Schneller laufen mit Exoskelett

Jan Oliver Löfken

Leichtathleten laufen auf einer Tartanbahn. Es sind nur die Beine der Sportler zu sehen.

iStock/Pavel1964

Paralympics-Sportler erreichen mit modernen High-Tech-Prothesen schon fast das Tempo der besten Athleten. In Zukunft könnten sie diese sogar weit überflügeln. Zu diesem Ergebnis kommen zwei Wissenschaftler aus den USA, die mithilfe von theoretischen Modellen das Potenzial von passiven Exoskeletten untersucht haben. Wie sie in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, könnte ein Läufer mit einem speziellen System aus Sprungfedern rund siebzig Prozent schneller rennen als die weltbesten Athleten.

Amanda Sutrisno und David Braun von der Vanderbilt University in Nashville konzentrierten sich in ihrer Studie auf passive Systeme, die ohne externen Antrieb auskommen. Um die beschleunigende Wirkung von diesen Exoskeletten möglichst genau zu bestimmen, flossen in das eigens entwickelte Computermodell zahlreiche Parameter ein, darunter etwa der Luftwiderstand, die Steifigkeit der Sprungfedern und auch die Belastungsgrenzen von Knochen und Gelenken eines Menschen. Als besonders vielversprechend erwies sich in den Simulationen 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 Sportlers dabei voran. Die gespeicherte Energie wird in diesem System fast vollständig zur Beschleunigung der Vorwärtsbewegung genutzt, erläutern die Forscher.

Dem Modell zufolge ließe sich dadurch ein Lauftempo von 20,9 Metern pro Sekunde erreichen. Zum Vergleich: Die weltschnellsten Läufer schaffen bis zu 12,3 und Radfahrer bis zu 21,4 Meter pro Sekunde. Bisher handelt es sich allerdings nur um theoretische Überlegungen. Denn das von Sutrisno und Braun vorgeschlagene Exoskelett müsste erst noch entwickelt werden. Mögliche Anwendungen sehen die beiden Forscher neben dem Sportsektor beispielsweise auch bei Rettungskräften, die schnell zu einem Einsatzort eilen müssen.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/leben/news/2020/schneller-laufen-mit-exoskelett/