt sehr wichtige Hinweise auf ergonomische Risikofaktoren und erkennt Ermüdung“, erläutert Norma Steller. Zu Beginn einer Schicht haben die Arbeiter natürlich mehr Energie als an deren Ende. KI-basiert kann unser Exoskelett das erkennen, die Unterstützung im Laufe der Schicht erhöhen und dem Arbeiter Hinweise auf gefährliche Erschöpfungsgrade geben. Warum das wichtig ist? Weil das Aufwenden von viel Energie und die Wiederholung von Arbeitsvorgängen zu Ermüdung führen können. Und Ermüdung einer der Hauptfaktoren dafür ist, dass Menschen Fehler machen und sich am Arbeitsplatz verletzen. Und das ist etwas, das wir verhindern wollen.“

Die Softwares erkennt ungünstige Belastungen, kritische Wiederholungen, riskante Bewegungen und schlechte Körperhaltungen, warnt bei Symptomen von Ermüdung, weist in Echtzeit auf richtige Körperhaltung und Hebepraktiken hin oder gibt intelligente Pausenempfehlungen.

Stetige Begleiter in der Arbeitswelt von morgen?

Auch für die Zukunft hat das Team von German Bionic sich noch einiges vorgenommen. Dazu gehört auch, die eigene Exoskelett-Technologie so weiterzuentwickeln, dass das Cray X zu einem stetigen Begleiter in der Arbeitswelt wird. „Es wird auch weiterhin zahlreiche Arbeitsbereiche geben, die nicht automatisiert werden können, sondern auf Menschen angewiesen bleiben“, sagt Armin G. Schmidt. „Überall dort werden Exoskelette als Begleiter und Unterstützer gebraucht. Ich denke, sie werden immer mehr in unsere Welt Einzug halten, sehr spezialisiert auf den jeweiligen Anwendungsfall, nicht nur in der Industrie.“

Erst kürzlich hat German Bionic ein Forschungsprojekt mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin begonnen, in dem der Einsatz des Cray X im Bereich der Pflege untersucht wird.

Cray X der Zukunft: Human Augmentation für bessere Inklusion

„Ich bin fest davon überzeugt, dass Exoskelette wie unser Cray X in einigen Jahren auch für weitere, ganz unterschiedliche Zwecke genutzt werden, auch im Alltag“, sagt CEO Armin G. Schmidt. „Dabei geht es nicht darum, Menschen durch Robotik zu ersetzen, sondern um menschliche Augmentierung. Auch um Inklusion. Wir möchten Menschen in der Arbeitswelt und im täglichen Leben bei bestimmten Aufgaben begleiten und unterstützen. Das könnten in Zukunft auch kranke, verletzte oder alte Menschen sein, die durch die Unterstützung beim Gehen und Bewegen Funktionalität, Freiheit und Lebensqualität zurückgewinnen.“