Der Name „Exoskelett“ stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus den Begriffen „exo“ (außen) und „skelettos“ (Gerüst, Skelett) zusammen. Er beschreibt eine äußere Struktur, die den Körper unterstützt oder schützt, ähnlich dem äußeren Skelett von Insekten oder Krebstieren. Wie der Informationsdienst Wissenschaft (IDW) berichtet, geht das Fraunhofer IWU dabei neue Wege in der Entwicklung. „Mit Formgedächtnislegierungen, Schrittmotoren und 3D-Druck-Technologien sind immer bessere Anpassungen an die Handanatomie möglich. Jede Hand variiert in Größe und Proportionen, oft sogar zwischen linker und rechter Hand einer Person. Der 3D-Druck, insbesondere das selektive Lasersintern (SLS), ermöglicht nahezu unbegrenzte geometrische Freiheit“, so das Forschungsteam. Dabei formen sich dreidimensionale Strukturen Schicht für Schicht aus Kunststoffpulver. Ein parametrisches CAD-Modell steigert die Effizienz der Fertigung erheblich. Ideale Basis zur Konstruktion ist ein digitaler 3D-Scan der Hand, der nicht nur die Geometrie, sondern auch die Beziehungen zwischen den Handelementen erfasst. So entsteht ein hochpräzises Handmodell, und Anpassungen für spätere Neuanfertigungen lassen sich einfacher umsetzen.

Jede Hand zeichnet sich durch eine einzigartige Anatomie und unterschiedliche Strukturen aus. Für die meisten Patientinnen und Patienten empfiehlt es sich, Kraft und Bewegung eines Exoskeletts individuell anzupassen. Ein hohes Gewicht des Hilfsmittels würde jedoch stark belasten. Neben einer präzisen Schalenpassform spielt daher der Antrieb eine zentrale Rolle. Alina Carabello, Doktorandin am Fraunhofer IWU und wissenschaftliche Mitarbeiterin der Technischen Universität Chemnitz, kombiniert einen bidirektionalen Schrittmotor mit Drähten aus Formgedächtnislegierungen als Aktuatoren. Dieses System nutzt nur zwei künstliche Sehnen, die der Motor gezielt steuert, um Hand und Finger zu beugen oder zu strecken. Verschiedene Positionen lassen sich halten und bei Bedarf anpassen. „Ein Nachregeln ist zum Beispiel bei einer Mineralwasserflasche aus Kunststoff erforderlich, die nachgibt, sobald der Verschluss geöffnet wird und Kohlensäure entweichen kann“, so Carabello.

Das Antriebssystem

Das Antriebssystem funktioniert nach einfachen Prinzipien. Der Schrittantrieb kombiniert Zahnrad, Hebel, Klinke und einen speziellen Draht. Beim Erwärmen zieht sich der Draht zusammen und bewegt den Hebel um einen festgelegten Winkel. Dadurch dreht das Zahnrad in die gewünschte Richtung, während das Seil der Beuge- oder Strecksehne auf eine Spule aufgewickelt oder abgewickelt wird. Diese Bewegung beugt oder streckt den Finger. Bei Carabellos System steuern Formgedächtnislegierungen (FGL) als Aktoren die Zahnradbewegung. Ein Mikrokontroller erwärmt den FGL-Draht gezielt mit elektrischem Strom, wodurch dieser sich verkürzt. Beim Abkühlen dehnt sich der Draht durch einen Gegenzug, etwa eine Feder oder ein weiterer FGL-Draht. Diese Mechanik lenkt die künstlichen Gliedmaßen des Exoskeletts. Insgesamt lässt sich damit eine präzise und wiederholbare Bewegung erreichen.

Exoskelette im DIY-Bereich

Die Entwicklung von Exoskeletten steht nicht nur im Forschungssektor vor technischen und praktischen Hürden. Leichtbaukomponenten wie Carbon oder Aluminium sind teuer, und präzise Antriebssysteme erfordern Fachwissen in Mechatronik. Dennoch ermöglichen es Technologien wie 3D-Druck und Open-Source-Plattformen, auch im DIY-Bereich kreative Lösungen zu entwickeln. Ein gelungenes Beispiel dafür ist die Veröffentlichung des Open-Source-Exoskeletts OpenExo von Professor Zach Lerner und seinem Team von der Northern Arizona University (NAU). Das am 25. Juni 2025 in der Zeitschrift Science Robotics veröffentlichte OpenExo-Projekt gibt auch Hobbyisten die Möglichkeit, leistungsfähige Modelle zu entwickeln. Das Projekt umfasst 3D-Druck und Design-Daten sowie Bauanleitungen und Python-Software zur Steuerung der Einzel- und Mehrgelenk-Exoskelette, einschließlich Hüft-, Knöchel- und Ellbogenkonfigurationen.

