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CYBRID Exoskelett
CYBRID
IFOY-Kategorie
IFOY Start-up of the Year
Zusammenfassung
CYBRID entwickelt ein aktives Exoskelett. Der mechanische Anzug wird eng am Körper getragen und entlastet den Benutzer, was ein gesünderes und gleichzeitig produktiveres Arbeiten ermöglicht. Die Belastung wird um die belasteten Zonen an Rücken, Schultern und Gelenken über die Hüfte ergonomisch abgeleitet, um Muskel-Skelett-Erkrankungen vorzubeugen. Gleichzeitig wird der Anwender mit bis zu 20 Kilogramm verstärkt.
Beschreibung
CYBRID entwickelt ein aktives Exoskelett, um Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) zu verhindern und Menschen, die bereits betroffen sind, das Arbeiten zu erleichtern. Das Exoskelett ist ein mechanischer Anzug, der eng am Körper getragen wird. Die Motoren unterstützen den Oberkörper des Benutzers und entlasten beanspruchte Bereiche. Das Exoskelett greift buchstäblich unter die Arme des Benutzers und ermöglicht eine Entlastung von bis zu 20 Kilogramm. Dadurch kann der Benutzer Objekte von bis zu 20 Kilogramm schwerelos tragen, ohne eigene Kraft einsetzen zu müssen. Darüber hinaus wird das Gewicht anstelle des Rückens oder der Arme über die Hüften übertragen, wodurch stark belastete Zonen vermieden werden. Dank der Unterstützung ermüdet der Mitarbeiter weniger schnell, arbeitet produktiver und bleibt gesünder.
Im Prinzip kann das Exoskelett jede Person unterstützen, die körperlicher Belastung ausgesetzt ist. Aktuell liegt der Fokus auf der Produktionsindustrie und der Logistik, da dort die Lücke zwischen Handarbeit und Automatisierung sehr groß ist. Menschen müssen schwere Tätigkeiten ausüben und sind anfälliger für MSEs. Ein Beispiel für solch eine Anwendung ist ein Unternehmen, das seine Beschichtungsanlagen jede Woche per Hand umrüsten muss, wobei dies vier bis fünf Stunden pro Anlage dauert, in denen einige bis zu 25 Kilogramm schwere Kupferplatten in Zwangshaltung herausgenommen und neue wieder eingelegt werden müssen. Dieses Beispiel ist auch für die Logistik, Pflege und andere Bereiche übertragbar.
Innovation
Das CYBRID Exoskelett wird der erste adaptive unterstützende Anzug für den gesamten Oberkörper (Schulter- und Ellenbogengelenke) auf dem Markt sein. In Zukunft wird das System durch Hinzufügen von Exoskelettelementen für Hüft- und Kniegelenke auf den gesamten Körper erweitert. Adaptive Unterstützung bedeutet, dass das Exoskelett sich in Echtzeit an das zu kompensierende (zusätzliche) Gewicht, die Körperhaltung und die Handlungen des Benutzers anpasst, um das gewünschte Maß an Unterstützung umzusetzen. Diese Technologie ermöglicht es dem Nutzer, mit deutlich mehr Kraftunterstützung unterstützt zu werden und ein breiteres Anwendungsspektrum anzubieten.
Die hausintern entwickelte Software für das CYBRID Exoskelett erkennt automatisch die Bewegungen des Benutzers und ermittelt das zusätzliche zu kompensierende Gewicht mithilfe der Motorströme. Dadurch hat der Nutzer die Hände frei für andere Tätigkeiten, wie das Handhaben von Werkzeugen oder komplexen Objekten frei. Das Exoskelett folgt den Bewegungen des Benutzers vollautomatisch und unterstützt den Benutzer bei Bedarf. Darüber hinaus ermöglicht die Modularität die Anpassung des Exoskeletts an die Anforderungen des Kunden.
