CEBIT 2018

•••4••• Innovationen Interview Bild-und Signalverarbeitung oder der Fahrerbeobachtung beschäf- tigen. Darüber hinaus bin auch auf neue Anwendungsgebiete von KI- basierten Systemen gespannt. Ein Ausblick: Wie sieht Ihre weitere Roadmap für das Projekt aus? Aktuelle Arbeiten umfassen insbe- sondere Auswahl, Integration und Test geeigneter Kamera-Hard- ware und Beleuchtungsmodule für robuste Messungen bei Tag und Nacht. Bei Dunkelheit muss das System im Infrarotbereich arbeiten, was vor allem für die kamerabasierte Herzratenerfas- sung eine Herausforderung dar- stellt, da der zugrunde liegende Effekt in diesem Wellenlängenbe- reich deutlich weniger stark aus- geprägt ist. Außerdem beschäf- tigen wir uns mit der Ableitung weiterer Vitalparameter wie dem relativen Blutdruck und der Über- führung erfasster Parameter in ein geeignetes Fahrermodell. Um das System für den Serieneinsatz tauglich zu machen, sind wir der- zeit auf der Suche nach geeigne- ten Partnern aus der Industrie. Unter der Voraussetzung, geeig- nete Kooperationen eingehen zu können, könnte das System oder zumindest Teile davon in ein bis zwei Jahren in Serie gehen. Das Teilsystem soll mittelfristig zur medizinischen Rehabilitation eingesetzt werden. Foto: DFKI GmbH / Thomas Frank Robotergestützte Rehabilitation Bremer Forscher entwickeln Exoskelett für Therapie nach Schlaganfall D urchbruch auf dem Gebiet der Reha- bilitationsrobotik: Forscher ha- ben ein mobiles Exoskelett für die Oberkörperassistenz speziell zur ro- botergestützten Therapie nach einem Schlaganfall entwickelt. Das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künst- liche Intelligenz (DFKI) stellt das Projekt Recupera REHA auf der CEBIT in Halle 27 am Stand F62 vor. Über drei Jahre arbeitete ein in- terdisziplinäres Forscherteam des DFKI an einem tragbaren Ganzkör- per-Exoskelett, das der äußeren Unterstützung des menschlichen Bewegungsapparates dient. Dar- auf aufbauend entwickelte es ein mittelfristig für die medizinische Rehabilitation einsetzbares ro- botisches Teilsystem. Als Anwen- dungsszenario wählten die Bre- mer Wissenschaftler die Therapie bei Schlaganfallpatienten. Auf der CEBIT 2018 demonstrieren sie die innovative Funktionsweise der in Recupera REHA konzipierten Sys- teme. Neuemechatronische Ansätze Das entwickelte Ganzkörper-Exoskelett erfasst kinematisch annähernd den ge- samten Bewegungsraum des mensch- lichen Körpers. Die Oberkörperkonst- ruktion dient dabei der Rehabilitation, die von der flexiblen Beinkonstruktion getragen wird. Im Gegensatz dazu trägt sich das Teilsystem nicht selbst, sondern ist an einem Rollstuhl befes- tigt. Zum Aufbau der Exoskelette er- arbeitete das Forscherteam innovative Methoden im Leichtbau sowie in der Antriebstechnologie und Regelungs- technik. Die mechatronischen Ansätze kombinierten sie mit einem neuen Sys- tem zur Online-Auswertung von Elek- troenzephalografie- und Elektromyo- grafie-Signalen (EEG-/EMG-Signalen), wodurch eine Einschätzung des Zu- stands des Patienten sowie eine mehr- stufige Unterstützung der Regelung möglich sind. Ein Verbundpartner be- trachtete im Rahmen des Projekts die Anforderungen an medizinische Gerä- te und evaluierte dahingehend kontinu- ierlich die Systeme. Für das robotische Teilsystem unter- suchten die Wissenschaftler verschiede- ne Ansätze der rehabilitativen Therapie, die sie im Rahmen einer Anwenderstu- die mit Schlaganfallpatienten evaluier- ten. Der Patient im Exoskelett oder eine dritte Person können das System betätigen und zwischen drei ver- schiedenen Steuerungsmodi wäh- len: Im ersten Modus lässt sich durch die Bewegung eines Armes der andere mitbewegen – dieser führt dann exakt die gleiche Be- wegung aus wie der vom Patien- ten bewegte Arm. Der zweite Mo- dus ermöglicht die Steuerung der Bewegung, die von einer dritten Person, zum Beispiel dem Thera- peuten, durch Führung eintrai- niert wurde. Intuitive Unterstützung Im dritten Modus kann das Exo- skelett auf Basis der Muskelaktivi- tät des Patienten (die bei der Pa- tientengruppe noch geringfügig vorhanden ist) gesteuert werden. Dies erfolgt durch die Messung der Elektromyografie-Signale (EMG-Signale), aus denen das System die Bewegungsabsicht des Patienten ableitet, sodass es ihn in seinen Bewe- gungsabläufen intuitiv unterstützen kann. Hierbei kommt unter anderem das am Robotics Innovation Center ent- wickelte Software-Framework reSPACE zum Einsatz, das die mobile Verarbei- tung großer Datenmengen in Echtzeit mithilfe von Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) ermöglicht. Das Ganzkörper-Exoskelett unterstützt den menschlichen Bewegungsapparat. Foto: DFKI GmbH, Thomas Frank Cyber-Physical Teaching Factory At CEBIT, several German universi- ties and research institutions will be presenting their innovations as part of larger group pavilions staged by the governments of the federal states in which they are based. The „Baden-Württemberg International“ pavilion (Hall 27) , for example, will comprise six ex- hibitors and will have a strong fo- cus on intelligent systems and In- dustry 4.0. Highlights include Aalen University’s presentation of its Cy- ber-Physical Teaching Factory. The factory is a teaching and research platform that can be used both to test digital twins and applications and to manufacture small parts. The presentation at CEBIT will fo- cus mainly on testing data security by means of factory hacking and intrusion detection systems. Mean- while, the University of Stuttgart will show visitors how a flow field can be interactively visualized di- rectly on the actual object con- cerned using augmented reality. 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