(usz)

Die Deutsche Bahn kann ihre Fernverkehrsflotte wie geplant um eine neue Zuggeneration erweitern: Der spanische Hersteller Talgo hat am Montag die Betriebszulassung für den ICE L in Deutschland erhalten. Dies teilte die DB mit. Nach monatelangen Verzögerungen durch Lieferprobleme und verlängerten Zulassungsverfahren stehe dem Einsatz ab Mitte Dezember 2025 nun nichts mehr im Wege.

Am 17. Oktober will die DB den ersten ICE L (L = „low floor“) in Berlin der Öffentlichkeit vorstellen. Noch in diesem Jahr sollen vier Exemplare der neuen Baureihe in den regulären Fahrgastbetrieb überführt werden. Die Züge verkehren zunächst auf der innerdeutschen Strecke zwischen Berlin und Köln, bevor das Einsatzgebiet sukzessiv wachsen soll.

Vollständig barrierefreier Zug

Das herausragendste Merkmal des ICE L ist der vollständig barrierefreie Zugang ohne Stufen oder Hublifte. Diese Lösung erleichtere nicht nur Fahrgästen mit Mobilitätseinschränkungen den Zugang, sondern verbessere auch den Komfort beim Transport sperriger Gegenstände wie Fahrräder oder große Koffer, heißt es seitens der DB.

Eine weitere Besonderheit sind die mobilfunkdurchlässigen Fensterscheiben des ICE L. Anders als bei bisherigen ICE-Generationen, die auf Repeater-Systeme angewiesen sind, können Mobilfunksignale direkt durch die Scheiben ins Wageninnere gelangen. Diese Technologie verspricht eine deutlich stabilere Internetverbindung während der Fahrt.

Verschiedene Sitzdesigns erprobt

Bei der Gestaltung der Sitze setzte die DB auf eine ungewöhnlich breite Nutzerbeteiligung: 1600 Probanden testeten verschiedene Sitzdesigns und bewerteten Komfort und Ergonomie. Die Erkenntnisse flossen in die finale Konfiguration ein, die neben verbesserter Ergonomie auch größere Klapptische und integrierte Halterungen für mobile Endgeräte bietet.

Das neue Lichtkonzept mit tageszeitabhängiger Steuerung und die kürzeren Wagenlängen sollen für ein angenehmes Ambiente sorgen. Der neue Zug besteht aus einer neu entwickelten Mehrsystemlok, 17 Reisezugwagen mit 562 Sitzplätzen, Restaurantwagen und einem Steuerwagen. Er kann maximal 230 km/h schnell fahren.

Auslieferung verzögerte sich

Die ursprünglich geplante Indienststellung verzögerte sich wegen Lieferproblemen bei Talgo und aufgrund komplexer Zulassungsverfahren. Eigentlich sollte der neue Zug bereits seit Oktober 2024 im Einsatz sein.

(mki)

Der Bau animatronischer Figuren begleitet mich schon seit vielen Jahren. Die ersten Hobby-Projekte reichen bis in die 1990er-Jahre zurück und waren damals lebensgroße Büsten von Edward mit den Scherenhänden, RoboCop und dem Terminator. Neben den optischen und mechatronischen Herausforderungen, die so ein Projekt mit sich bringt, war die Programmierung der Bewegungsabläufe für mich immer ein großer Stolperstein, und ich habe am Ende oft die Lust verloren, nachdem die Figur rein technisch fertiggestellt war.

Natürlich aussehende Bewegungen zu erstellen, indem man Anweisungen wie „Bewege Motor A für 500 Millisekunden mit 50 Prozent Geschwindigkeit vorwärts“ in Programmcode schreibt, ist nicht intuitiv und führt am Ende meist zu roboterartigen Bewegungen.

Damit wollte ich mich nicht mehr abfinden und habe die Software „Animatronic WorkBench“ (AWB) in C# und C++ entwickelt, mit der man Bewegungen, Tonausgabe und andere Verhaltensweisen möglichst einfach und ohne Programmierung gestalten kann. Der Einsatz ist dabei nicht auf Figuren beschränkt; man könnte damit andere Objekte, wie zum Beispiel bewegliche Deko-Objekte, Skulpturen oder Lampen steuern, und sie ist Open Source.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Wie Sie animatronische Figuren einfach animieren“.
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