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Modulares Gangstudio NeuroReha "GSNeuro"

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B1: Gangrobotik mit VR-Biofeedback

Ziel des Teilprojektbausteins ist die Entwicklung eines integrierten Endeffektor-basierten Gangreha- Robotersystems mit Patienten-adaptiven "Assist-as-needed"-Regelungsverfahren und multimodalem Biofeedback, u.a. haptisch, taktil und Virtual Reality, für den Einsatz bei schwerbetroffenen nicht gehfähigen Patienten in der stationären Rehabilitation. Für das System ist zudem eine FES-Unterstützung mit hybrider Robotik/FES-Regelung vorgesehen, sie soll das Wiedererlernen des physiologisch korrekten Bewegungsablaufs und der zyklusphasengerechte Muskelaktivierung des Patienten ergänzend unterstützen. Die Basis der Arbeiten ist eine marktverfügbare Endeffektor-basierte Gangreharoboter-Systemplattform mit einfacher Robotersteuerung incl. positionsgeregelter Bahnführung. Sie wird durch die vorgesehenen Systemerweiterungen ein neues Qualitätsniveau erreichen, das den Patientennutzen und die Einsatzmöglichkeiten in der Rehaklinik signifikant erhöhen wird.

Haupt-Innovationsbereiche:

  1. Integriertes Mensch-Roboter-Interface mit selektiv steuerbaren haptisch/taktilen Stimulationselementen
  2. Algorithmen zur intelligenten, individuellen Erkennung des Lernfortschritts und Anpassung der Bewegungsführung mit dem Ziel einer optimalen Unterstützung des motorischen Lernens ("Assist-as-needed")
  3. Integriertes Robotik/MoCap/VR-Biofeedback-System zur multimodalen Patienten-adaptiven Lern-Unterstützung
  4. Hybride FES/Robotik-Regelung zur optimalen Patienten-individuellen adaptiven Gangtherapie-Unterstützung

Mehr zu Veranstaltungen, Öffentlichkeitsarbeit und Publikationen im Projekt B1.

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B2: FES-basierte Gangunterstützung

Das Ziel des Teilprojektes ist es, ein mobiles funktionelles Elektrostimulationssystem zu entwickeln, das eine natürliche, sich an den Patienten anpassende Unterstützung bei der Gangrehabilitation gewährleistet. Hauptanwender sind Schlaganfallpatienten in der Rehabilitation, die bereits aus eigener Kraft laufen können, jedoch gezielte Unterstützung einzelner Muskelgruppen benötigen, um ein physiologisches Gangbild zu erreichen und zu übernehmen. Neben den Kniebeugern und -streckern werden auch die drei wichtigsten an Bewegungen des Fußgelenks beteiligten Muskeln stimuliert. Dadurch werden insgesamt sechs Freiheitsgrade der unteren Extremität aktiviert. Die aus dem Querschnittprojekt Inertialsensorik zur Verfügung stehenden Methoden werden eingesetzt, um die Bewegung von Fuß, Unterschenkel und Oberschenkel zu erfassen. Intelligente Regelungsalgorithmen synchronisieren die Stimulation exakt mit der in Echtzeit ermittelten Gangphase und übernehmen die individuelle Anpassung der Stimulationsintensitäten auf Grundlage der gemessenen Gelenkwinkel und Gangphasen. Dadurch werden physiologische Bewegungen generiert, die muskuläre Ermüdung wird verringert und die Eigenaktivität des Patienten wird gefördert.

Haupt-Innovationsbereiche des Teilprojektbausteins:

  1. Hybride FES-Unterstützung für bis zu fünf am Gang beteiligte Muskel(gruppe)n
  2. Exakte Synchronisation der Stimulation mit dem Gang
  3. Automatische Anpassung des Systems an die Bedürfnisse des Nutzers

Mehr zu Veranstaltungen, Öffentlichkeitsarbeit und Publikationen im Projekt B2.

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B3: Leichtbau-Robotiksystem für Gangrehabilitation

Bisherige robotergestützte Systeme zur Gangrehabilitation sind - unabhängig vom Konstruktionsprinzip - vergleichsweise groß, komplex und kostenintensiv und damit nur für den stationären Einsatz geeignet. Ziel des Teilprojekts ist daher die Entwicklung eines flexibel einsetzbaren interaktiven Leichtbau-Robotiksystems für die Gangrehabilitation, das als integriertes System in Verbindung mit erprobten Basismodulen wie Laufbändern (oder Treppentrainer) eingesetzt werden kann. Die Zielgruppe für den Einsatz des Systems sind bereits grundsätzlich gehfähige neurologische Patienten. Das System wird auch für die ambulante und häusliche Gangrehabilitation geeignet sein.

Haupt-Innovationsbereiche:

  1. Modulares, kostengünstiges Seilroboter-System mit sensorloser Seilkraftregelung
  2. Flexibel einsetzbares integriertes interaktives Leichtbau-Robotiksystem für den Einsatz bei verschiedenen Bewegungsszenarien (z.B. Laufband-/Treppentrainer-basierte Gangrehabilitation)
  3. Markerloses Echtzeit-MoCap zur Bewegungserfassung und biomechanisch-modellbasierte Steuerung/Regelung des Bewegungsablaufs
  4. Algorithmen zur intelligenten, individuellen Erkennung des Lernfortschritts und Anpassung der Bewegungsführung mit dem Ziel einer optimalen Unterstützung des motorischen Lernens ("Assist-as-needed") für MoCap/Seilrobotik-Systeme

Mehr zu Veranstaltungen, Öffentlichkeitsarbeit und Publikationen im Projekt B3.

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