Selbst alltägliche Tätigkeiten wie Treppensteigen oder das Öffnen eines Marmeladenglases stellen Menschen mit Prothesen vor große Herausforderungen. Um Prothesen auf ihre Alltagstauglichkeit zu testen, wurde deshalb an der ETH Zürich der Cybathlon ins Leben gerufen. Dabei müssen Trägerinnen und Träger von Arm- und Beinprothesen mit ihren künstlichen Gliedmaßen auf einem speziellen Parcours alltägliche Aufgaben erfüllen und kleinere Hindernisse überwinden.

Vom 16. bis zum 18. Mai 2019 ging der in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) organisierte Wettkampf für Prothesenträgerinnen und – träger erstmals im Rahmenprogramm der Fachmesse REHAB für Rehabilitation, Therapie, Pflege und Inklusion auf der Messe Karlsruhe über die Bühne. Neben dem sportlichen Aspekt standen beim Geschicklichkeitstest für Menschen mit Prothesen vor allem die Erkenntnisse für die Entwicklungsteams aus den Forschungsabteilungen der beteiligten Universitäten und der Orthopädiebranche im Vordergrund. „Hier können wir im Praxistest herausfinden, ob die Systeme im Alltag einsetzbar und wo genau noch Nachbesserungen erforderlich sind“, sagt Tamin Asfour, Leiter des KIT-Lehrstuhls für Hochperformante Humanoide Technologien. Um den Austausch der Expertinnen und Experten voranzutreiben, ging an den ersten beiden Messetagen zudem noch das Fachsymposium für assistive und anziehbare Robotersysteme über die Bühne.

In der medizinischen Therapie sind einfache Exoskelette bereits im Einsatz

„Exoskelette sind in der Robotik derzeit eines der wichtigsten Forschungsfelder“, betont Asfour. Allerdings sei die Entwicklung von tragbaren Roboteranzügen auch ein sehr langwieriger Prozess und wegen der komplexen Anforderungen würden bis zur Fertigstellung eines funktionsfähigen Prototypen gut und gerne zehn Jahre ins Land ziehen. In der medizinischen Therapie sind die ersten einfachen Exoskelette ohne Schnittstellen für die intuitive Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen aber bereits im Einsatz und auch auf der REHAB wurden anziehbare Gehhilfen für Querschnittsgelähmte wie die Indego Exoskelette des Herstellers Parker Hannifin GmbH präsentiert.

Außerdem werden derzeit auch Exoskellette für anstrengende Überkopfarbeiten in den Produktionshallen der großen Automobilbauer entwickelt. „Dabei sind der Mechanik allerdings Grenzen gesetzt. Eine solche Hilfsvorrichtung kann schließlich keine zehn Kilo nach oben stemmen, sondern lediglich die Gelenke entlasten“, sagt Asfour. Deshalb sei es in manchen Produktionslinien fast sinnvoller, die Autos zu drehen, um den Beschäftigten die Montagearbeiten zu erleichtern.

CYBATHLON
Um Prothesen auf ihre Alltagstauglichkeit zu testen, wurde an der ETH Zürich der Cybathlon ins Leben gerufen. Bild: ETH Zürich / Cynthia Ruf

Intelligente Roboteranzüge müssen Bewegungen der Menschen vorhersehen

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von tragbaren Exoskeletten ist nach Einschätzung von Wissenschaftler Robert Riener die Interaktion mit dem Menschen. „Diese Roboteranzüge müssen erkennen, wohin der Mensch in den nächsten Momenten gehen will. Zur Umsetzung dieser Vision sind viel Grundlagenforschung und die Entwicklung von innovativen Sensorsystem notwendig“, sagt der Professor für Sensormotorische Systeme an der ETH Zürich. Außerdem muss das Gewicht der Exoskelette künftig minimiert und die Leistungsfähigkeit der Batterien gesteigert werden.

Anziehbare Gehhilfen werden Rollstühle nicht ersetzen

Bei der Steuerung der Roboteranzüge sind die Forscherinnen und Forscher dank der Fortschritte auf dem Feld der Digitalisierung dagegen auf einem guten Weg. In nicht allzu ferner Zukunft hoffen Riener uns Asfour auf tragbare Roboteranzüge für den alltäglichen Gebrauch. Durch solche Systeme könnten Menschen schwere Lasten ohne Probleme heben und sogar beim Erlernen von komplexen Bewegungsabläufen wie beim Skifahren oder Klavierspielen unterstützt werden. Gelähmte zum Gehen zu bringen ist für Riener dagegen definitiv nicht das Ziel seiner Forschungen. Selbst der innovativste Roboteranzug bleibe lediglich ein weiteres Hilfsmittel zur Unterstützung im Alltag und werde Rollstühle oder medizinische Therapien nicht dauerhaft ersetzen.

„Ein Exoskelett kann Querschnittsgelähmten bei manchen Tätigkeiten vielleicht mehr Freiräume verschaffen und den Körper durch regelmäßiges Aufstehen entlasten. Aber viele Tätigkeiten werden ohnehin im Sitzen erledigt und auf der ebenen Fläche ist der Rollstuhl immer noch das schnellere und sicherere Fortbewegungsmittel“, so Riener. Zum Vergleich: Der Weltrekord beim Marathonlauf liegt derzeit bei 2:01,39 Stunden. Der schnellste Rollstuhlfahrer benötigte für die 42,195 Kilometer lange Distanz dagegen lediglich 57 Minuten und 39 Sekunden.

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18.500 Besucherinnen und Besucher bescheren der REHAB ein neues Rekordergebnis

Ein positives Fazit von der REHAB zogen die Veranstalter der Karlsruher Messe und Kongress GmbH (KMK). Insgesamt 18 500 Besucherinnen und Besucher sorgten bei der 20. Auflage der Fachmesse für ein neues Rekordergebnis. Mit 460 Ausstellern aus 21 Ländern ist die REHAB allerdings an ihrer Kapazitätsgrenze angelangt. „In diesem Jahr waren wir komplett ausgebucht und zwischen den Ständen gab es eigentlich keine Freiflächen“, betont Projektleiterin Annika Gehrmeyer von der KMK im Gespräch mit karlsruhe.digital. In den vergangenen Jahren habe das Vorantreiben der Inklusion der gesamten Branche einen regerechten Schub versetzt und diese Entwicklung sei nun auf der traditionellen Fachmesse in der Fächerstadt angekommen. Auch zahlreiche regionale Anbieter aus der Orthopädietechnik nutzen die REHAB zur Präsentation ihrer Angebote.