Ein Exoskelett oder äußeres Skelett ist im Gegensatz zum Endoskelett ein äußeres anatomisches Merkmal, das ein Tier stützt und schützt. Viele Gliederfüßer ( Insekten , Krebstiere usw.) und Weichtiere haben ein Außenskelett. Der dorsale Teil eines Exoskeletts wird allgemein als Panzer bezeichnet .
Die technisch-wissenschaftliche Forschung entwickelt derzeit biomechanische oder motorisierte Exoskelette für militärische, aber auch medizinische oder industrielle Zwecke. Sie zielen auf die körperliche Hilfeleistung für diejenigen ab, die sie beschäftigen, das können Menschen mit körperlichen Behinderungen, Arbeitnehmer mit hochmobilisierenden Aufgaben oder Soldaten im Einsatz sein.
Robert A. Heinlein ist der Erfinder des Konzepts des Exoskeletts in der Science-Fiction .
Studien haben gezeigt, dass Dopamin , das oft mit Adrenalin in Verbindung gebracht wird , eine Rolle bei der Produktion von Exoskeletten bei Insekten , insbesondere bei der Fruchtfliege, spielt .
Das Exoskelett hat die Funktion der physischen Unterstützung (insbesondere beim Gehen auf trockenem Land), des mechanischen Schutzes gegen Raubtiere, des Befestigungspunkts für die an den Apodemen eingesetzten gestreiften Muskelbündel (Vorsprünge, die durch Invagination oder Verdickung des Exoskeletts, analog zu den Prozesse des Wirbeltierskeletts und aktivieren die Gliedmaßen), als Barriere gegen Austrocknung, Anpassung an das Leben auf der Erde.
Andererseits impliziert das Vorhandensein eines Exoskeletts ein diskontinuierliches Wachstum, das während der Häutung erzeugt wird , wodurch das Tier während der Exuviation Räubern ausgesetzt wird und einen höheren Energieaufwand erfordert, um die Kutikula oder den Panzer zu synthetisieren.
Das Exoskelett in der Architektur ist die Blob-Architektur, bei der die Haut des Gebäudes tragend wird, im Gegensatz zum System der tragenden Säulen und Vorhangfassaden, bei dem es sich um ein Endoskelett handelt . Ein Beispiel für ein architektonisches Exoskelett ist die Verbindung von „Vogelnest“ und „Würfel“ im Pekinger Nationalstadion für die Olympischen Spiele 2008 in Peking .
Physische Assistenz-Exoskelette sind mechanische Strukturen, die das menschliche Skelett verdoppeln, um es bei der Ausführung einer Aufgabe oder Aktivität zu unterstützen. Anwendungen sind möglich und im Militär, für medizinische Anwendungen und in der Arbeitswelt erprobt. Das können überausgerüstete Soldaten sein, behinderte Menschen, für die das Gehen wieder möglich wäre, oder Arbeiter, die auf einer Baustelle mit weniger Kraftaufwand Bitumen ziehen als ihre nicht ausgerüsteten Kollegen. Die spanische Informatikerin Elena García Armada entwickelte 2015 das weltweit erste bionische Exoskelett für Kinder mit spinaler Atrophie .
Man kann auch gelenkige Knieschützer als partielle Exoskelette betrachten. Diese Orthesen gleichen die Schwächen des Skeletts durch gelenkige Metallstege aus.
Das Interesse am Einsatz von Exoskeletten in der Industrie ist groß, insbesondere in Frankreich; Das Nationale Institut für Forschung und Sicherheit (INRS ) und die Afnor- Exosquelettes- Gruppe arbeiten an dem Thema in Zusammenarbeit mit Unternehmen und den Sektoren Automobil, Luftfahrt und öffentliche Arbeiten / Bauwesen sind besonders interessiert.