Marktrelevanz
Der Markt für Exoskelette ist immer noch ein sehr junger Markt. Dennoch ist das Marktwachstum enorm, wie aus Studien der International Federation of Robotics (IFR, 2016), ABI Research (2018), Statista Deutschland (2016), International Data Corporation (IDC, 2021) und des Europäischen Patentamts (EPO, 2022) hervorgeht. Laut Statista werden die Verkäufe von Exoskeletten bis 2025 auf 110.000 verkaufte Einheiten pro Jahr steigen, während ABI Research mit etwa 150.000 aktiven und 50.000 passiven Exoskelettverkäufen pro Jahr rechnet. Die IFR prognostiziert keine Verkaufszahlen, sondern das Marktvolumen, das von 96 Millionen US-Dollar im Jahr 2016 auf etwa 4,3 Milliarden US-Dollar pro Jahr bis 2026 wachsen wird, bei einer jährlichen Wachstumsrate von 40 Prozent. Dies wird auch in neueren Studien von IDC (2021) und Artikeln des EPO (2022) bestätigt.
Darüber hinaus belaufen sich die Produktionsverluste in den USA und der EU-28 aufgrund von MSE (Muskel-Skelett-Erkrankungen) auf etwa 300 Milliarden US-Dollar. Dadurch kann ein deutlich größerer Markt erschlossen werden, da das Exoskelett nicht nur diese Verluste vermeidet, sondern die Unternehmen auch von einer Steigerung der Produktivität profitieren.
Hauptvorteile für den Kunden
In Summe ermöglicht das Exoskelett sowohl einen messbaren Zuwachs an Produktivität, wie auch einen erheblichen gesundheitlichen Nutzen für Kunden und Bediener. Die Kunden profitieren direkt von der gesteigerten Leistungsfähigkeit ihrer Mitarbeiter und Mitarbieterinnen in Form von gesteigerter Kraft und Ausdauer.
Durch die Umleitung der konzentrierten Belastung von kritischen Zonen, wie den Schultern oder Bandscheiben, auf breitflächig einleitende Kontaktflächen, wie Brustriemen und Hüftgurte, werden besagte Zonen ähnlich einem Wanderrucksack entlastet und das Risiko von Muskel-Skelett-Erkrankungen sinkt. Zudem steigt durch die bessere Arbeitsqualität die Zufriedenheit der Mitarbeiter und zeitgleich die Attraktivität des Unternehmens auf dem zunehmend kompetitiven Arbeitsmarkt.
In Zukunft könnten im Rahmen der Datenschutzgesetzgebung die ausgelesenen Sensordaten und die KI verwendet werden, um umfangreiche Statistiken über die Nutzerbewegung zu bilden. Diese können, wie von Interessenten bezeugt, wertvolle Informationen zur Gesundheitsförderung wie der Erkennung des falschen Hebens oder zur Produktivitätsanalyse liefern. Ein Entwicklungspartner hat diesbezüglich ausdrücklich Interesse bekundet das Exoskelett zu verwenden, um LKW-Beladungsprozesse besser überwachen zu können.
Video: CYBRID Exoskelett & Team Vorstellung
IFOY Test
| Name | CYBRID, CYBRID Exoskeleton |
| Category | IFOY Start-up of the Year |
| Date of Test | 09.-10. April 2024 |
Testbericht
Zusammen mit dem Dortmunder Fraunhofer IML unternimmt der Exoskelettanbieter CYBRID Anstrengungen, an Exoskelettsergonomie und Biomechanik zu forschen. Wo etablierte Anbieter von passiven oder aktiven Exoskeletten sich entweder auf die Hebezone vom Boden bis zur Hüfte oder oberhalb der Schulter konzentrieren, nimmt sich CYBRID dem Raum dazwischen an: Von der Hüfte bis zum Kopf gibt es bislang noch nichts. Mit dem CYBRID-Exoskelett fühlen sich 20 kg schwere Gegenstände federleicht an. Geplanter Markteintritt: erstes Quartal 2025und neben dem Kauf sind auch Leasingmodelle geplant. Wartungen erfolgen in regelmäßigen Abständen und auch Schulungen neuer Mitarbeiter und Anpassungen der Software sind vorgesehen.
