Schneller laufen mit Exoskelett

Nashville (USA) - Paralympics-Sportler erreichen mit modernen High-Tech-Prothesen schon fast das Tempo der besten Athleten. Doch in Zukunft könnten sie diese sogar weit überflügeln. Zu diesem Ergebnis kommen amerikanische Robotik-Forscher, die das theoretische Potenzial von passiven Exoskeletten detailliert berechnet haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, ließe sich mit einem speziellen System aus Sprungfedern eine Laufgeschwindigkeit von mehr als 20 Metern pro Sekunde erreichen. Das wäre eine Steigerung im Vergleich zu den weltschnellsten Läufern von mehr als 50 Prozent.

Amanda Sutrisno und David J. Braun vom Biomechanik-Labor der Vanderbilt University in Nashville entwickelten ein Rechenmodell, um die beschleunigende Wirkung von Exoskeletten möglichst genau zu bestimmen. Dabei betrachteten sie ausschließlich passive Systeme, auf jede Art einer Motorunterstützung wurde verzichtet. In das Modell flossen wichtige Parameter wie Luftwiderstand, die Steifigkeit verfügbarer Sprungfedern und auch die Belastungsgrenzen von Knochen und Gelenken eines Menschens mit ein.

Als wirksamtes Exoskelett erwies sich in dem Modell ein System mit je einer Sprungfeder pro Bein. Das Prinzip: Bei jedem Schritt wird die Feder durch das Körpergewicht gestaucht. Beim nächsten Schritt entspannt sie sich wieder und treibt den Körper des Sportlern voran. Die gespeicherte Energie kann so fast vollständig zur Beschleunigung der Vorwärtsbewegung genutzt werden. Das Modell ergab, dass unter Beachtung aller Parameter ein maximales Lauftempo von 20,9 Metern pro Sekunde erreicht werden könnte. Zum Vergleich: die weltschnellsten Läufer erreichen 12,3 Meter pro Sekunde , Eisläufer 15 und Radfahrer 21,4 Meter pro Sekunde.

Verfügbar ist solch ein beschleunigendes Exoskelett heute allerdings noch nicht. Elegant gebogene Prothesen aus Kohlefaser-Werkstoffen erreichen die theoretisch benötigten Parameter nicht. Vielmehr müsste nach Aussage der Forscher ein komplizierter konstruiertes System aus Sprungfedern und Seilzügen erst entwickelt werden. Eine Anwendung sehen die Forscher nicht nur im Sportsektor. Auch bei Rettungskräften, die schnell zu einem Einsatzort eilen müssten, oder gar bei Soldaten im Feldeinsatz könnten solche Exoskelette auf Interesse stoßen.