Wenn es um Anwendungen für die Industrie geht, führen viele Unternehmen Tests oder Forschungen durch, die sich auf unterschiedliche Aufgaben konzentrieren. In Bezug auf die körperliche Hilfeleistung für Arbeiter, die mit der Handhabung von Lasten beauftragt sind, gibt es derzeit mehrere französische Unternehmen: Exhauss die seit 2013 eine Reihe von tragenden Exoskeletten zur Handhabung herstellt; HMT (Human Mechanical Technologies), gegründet im Jahr 2017 und spezialisiert auf die Entwicklung, Herstellung und Integration von Exoskelettlösungen und Japet Medical, das Unternehmen bei der Integration seines Exoskeletts für den Rücken entwickelt und unterstützt.
2018 hat das National Research and Security Institute zwei Leitfäden zu diesem Thema veröffentlicht, um Unternehmen auf die zu treffenden Vorsichtsmaßnahmen vor dem Einsatz solcher Anwendungen aufmerksam zu machen. Die erste zieht eine Wissensbilanz, um die Interessen und Grenzen ihres Einsatzes in der Prävention von Muskel-Skelett-Erkrankungen ( MSE ) aufzuzeigen . Die zweite beschreibt einen Ansatz, der für Unternehmen gedacht ist, die diese Art von Werkzeug erwerben und einsetzen möchten. Die INRS-Forscher kommen auf der Grundlage ihrer Studie veröffentlichter Arbeiten zu dem Schluss, dass die Geräte für die spezifischen Aktivitäten, an denen sie interessiert sind, relativ effektiv sind, um lokale Muskeleinschränkungen mit einer Verringerung der körperlichen Aktivität zu begrenzen. im Vergleich dieselbe Aufgabe ohne Ausrüstung ausgeführt. Auf der anderen Seite kann dies manchmal auf Kosten der Übertragung der Last auf andere Körperteile erfolgen, und Theurel und Claudon, die beiden Autoren der Veröffentlichung, stellen fest, dass die Technologie zwar vielversprechend erscheint, "der aktuelle Wissensstand jedoch dies tut". lassen keine formale Schlussfolgerung über die Wirksamkeit dieser Art von Technologie bei der Prävention des Auftretens von Muskel- und Skeletterkrankungen zu". Das Ziel in der Branche kann es jedoch nicht sein, Arbeiter in Augmented Men zu verwandeln, sondern „ das Gleiche wie bisher zu tun und gleichzeitig die Gesundheit zu erhalten “, präzisiert der Experte für MSE-Prävention Laurent Kerangueven, der daher den verfolgten Zielen nicht gleichzusetzen ist im militärischen Bereich.
Im April 2020 veröffentlicht das INRS ein Webinar, das aktuelle Arbeiten zum Thema zusammenfasst und auf dem YouTube-Kanal des Instituts zugänglich ist .
In Frankreich testet das Clinatec- Zentrum auf dem wissenschaftlichen Polygon von Grenoble seit 2017 Exoskelette, die sich beim bloßen Gedanken an einen Tetraplegiker bewegen. Letzterem müssen zunächst zwei Hirnimplantate mit jeweils 64 Elektroden implantiert werden. Beim zweiten implantierten Patienten wurde ein vollständiger Erfolg beobachtet. Der nächste große Schritt im Projekt wird jedoch die Suche nach einem exoskelettalen Gleichgewicht sein.
Die US-Armee hat Project TALOS Armor vorgestellt , ein hochmodernes Exoskelett für den Kampf.
2016 entwickelten die US Army und das Marine Corps mit der Firma Bionic Power das erste Exoskelett, das durch Beinbewegungen Energie zurückgewinnt. So ist der PowerWalk autark und der Soldat wird zu seiner eigenen Batterie. Ziel ist es, das Tragegewicht des Soldaten zu reduzieren und seine Widerstandsfähigkeit gegen die Elemente zu erhöhen. Laut Bundesheer befinde sich das Projekt ab Anfang 2017 in der Testphase.