Exosuit für Taucher: Effektivere Fortbewegung bei geringerem Atemgasverbrauch

Ein Forschungsteam des Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat ein Exoskelett für Taucher entwickelt, das die Beinarbeit beim Tauchen unterstützt, sodass sich Taucher effektiver und leichter unter Wasser fortbewegen. Die geringere Kraftanstrengung führt zugleich zu einem deutlich niedrigeren Atemgasverbrauch, sodass Taucher länger tauchen können.

Die robotische Tauchunterstützung Peaked ist ein flexibler Exosuit für den Hüftbereich, der sowohl die Beugung als auch die Streckung der Hüfte unterstützt. Das geht aus der Übersichtsarbeit „Reducing energy and air consumption in scuba diving with underwater exoskeletons“ hervor, der in Science Robotics erschienen ist. Bewegungseinschränkungen soll es durch den Exosuit nicht geben, versprechen die Wissenschaftler.

Die Bewegungsfreiheit werde durch das nachgiebige Design des Exosuits erzielt. Ausladende und natürliche Bewegungen der unteren Gliedmaßen sollen möglich sein. Peaked unterstützt verschiedene Bewegungsmuster, die beim Tauchen auftreten können. Darunter fallen etwa der Wechselbeinschlag (Flutter Kick) und der Grätschschlag (Frog Kick). Zusätzlich erhält der Taucher Unterstützung, wenn er sich auf dem Grund eines Gewässers gehend fortbewegen möchte.

Spezielle Anpassungen

Den Exosuit haben die Forscher speziell an die Bedürfnisse im Wasser angepasst. So benötigt ein Taucher im Wasser aufgrund des Auftriebs etwa keine Stützung des Körpergewichts. Stattdessen müsse der Wasserwiderstand, der während eines großen Teils der Beinbewegungen einwirkt, durch eine bidirektionale Unterstützung kompensiert werden. Die dabei involvierten Gelenke erhalten die Unterstützung zu einem genau abgestimmten Zeitpunkt und in der benötigten Richtung.

Der geringere Kraftaufwand macht sich dadurch bemerkbar, dass der Bedarf an Atemgas spürbar sinkt. In früheren Versuchen sank die pro Minute eingeatmete Gasmenge mit Peaked beim Wechselbeinschlag um 29,77 Prozent, beim Grätschschlag um 25,7 Prozent und beim Gehen unter Wasser um 18,35 Prozent.

Die Forscher weisen darauf hin, dass es noch Verbesserungspotenzial gebe. Vielversprechend sei etwa, die Körperhaltung des Tauchers mit dem Exosuit zu stabilisieren. Ebenso aussichtsreich sei eine personalisierte Bewegungsunterstützung, bei der die robotische Kraftzufuhr sich dem Träger des Exosuits automatisch anpasse.

Die Forscher sind der Ansicht, dass Exoskelette helfen können, anspruchsvolle Unterwasseraufgaben effizienter zu erledigen. Das Team hat inzwischen außerdem ein starres Tauchexoskelett namens KAED entwickelt, das sich kompakt in die Tauchausrüstung integriert.