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#Neues aus der Industrie
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Roboterarme und temporäre Motorisierung - die nächste Generation von Rollstühlen
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Rollstühle der nächsten Generation könnten mit hirngesteuerten Roboterarmen und mietbaren Zusatzmotoren ausgestattet werden, um Menschen mit Behinderungen zu helfen, leichter tägliche Aufgaben zu erledigen oder sich in der Stadt zu bewegen.
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Professor Nicolás García-Aracil von der Universidad Miguel Hernández (UMH) in Elche, Spanien, hat im Rahmen des Projekts AIDE einen automatisierten Rollstuhl mit einem Roboterarm aus Exoskelett für zu Hause entwickelt.
Es nutzt künstliche Intelligenz, um relevante Informationen aus dem Benutzer zu extrahieren, wie sein Verhalten, seine Absichten und seinen emotionalen Zustand, und analysiert auch seine Umweltumgebung, sagt er.
Das System, das auf einem Arm-Exoskelett basiert, das an einem robotisierten Rollstuhl befestigt ist, soll Menschen mit unterschiedlichen Graden und Formen von Behinderungen helfen, alltägliche Funktionen wie Essen, Trinken und Spülen allein und zu Hause auszuführen. Während der Benutzer im Rollstuhl sitzt, trägt er den robotisierten Arm, um Gegenstände zu greifen und in die Nähe zu bringen - oder da das gesamte System mit dem Hausautomationssystem verbunden ist, kann er den Rollstuhl bitten, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen oder in einen bestimmten Raum zu gehen.
Seine mechanischen Räder sind für die Bewegung auf engstem Raum ausgelegt, ideal für den Heimgebrauch, und das System kann die Umgebung aus der Ferne steuern - zum Beispiel das Ein- und Ausschalten von Licht, die Nutzung des Fernsehers oder das Tätigen und Annehmen von Telefonaten. Darüber hinaus kann es die Bedürfnisse der Person vorwegnehmen.
"Wir können künstlich intelligente Algorithmen trainieren, um vorherzusagen, was der Benutzer tun will", sagt Prof. García-Aracil. "Vielleicht ist der Benutzer in der Küche und will einen Drink. Das System stellt seine Optionen (auf einem Monitor) zur Verfügung, damit er das Exoskelett steuern kann, um das Glas und den Drink zu erheben."
Multimodales System
Die Technologie ist nicht einfach. Neben dem am Roboterrollstuhl befestigten Exoskelett-Roboterarm verfügt der Stuhl über einen kleinen Monitor und verwendet verschiedene Sensoren, darunter zwei Kameras zur Erkennung der Umgebung, Sprachsteuerung, Blickverfolgungsbrillen zur Erkennung von Objekten und Sensoren, die Gehirnaktivität, Augenbewegungen und Signale von Muskeln erfassen.
Abhängig von den Bedürfnissen und Behinderungen jeder Person werden die verschiedenen Geräte entsprechend eingesetzt. So könnte beispielsweise jemand mit einer schweren Behinderung wie einer Verletzung des Halswirbels, der sonst keine Sprachsteuerung nutzen könnte, die Gehirnaktivitäts- und Augenbewegungssensoren kombiniert verwenden.
Der Benutzer trägt eine Kappe auf dem Kopf, die mit Elektroden gefüllt ist, um die Gehirnaktivität zu erfassen, die die Bewegung der Exoskelett-Hand steuert, erklärt Prof. García-Aracil. Wenn der Benutzer also sieht, dass er seine Hand zum Beispiel an einem Objekt schließt, macht es der Exoskelettarm tatsächlich für ihn. Diese Technologie wird als Brain-Neural-Computer-Interaktion (BNCI) bezeichnet, bei der sowohl Gehirn- als auch Muskelaktivität aufgezeichnet und zur Interaktion mit einem elektronischen Gerät verwendet werden können.
