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Fußmatte mit Sensoren beugt Schmerzen vor

Sensorik
Ergonomie: Matte mit Sensoren beugt Schmerzen vor

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Jedes farbige Feld auf dem Bildschirm steht für einen Sensor. Rot heißt hoher, gelb mittlerer und grün geringer Belastungsdruck (Bild: Rainer Bez, Fraunhofer IPA)
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Wissenschaftler konstruieren eine Fußmatte mit Sensoren für Steharbeitsplätze. Die Sensoren erfassen die Fußposition eines Mitarbeiters, erkennen Gewichtsverlagerungen und geben Rückmeldung. Damit könnte sie helfen, Haltungsschäden und damit Schmerzen vorzubeugen.

Fußmatten mit Sensoren kommen in Fabrikhallen bisher vor allem dort zum Einsatz, wo Mensch und Roboter eng zusammenarbeiten: Sobald ihre Sensoren Mitarbeiter im Einzugsbereich eines Roboters registrieren, schalten sie letzteren ab, um Arbeitsunfälle zu verhindern. Doch auch an Steharbeitsplätzen ohne Roboter können Matten mit Sensoren wichtig sein. Denn langes Stehen in falscher Haltung kann auf lange Sicht zu Beckenfehlstellungen, Muskelverspannungen und Schmerzen im Bereich der Wirbelsäule, der Beine, des Nackens und der Schulter, im schlimmsten Fall zu Bandscheibenschäden führen – mit entsprechenden Arbeitsausfällen.

Sensoren messen durch die Schuhsohle hindurch

Raphael Neuhaus und Julian Stübing von der Abteilung Funktionale Materialien am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben daher zusammen mit der Isoloc Schwingungstechnik GmbH eine Sensormatte für Steharbeitsplätze entwickelt, deren kapazitive Sensorik die Fußposition eines Mitarbeiters in Echtzeit erfasst und Gewichtsverlagerungen erkennt. „Damit können sie selbst kontrollieren, ob sie eine gesunde Körperhaltung einnehmen und bei Bedarf sofort korrigieren“, sagt Entwicklungsingenieur Stübing.

48 Sensoren pro Fuß haben die beiden Wissenschaftler in ihre Steharbeitsplatz-Matte integriert. „Die Messungen erfolgen berührungslos durch die Schuhsohle hindurch“, erläutert Stübing. „Wenn ein Mitarbeiter also Sicherheitsschuhe mit starren Sohlen trägt, beeinträchtigt das das Messergebnis nicht. Es werden nur die Signale erfasst, die von der Fußsohle ausgehen.“

Über ein Bus-System und einen USB-Anschluss ist die Matte mit dem Computer des Mitarbeiters verbunden. Über ein Schachbrettmuster, bei dem jedes der 48 Felder für einen bestimmten Sensor steht, zeigt eine Software dem Mitarbeiter echtzeitnah an, wie stark welche Bereiche seiner Füße gerade belastet sind. Rot steht dabei für hohen, gelb für mittleren und grün für geringen Druck.

Ampelsystem soll Schmerzen verhindern

„Im Moment liefert die Matte lediglich die Messdaten und veranschaulicht diese über das Benutzerinterface“, so Stübing, „eine Auswertung findet bisher nicht statt.“ Das könnte sich aber bald schon ändern. Denkbar wäre zum Beispiel ein Ampelsystem, das anzeigt, ob ein Mitarbeiter gut steht (grün), ob es Verbesserungspotenzial gibt (gelb) oder er sein Gewicht sofort verlagern muss (rot), weil ein Bein zu lange zu stark belastet wurde.

Außerdem planen Stübing und Neuhaus, die Anzahl der Sensoren in der Matte zu erhöhen, um die Bildgebung zu verbessern. Ob und wie gut das funktioniert und ob eine Sensormatte mit derart hoher Auflösung überhaupt zu finanzieren wäre − das sind Fragen, die die beiden Wissenschaftler in einem weiteren Forschungsprojekt klären wollen.

Kontakt:
Fraunhofer IPA
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
Telefon: +49 (0)711-970-00
www.ipa.fraunhofer.de

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