Trotz aller Fortschritte in der Robotertechnik gibt es Bereiche, die nicht vollständig automatisiert werden können: Hohe Kosten, begrenzter Platz, die Vielfalt der Produkte und die Komplexität der Automatisierung stellen Hindernisse dar. Gleichzeitig nimmt der Fachkräftemangel zu, während die Belegschaft immer älter wird, was zu erhöhter Belastung und Ausfällen führen kann. Hier kommen Mechatronik und Robotik ins Spiel, und ein Exoskelett ist nichts anderes als ein Roboter, den man am Körper trägt. CYBRID will das Beste aus zwei Welten verbinden: die Kombination aus menschlicher Intuition und die Kraft eines Roboters.
Zur Funktionsweise: CYBRID unterstützt den Träger buchstäblich unter den Armen, wodurch der Benutzer Objekte von bis zu 20 kg praktisch mühelos tragen kann, ohne dabei eigene Kraft einzusetzen. Das Gewicht wird anstelle des Rückens oder der Arme über die Hüften übertragen, wodurch stark belastete Zonen geschont werden.
Für eine einstündige Nutzungszeit genügt ein 1-kg-Akku. Für Arbeitsplätze, die über mehrere Stunden einen relativ festen Standort erfordern, kann die Stromversorgung der Hebehilfe auch über ein Kabel erfolgen. Auf Baustellen beispielsweise, wo keine feste Stromversorgung vorhanden ist, können Akkus mit einem Gewicht von bis zu 2,5 kg verwendet werden, die entsprechend länger halten. Grundsätzlich hängt der Einsatz von Exoskeletten immer vom konkreten Anwendungsfall ab, wobei die Konfiguration individuell angepasst wird. In jedem Fall ermüden Mitarbeitende weniger schnell, arbeiten produktiver und bleiben gesünder.
Exoskelette gibt es in passiver und aktiver Form. Passive Exoskelette funktionieren rein mechanisch, während aktive Exoskelette über ein Akkusystem verfügen. Das aktive Exoskelett von CYBRID entlastet nicht nur den menschlichen Körper während der Arbeit, sondern „definiert die menschliche Leistungsfähigkeit vollständig neu“, wie es in einem Video von CYBRID heißt. Durch das aktive Exoskelett wird die Kraft des Benutzers so erheblich gesteigert, dass der Unterschied deutlich spürbar ist. Der Grund, warum es für den Mittelbereich am Körper, von der Hüfte bis zum Kopf, noch keine umfassende Anwendung von Exoskeletten gibt, liegt auf der Hand: Dieser Mittelbereich ist äußerst komplex. Interessanterweise finden jedoch etwa 50 % der Anwendungen genau in diesem Bereich statt.
Auch in die Welt der Exoskelette hat künstliche Intelligenz (KI) mittlerweile Einzug gehalten: Das System lernt, wenn sich Menschen unergonomisch bewegen (Stichwort: Rückenschulung). CYBRID sieht darin eine Chance für den Einstieg in den Servicemarkt, mit dem Ziel, den bekannten Muskel-Skelett-Erkrankungen (MSE) vorzubeugen.
IFOY Fazit
Der Schwerpunkt von CYBRID liegt derzeit auf Produktion und Logistik, da dort die Kluft zwischen manueller Arbeit und Automatisierung besonders groß ist. Da sich das Exoskelett zum Zeitpunkt der IFOY TEST DAYS noch in der Prototypenphase befunden hat, waren keine Testreihen möglich. CYBRID plant zudem, seine Exoskelette durch Hinzufügen von Elementen für Hüft- und Kniegelenke auf den gesamten Körper zu erweitern. Das Exoskelett dieses Anbieters wäre dann der erste adaptiv unterstützende Anzug. Dies bedeutet, dass das Exoskelett sich in Echtzeit an das zu kompensierende (zusätzliche) Gewicht, die Körperhaltung und die Handlungen des Benutzers anpassen wird.