Aber das System kann manchmal Fehler machen, so dass es ein Abbruchsignal gibt, sagt Prof. García-Aracil. "Wir verwenden die horizontale Bewegung des Auges, so dass, wenn Sie Ihre Augen nach rechts bewegen, Sie eine Aktion auslösen, aber wenn Sie Ihre Augen nach links bewegen, brechen Sie diese Aktion ab", erklärt er.
Der AIDE-Prototyp wurde im vergangenen Jahr erfolgreich von 17 Menschen mit Behinderungen getestet, darunter erworbene Hirnverletzungen (ABI), Multiple Sklerose (MS) und Rückenmarksverletzungen (SCI) bei der Cedar Foundation in Belfast, Nordirland. Sein Einsatz wurde auch bei UMH in Elche demonstriert, wobei der Benutzer darum bat, in die Cafeteria gebracht zu werden, dann um einen Drink zu bitten und ihn mit Hilfe des exoskelettalen Armes zu trinken.
Jetzt müssen weitere Arbeiten durchgeführt werden, um das System einfacher, kostengünstiger und marktreif zu machen, sagt Prof. García-Aracil.
Aber nicht nur neue Hightech-Rollstühle können die Funktionalität für die Nutzer erhöhen. Die Forscher des Freilaufprojekts entwickeln eine Möglichkeit, bestehende Rollstühle um motorisierte Einheiten zu erweitern, um ihren Nutzen in städtischen Gebieten zu verbessern.
"Unterschiedliche Rahmenbedingungen haben unterschiedliche Herausforderungen", sagt Projektkoordinatorin Ilaria Schiavi von IRIS SRL in Turin, Italien. Zum Beispiel kann es jemand mit einem Rollstuhl schwer haben, ohne körperliche Hilfe im Freien bergauf oder bergab zu gehen. Aber dieses System könnte es Menschen, die Rollstühle benutzen, ermöglichen, ein automatisiertes Rollstuhlerlebnis zu haben, unabhängig davon, ob sie sich im Innen- oder Außenbereich befinden, sagt sie.
Vermietbar
Die motorisierten Einheiten würden an manuellen Rollstühlen befestigt, die bereits vorhanden sind, um ihnen zu helfen, sich leichter und unabhängiger zu bewegen, erklärt Schiavi. Diese können entweder für kurze Zeiträume gemietet und je nach Standort - Innen- oder Außenbereich - angepasst oder gekauft werden, wobei sie ganz individuell auf den Einzelnen zugeschnitten sind.
Die Forscher entwickeln auch eine App für den Nutzer, die Dienstleistungen wie die Bestellung eines maßgeschneiderten Geräts zum Verbinden von Rollstuhl und Gerät, die Buchung der Einheit, die Steuerung und die Planung einer Reise innerhalb von Stadtgebieten zum Einkaufen oder Besichtigen beinhaltet.
"Du hast Mobilitäts-Apps, mit denen du zum Beispiel Autos buchen kannst. Unsere App ermöglicht es dem Besitzer eines Rollstuhls, den Service zunächst zu abonnieren, was den Kauf einer individuellen Schnittstelle zwischen dem eigenen Rollstuhl und der gebuchten Motorisierungseinheit beinhaltet", sagt Schiavi.
"Eine einfache, benutzerdefinierte Schnittstelle wird es Rollstuhlfahrern ermöglichen, ihr genaues Gerät, wie es von ihnen verwendet wird, zu angemessenen Kosten zu motorisieren."
Die Anpassung wird durch Technologien der Additiven Fertigung (AM) ermöglicht, sagt sie. AM-Technologien bauen 3D-Objekte, indem sie Materialien wie Metall oder Kunststoff Schicht für Schicht hinzufügen.
Schiavi und ihre Kollegen untersuchen verschiedene Einsatzmöglichkeiten für die motorisierten Einheiten und im nächsten Jahr plant das Team, dieses System mit mobilitätseingeschränkten Menschen in Griechenland und Italien zu testen. Sie hoffen, dass sie nach ihrer Entwicklung wie Stadtfahrräder in öffentlichen Räumen wie Touristenattraktionen oder Einkaufszentren zur Verfügung gestellt werden.