Wie Exoskelette den Rücken unterstützen und die Belastung reduzieren

Rückenschmerzen gehören weltweit zu den häufigsten arbeitsbedingten Gesundheitsproblemen. Ob in der Logistik, im Bauwesen, im Gesundheitswesen oder in der Produktion: Tätigkeiten, die häufiges Bücken, Heben oder Vorlehnen erfordern, belasten die Rückenmuskulatur und die Wirbelsäule enorm. Mit der Zeit kann diese Belastung zu Ermüdung, Muskel-Skelett-Erkrankungen und langfristigen Verletzungen führen.

Exoskelette sind tragbare Systeme, die den menschlichen Körper unterstützen. Sie wurden genau dafür entwickelt, um dieser Herausforderung zu begegnen. Doch wie funktionieren sie eigentlich? Und warum können sie gerade für den Rücken einen so grossen Unterschied machen? Werfen wir einen genaueren Blick auf die Biomechanik dahinter.

Die Biomechanik der Rückenbelastung

Wenn man sich nach vorne lehnt, müssen die Rückenmuskeln hart arbeiten, um den Oberkörper gegen die Schwerkraft zu stabilisieren. Rund 60 % des Körpergewichts befinden sich im Kopf, in den Armen und im Rumpf. Bei einer Person mit 80 kg bedeutet das, dass allein das Vorlehnen einer Last von etwa 50 kg auf die Rücken- und Hüftmuskulatur entspricht.

Dabei zählt nicht nur das Gewicht selbst, sondern auch, wie weit es von der Wirbelsäule entfernt ist – das nennt man den Hebelarmeffekt.

• Steht man aufrecht, ist der Körperschwerpunkt des Oberkörpers mit der Wirbelsäule ausgerichtet, und die Belastung ist gering.

• Lehnt man sich nach vorne, vergrössert sich der Abstand zwischen Last und Wirbelsäule. Dadurch entsteht ein Drehmoment (Rotationskraft), das die Belastung auf den Rücken vervielfacht.

Deshalb fühlt es sich leicht an, eine 10 kg schwere Kiste nah am Körper zu halten – doch mit ausgestreckten Armen wird sie schnell zur Anstrengung.

Der Effekt des Hebelarms. Links: eine Person trägt eine Tasche seitlich am Körper. Die Tasche ist dabei mehr oder weniger horizontal mit dem Schultergelenk ausgerichtet. Dadurch erzeugt das Gewicht der Tasche nur ein geringes Drehmoment im Schultergelenk, das von der Schultermuskulatur ausgeglichen werden muss. Rechts: die Person hält die Tasche vor dem Körper. Dadurch entsteht ein deutlicher horizontaler Abstand (Hebelarm) zwischen dem Schwerpunkt der Tasche und der Rotationsachse des Schultergelenks, was ein grösseres Drehmoment zur Folge hat, das die Schultermuskeln kompensieren müssen.

Warum Muskeln ermüden, Federn aber nicht

Unsere Muskeln erzeugen Kraft durch Kontraktion. Und sie benötigen ständig Energie dafür. Selbst wenn man eine Position hält, ohne sich zu bewegen, verbrennen die Muskeln kontinuierlich Energie. Daher führt eine gebückte Haltung schnell zu Ermüdung und Unbehagen.

Exoskelette hingegen verwenden mechanische Federn oder elastische Elemente, die eine konstante Gegenkraft liefern, ohne Energie zu verbrauchen. Das macht sie extrem energieeffizient: Während menschliche Muskeln mit der Zeit ermüden, kann eine Feder über Stunden hinweg unterstützen, ohne an Kraft zu verlieren.

Wie Exoskelette den Rücken unterstützen

Moderne Arbeitsexoskelette nutzen verschiedene Prinzipien, um die Rückenbelastung zu reduzieren:

1. Künstliche Muskelunterstützung

   Textilbasierte Exoskelette wie der LiftSuit von Auxivo verwenden elastische Bänder, die sich dehnen, wenn man sich nach vorne beugt. Diese „künstlichen Muskeln“ arbeiten gemeinsam mit der Rückenmuskulatur und teilen sich die nötige Haltearbeit.
   

2. Schwerkraftkompensation

   Exoskelette wie der OmniSuit nutzen elastische Federn, die der Schwerkraft entgegenwirken, wenn sich der Oberkörper nach vorne neigt. Anstatt dass die Muskeln allein gegen die Zugkraft nach unten arbeiten, übernimmt das Exoskelett einen Teil der Last.
   

3. Energierückgewinnung

   Beim Vorlehnen wird potenzielle Energie in den Federn des Exoskeletts gespeichert und beim Aufrichten wieder freigesetzt. Dadurch muss der Körper bei jeder Bewegung weniger Energie aufwenden. Heben und wiederholte Tätigkeiten werden spürbar leichter.

Diese Prinzipien beseitigen die Anstrengung nicht vollständig, verringern jedoch die dauerhafte Belastung erheblich. Arbeitende bleiben länger kräftig, konzentriert und ermüdungsfrei.

Mehr als nur Entlastung: Langfristige Vorteile

Indem Exoskelette die körperliche Belastung des Rückens reduzieren, bieten sie sowohl kurzfristige als auch langfristige Vorteile:

• Weniger Ermüdung bei wiederholten oder körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten

• Weniger Muskel-Skelett-Erkrankungen durch chronische Überlastung

• Nachhaltige Produktivität ohne Überbeanspruchung des Körpers

• Verbesserte Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz

Für Unternehmen bedeutet das weniger Krankheitsausfälle, geringere verletzungsbedingte Kosten und eine gesündere, motiviertere Belegschaft.

Fazit

Ein grosser Teil der Belastung des menschlichen Rückens entsteht nicht nur durch schwere Lasten, sondern auch durch das eigene Körpergewicht und ungünstige Haltungen. Exoskelette nutzen bewährte biomechanische Prinzipien – von künstlicher Muskelunterstützung bis zur Schwerkraftkompensation – um diese Belastung zu teilen.

Damit bieten sie nicht nur kurzfristige Entlastung, sondern ermöglichen langfristig gesünderes, sichereres und nachhaltigeres Arbeiten.