IFOY Innovation Check
IFOY Innovation Check
Funktionalität / Art der Umsetzung
Seinen Nutzen kann das Gerät zurzeit weder beim Innovation Check noch am Endanwender testweise unter Beweis stellen, da es noch nicht auf industriellem Niveau fertigentwickelt und auch noch nicht zertifiziert ist.
Neuheit / Innovation
Das Exoskelett weist viele Wesensmerkmale bereits existierender Exoskelette auf. Der Prototyp vermittelte den Eindruck einer gut ausgeführten Ingenieursarbeit. Die als Innovation herausgestellte Anpassungsfähigkeit des Exoskeletts konnte bei der Vorführung nicht identifiziert werden.
Kundennutzen
Die wenigen verfügbaren unabhängigen Tests zeigen bereits, dass der Einsatz von Exoskeletten noch nicht universell ist, sondern diese immer noch oft spezifisch für bestimmte Aufgaben konzipiert und nicht für alle Arbeitsumgebungen geeignet sind. Die Effektivität kann je nach den Anforderungen und Gegebenheiten des Arbeitsplatzes variieren. Im Innovation Check war es nicht erkennbar, dass das Exoskelett von CYBRID diese Einschränkung bei der universellen Einsatzfähigkeit, die gerade in der Logistik mit ihren vielseitigen und wechselhaften Arbeitsbedingungen wünschenswert wäre, überwinden kann.
Marktrelevanz
Das Exoskelett von CYBRID zielt mit der Entlastung des Menschen von hohen Traglasten auf eine wichtige Funktion ab. Exoskelette können dazu beitragen, das Risiko von Verletzungen und Überlastungen am Arbeitsplatz zu reduzieren. Besonders in der Logistik, wo schwere Lasten gehoben oder wiederholt belastende Bewegungen ausgeführt werden müssen, können Exoskelette die physische Belastung für die Arbeiter verringern und das Risiko von Verletzungen minimieren. Exoskelette können insbesondere älteren Arbeitern helfen, länger im Beruf zu bleiben, indem sie ihnen körperliche Unterstützung bieten und das Risiko von Verletzungen verringern. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass Exoskelette auch die Bewegungsfreiheit der Mitarbeiter einschränken können, insbesondere bei komplexen Aufgaben oder in engen Arbeitsbereichen, wie bei der Be- und Entladung von Transporthilfsmitteln. Dies kann die Effizienz beeinträchtigen oder sogar neue Sicherheitsrisiken schaffen. Insgesamt ist die Relevanz der Entwicklung für das Marksegment deshalb als gut zu bewerten.
IFOY Fazit
Der gewählte technologische Ansatz und die Umsetzung als Prototyp sind vielversprechend, aber noch nicht als fertige Innovation zu bewerten.
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Funktionalität / Art der Umsetzung |
+ |
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Neuheit / Innovation |
Ø |
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Kundennutzen |
Ø |
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Marktrelevanz |
- |
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++ sehr gut / + gut / Ø ausgeglichen / - weniger / -- nicht vorhanden |
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CYBRID Exoskeleton
CYBRID
IFOY category
IFOY Start-up of the Year
Summary
CYBRID is developing an active exoskeleton. The mechanical suit is worn close to the body and relieves the user, enabling healthier and more productive work. The load around the stressed areas of the back, shoulders and joints is absorbed through the hips to prevent musculoskeletal disorders, while simultaneously enhancing the user's capacity by up to 20 kilograms.
Description
CYBRID is developing an active exoskeleton to prevent musculoskeletal disorders (MSDs) and make work easier for people who are already affected. The exoskeleton is a mechanical suit worn close to the body. Motors support the user's upper body and relieve stressed areas. The exoskeleton literally reaches under the user's arms, providing relief of up to 20 kilograms. This allows the user to carry objects of up to 20 kilograms weightlessly, without own strength. Additionally, the weight is absorbed through the hips rather than the back or arms, avoiding high-stress areas. Thanks to this support, employees don't get tired as quickly, work more productively, and stay healthier.
