Entwurf eines Exoskelett-basierten Systems zur Rehabilitation bei Handverletzungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Günter Hommel
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5402548

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird ein Hand-Exoskelett entworfen und als Prototyp gebaut. In Zusammenarbeit mit dem medizinischen Kooperationspartner vom Universitätsklinikum Ulm werden folgende Anwendungen des Hand-Exoskeletts untersucht: Messung der Handbewegungen, Diagnoseunterstützung und Rehabilitation. Dazu wird eine mechanische Konstruktion mit integrierten Sensoren (Inkrementalgeber, Kraft- und EMG-Sensoren) entwickelt, die es erlaubt der menschlichen Hand verschiedene Bewegung einzuprägen und die kinematischen, dynamischen und physiologischen Daten der Bewegung zu erfassen. Hierbei sollen folgende drei Probleme gelöst werden: Gewährleistung der anatomischen Beweglichkeit, Anpassung an Hände verschiedener Größe, Integration der Komponenten auf der zur Verfügung stehenden Fläche. Einer der Schwerpunkte der wissenschaftlichen Arbeit liegt in der Realisierung der Steuerung. Folgende drei Bewegungsmodi müssen vom Steuerungssystem unterstützt werden: Bewegung nach vorgegebenen Trajektorien, widerstandsfreie Bewegung, Bewegung mit vorgegebener Belastung. Für den ersten Modus werden bekannte Ansätze für die robuste Positionsregelung verwendet. Darauf aufbauend werden die zwei anderen Steuerungsmodi realisiert. Hier steht die Untersuchung des Problems der Mensch-Maschine-Interaktion im Vordergrund. Es soll untersucht werden, ob die Performance der beiden letzten Modi durch eine Modellierung der Hand sowie durch die Auswertung der EMG-Signale verbessert werden kann. In Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner wird ein System zur Datenerfassung, Diagnoseunterstützung und Rehabilitation entworfen. Die Datenerfassung soll eine Kalibration und Visualisierung der Daten gewährleisten, leicht bedienbar sein und durch Datenübertragung Ärzten eine Femdiagnose, Konsultation und Beratung ermöglichen. Für die Diagnoseunterstützung soll eine objektive Bewertung von Verletzungen mit Neuronalen Netzen, Markow-Ketten und Petri-Netzen entwickelt werden. Weiterhin soll eine Benutzungsschnittstelle für die Rehabilitation mit automatischer Anpassung an den Fortschritt entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen