Künftige Beinprothesen denken selbst mit
Hightech-Gadget stellt sich auf Situation ein - Gelähmte sollen komfortabler gehen können
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Exoskelettträger mit Kamera vor einer Treppe (Foto: uwaterloo.ca) |
Waterloo (pte004/17.03.2021/06:15)
Die Beinprothesen von Exoskeletten, die es Gelähmten ermöglichen, mit Einschränkungen zu gehen, stellen sich künftig selbstständig auf ihre Umgebung ein und bewegen sich entsprechend. Sie erkennen beispielsweise eine Treppe und heben zunächst das erste Bein an, um das zweite dann nachzuholen oder gar gleich auf die nächste Stufe zu stellen, sowie es gesunde Menschen auch machen. Heute muss der Exoskelettträger die gerade benötigte Funktion der Beine meist selbst einstellen, etwa mit Hilfe eines Smartphones.
[b]Mit Bildverarbeitung und künstlicher Intelligenz[/b]
Die intelligenten Beine haben Forscher der University of Waterloo https://uwaterloo.ca/ in Kanada entwickelt. Sie statteten die Träger mit Kameras aus, in die sie eine Bildverarbeitungssoftware integrierten. Mit Hilfe von maschinellem Lernen auf der Basis von künstlicher Intelligenz nutzten sie die visuellen Informationen, um die Motoren in den Beinen entsprechend der Situation zu steuern. Dabei ging es nicht nur um Treppen, sondern auch um Türschwellen und andere Hindernisse, die überwunden werden mussten.
[b]Beine ähneln autonom fahrenden Autos[/b]
„Wir geben Roboter-Exoskeletten eine Vision, damit sie sich selbst kontrollieren können", sagt Brokoslaw Laschowski, Doktorand im Bereich Systemdesign, der ein Forschungsprojekt der Universität namens ExoNet leitet. Am Ziel sind sie allerdings noch nicht. Die Entscheidungsfindung der Beine ist noch nicht ausgereift. Es sind noch Lerneinheiten nötig. Laschowski, der von John McPhee, Professor für biomechatronische Systemdynamik, betreut wird, vergleicht die intelligenten Beine gern mit autonom fahrenden Autos. „Beide denken nicht unbedingt wie Menschen", sagt er. Es sei eine ganz eigene Entscheidungsfindung gefragt. Gedacht sind die Beine für Menschen, die sie über ihre eigenen Nervenbahnen nicht selbst mit Hilfe ihres eigenen Gehirns steuern können, weil diese nicht mehr funktionieren.
[b]Elektrische Energie aus der Bewegung[/b]
Um die Reichweite der Exoskelettnutzer zu steigern arbeiten die Forscher auch daran, deren Bewegungen in elektrische Energie umzusetzen, etwa mit Hilfe von piezoelektrischen Kristallen. Laschowski berichtet über seine Arbeit in der amerikanischen Fachzeitschrift Zeitschrift IEEE Transactions on Medical Robotics and Bionics, die über Innovationen in der medizinischen Robotik und der Bionik berichtet, also Technologien, die die Natur zum Vorbild nehmen.
(Ende)
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