In principle, the exoskeleton can assist anyone exposed to physical strain. The initial focus has been on the manufacturing industry and logistics. In these sectors, there's a significant gap between manual labor and automation, forcing people to perform heavy tasks and making them more susceptible to MSDs. An example of such an application is a company that manually reconfigures its coating equipment every week, a process that takes four to five hours per unit. During this task, individuals have to remove and replace up to 25 kilograms copper plates in awkward positions. This example can also be applied to healthcare and other fields.
Innovation
The CYBRID exoskeleton will be the first adaptive supportive suit for the entire upper body (shoulder & elbow joints) available on the market. In the future, the system will be extended to the complete body by adding exoskeleton elements for hip and knee joints. Adaptive support means that the exoskeleton adapts in real time to the (additional) weight to be compensated, the posture and the action of the user to implement the desired level of support. This technology enables the user to be supported with significantly more power support and offer a wider range of applications.
The software developed in-house for the CYBRID exoskeleton automatically detects the user's movements and recognizes without contact the additional weight to be compensated for with the help of the motor currents. This leaves the user's hands free, so that, for example, the handling of tools or complex objects is possible. It follows the user's movements fully automatically and supports the user when necessary. In addition, the modularity enables the exoskeleton to be adapted to customer requirements.
Marktet relevance
The market for exoskeletons is still a very young one. Nevertheless, market growth is enormous, as evidenced by studies from International Federation of Robotics (IFR, 2016), ABI Research (2018), Statista Germany (2016), International Data Corporation (IDC, 2021), and the European Patent Office (EPO, 2022). According to Statista, sales of exoskeletons will grow to 110,000 units sold per year by 2025, while ABI Research estimates a result of approximately 150,000 active and 50,000 passive exoskeleton sales per year. IFR does not forecast sales figures, but rather market volume, estimating this to grow from $96 million in 2016 to approximately $4.3 billion per year by 2026, with a 40 percent annual growth rate. This is also confirmed in more recent studies by IDC (2021) and articles by the EPO (2022).
In addition, however, the losses in production in the USA and EU-28 due to MSDs amount to approx. 300 billion dollars, which allows a significantly larger market to be tapped, since the exoskeleton not only avoids these losses, but the companies also benefit from an increase in productivity.
Main customer benefits
ll in all, the exoskeleton enables a measurable increase in productivity as well as considerable health benefits for customers and operators. Customers benefit directly from the increased performance of their employees in the form of increased strength and endurance.
increased strength and endurance.
By redirecting concentrated stress from critical areas, such as the shoulders or discs, to broad initiating contact surfaces, such as chest straps and hip belts, these areas are relieved in a manner similar to a hiking backpack, reducing the risk of musculoskeletal disorders. Additionally, improved work quality leads to increased employee satisfaction and, at the same time, enhances the company's attractiveness in the increasingly competitive job market.
In the future, within the framework of data protection regulations, the collected sensor data and AI can be used to create extensive statistics about user movements. As attested by interested parties, these statistics can provide valuable information for health promotion, such as the detection of improper lifting, and for productivity analysis. A development partner has expressed a specific interest in using the exoskeleton to better monitor truck loading processes.
Video: CYBRID Exoskelett & Team Vorstellung
IFOY Test
| Name | CYBRID, CYBRID Exoskeleton |
| Category | IFOY Start-up of the Year |
| Date of Test | April 9 to 10, 2024 |
Test Report
Together with Fraunhofer IML based in Dortmund, exoskeleton specialist CYBRID is making efforts to research exoskeleton ergonomics and biomechanics. While established providers of passive or active exoskeletons focus either on the lifting zone from the floor to the hip or above the shoulder, CYBRID is tackling the space in between: From the hip to the head, nothing exists yet. With the CYBRID exoskeleton, objects weighing 20 kilograms feel as light as a feather. Planned market launch: first quarter of 2025, when the exoskeleton will be available to buy, but leasing models are also planned. Maintenance will be carried out at regular intervals and training for new employees and software adaptations are also planned.
Despite all the advances in robot technology, there are areas that cannot be fully automated: High costs, limited space, the variety of products and the complexity of automation are obstacles. At the same time, the shortage of skilled workers is increasing, while the workforce is getting older, which can lead to increased stress and downtime. This is where mechatronics and robotics come into play, and an exoskeleton is nothing more than a robot that you wear on your body. CYBRID aims to combine the best of both worlds: the combination of human intuition and the power of a robot.
How the exoskeleton works: it literally supports the wearer under the arms, allowing the user to carry objects weighing up to 20 kilograms virtually effortlessly without using their own strength. The weight is transferred via the hips instead of the back or arms, which protects high-stress areas. A one-kilogram battery is sufficient for one hour of use. For workplaces that require a relatively fixed location for several hours, the lifting aid can also be powered via a cable. On construction sites, for example, where there is no fixed power supply, batteries weighing up to 2.5 kilograms can be used, which last correspondingly longer. In principle, the use of exoskeletons always depends on the specific application, with the configuration being adapted individually. In any case, employees tire less quickly, work more productively and stay healthier.
Exoskeletons are available in passive and active form. Passive exoskeletons function purely mechanically, while active exoskeletons have a battery system. The active exoskeleton from CYBRID not only relieves the human body during work, but also "completely redefines human performance", as it says in a video from CYBRID. The active exoskeleton increases the user's strength so significantly that the difference is clearly noticeable. The reason why there is not yet a comprehensive application of exoskeletons for the midsection of the body, from the hips to the head, is obvious: this midsection is extremely complex. Interestingly, however, around 50 percent of applications take place precisely in this area.
Artificial intelligence (AI) has now also found its way into the world of exoskeletons: The system learns when people move in an unergonomic way (keyword: back training). CYBRID sees this as an opportunity to enter the service market with the aim of preventing the well-known musculoskeletal disorders (MSDs).
IFOY Verdict
The current focus of CYBRID is on production and logistics, where the gap between manual work and automation is particularly wide. As the exoskeleton was still in the prototype phase at the time of the IFOY TEST DAYS, no test series were possible. CYBRID is also planning to extend its exoskeletons to the entire body by adding elements for hip and knee joints. This provider's exoskeleton would then be the first adaptive support suit. This means that the exoskeleton will adapt in real time to the (additional) weight to be compensated, the user's posture and actions.
IFOY Innovation Check
IFOY Innovation Check
Functionality / Type of implementation
The device is currently unable to prove its usefulness either at the Innovation Checker or with end users, as it has not yet been developed and certified at an industrial level.
Novelty / Innovation
The exoskeleton shows many characteristics of existing exoskeletons. The prototype gave the impression of well-executed engineering work. The adaptability of the exoskeleton, which was emphasized as an innovation, could not be identified during the demonstration.
Customer benefit
The few available independent tests already show that the use of exoskeletons is not yet widespread, but that they are still often designed specifically for certain tasks and are not suitable for use in all working environments. Effectiveness can vary depending on the requirements and conditions of the workplace. In the Innovation Check, it was not apparent that CYBRID's exoskeleton could overcome this limitation in terms of universal usability, which would be particularly desirable in logistics with its varied and changing working conditions.
Market relevance
CYBRID's exoskeleton aims to relieve people of heavy loads, which is an important function. Exoskeletons can help to reduce the risk of injury and strain in the workplace. Especially in logistics, where heavy loads have to be lifted or repetitive stressful movements are necessary, exoskeletons can reduce the physical strain on workers and minimize the risk of injury. Exoskeletons can help older employees in particular to work longer by providing them with physical support and reducing the risk of injury. On the other hand, it should be noted that exoskeletons can also restrict workers' freedom of movement, especially when performing complex tasks or in narrow work areas, for example when loading and unloading transportation equipment. This can impair efficiency or even create new safety risks. Overall, the relevance of the development for the market segment can therefore be rated as good.
IFOY verdict
The chosen technological approach and the implementation as a prototype is very promising, but cannot yet be rated as a finished innovation.
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Functionality / Type of implementation |
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Novelty / Innovation |
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Customer benefit |
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Market relevance |
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++ very good / + good / Ø balanced / - less / -- not available |
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