" Start frei " für einen gelähmten Person zum Auftakt der WM-

Laut den Forschern im Weg wieder Project, sind alle Systeme gehen für eine mutige Demonstration Neurowissenschaften und kognitive Technik im Einsatz : Am 12. Juni im Rahmen der Eröffnung der FIFA WM 2014 in Brasilien , einem gelähmten Person trägt ein Gehirn gesteuerte Roboter Exoskelett wird erwartet, dass die erste geschossen von der Fußball-Europameisterschaft zu machen.

The Walk Wieder Projekt ist eine internationale Zusammenarbeit von mehr als hundert Wissenschaftler unter Leitung von Prof. Miguel Nicolelis von der Duke University und dem Internationalen Institut für Neurowissenschaften von Natal, Brasilien geführt. Prof. Gordon Cheng, Leiter des Instituts für Kognitive Systeme an der Technischen Universität München (TUM) , ist ein führender Partner .

Acht brasilianischen Patienten , Männer und Frauen zwischen 20 und 40 Jahren, die von der Hüfte abwärts gelähmt sind , haben trainiert seit Monaten um die Exoskelett zu verwenden. Das System funktioniert durch die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität im Gehirn des Patienten und erkennt seine Absicht - wie zum Beispiel einen Schritt zu machen oder einen Ball - und Übersetzen , dass zum Handeln. Es gibt auch den Patienten eine taktile Rückmeldung mit empfindlichen Kunsthaut erstellt von Cheng Institut.


Prof. Gordon Cheng, TUM -Institut für Kognitive Systeme , mit einem Prototyp des CellulARSkin .
Bildnachweis: (Foto: A. Heddergott / TUM)

Das Gefühl, den Boden zu berühren

Inspiration für diese so genannten CellulARSkin Technologie - als auch für den Walk Wieder Projekt selbst - kam aus einer 2008 Zusammenarbeit . Als Cheng resümiert , dass komplexe und weit berichtet Experiment " Miguel Einrichtung eines Affen zu Fuß auf einem Laufband in North Carolina, und dann machte ich mich auf humanoide Roboter zu Fuß mit dem Signal in Kyoto . " Es war ein kleiner Schritt für die Forscher eine gelähmte Person, die mit Hilfe eines Roboter Exoskelett, das durch geistige Aktivität allein leiten lassen könnte sich vorstellen .

" Unsere Gehirne sind sehr adaptive in der Weise, dass wir unsere Ausführung zu erweitern , Werkzeuge zu verwenden , " Cheng sagt: " wie im Autofahren oder das Essen mit Stäbchen. Nach dem Kyoto- Experiment , fühlten wir uns sicher, dass das Gehirn auch zu befreien eine gelähmte Person zu Fuß mit einem externen Körper. " Es war klar , dass technische Fortschritte erforderlich wäre , damit eine relativ kompakte, leichte Außenskelett zusammengebaut werden , und das visuelle Feedback wäre nicht genug . Ein Tastsinn wäre sehr wichtig für die emotionale Komfort des Patienten sowie die Kontrolle über die Außenskelett . So war die Herausforderung, eine gelähmte Person zu geben, zusammen mit der Fähigkeit zu gehen , das Gefühl, den Boden zu berühren .

Eine vielseitige Lösung

Durch den Beitritt der TUM im Jahr 2010, machte Cheng es ein Forschungsschwerpunkt für sein Institut auf dem neuesten Stand der Technik in das Tasten für Robotersysteme zu verbessern. Das Ergebnis , CellulARSkin , bietet einen Rahmen für eine robuste und selbstorganisierende Oberfläche Sensornetzwerk . Es kann mit Standard- off- the-shelf Hardware implementiert werden und wird daher von den zukünftigen Verbesserungen der Miniaturisierung , Leistung und Kosten zu profitieren.

Die Grundeinheit ist ein flaches, sechsseitige Verpackung von elektronischen Komponenten einschließlich eines niedrigen EnergieverbrauchsMikroprozessor sowie Sensoren , die pre- Berührungsnähe , Druck, Vibration , Temperatur und auch eine Bewegung in einem dreidimensionalen Raum zu erkennen. Eine beliebige Anzahl dieser einzelnen "Zellen" kann in einem Bienenwabenmuster miteinander vernetzt werden , in dem aktuellen Prototyp durch einen gummiartigen Haut aus geformtem Elastomer geschützt.

" Es ist nicht nur der Sensor , die wichtig ist ", sagt Cheng . " Die Intelligenz des Sensors ist umso wichtiger . " Zusammenarbeit zwischen den vernetzten Zellen und zwischen dem Netz und einem Zentralsystem , ermöglicht CellulARSkin , sich für jede spezifische Anwendung zu konfigurieren und automatisch bestimmte Schäden erholen. Diese Funktionen bieten Vorteile bei, dass intelligentere, sicherere Interaktion von Maschinen mit Menschen , und in rascher Aufbau von Industrierobotern - so wird in dem von der EU geförderten Projekt verfolgt "Fabrik in einem Tag . "

In dem Walk Wieder Projekt wird CellulARSkin wird auf zwei Arten verwendet . Integriert mit dem Exoskelett , beispielsweise an den Unterseiten der Füße , sendet die künstliche Haut Signale an winzigen Motoren , die gegen die Arme des Patienten vibrieren. Durch Training mit dieser Art der indirekten sensorische Rückmeldung kann ein Patient lernen, die Roboter- Beine und Füße in seine eigene Körperschema zu integrieren. CellulARSkin wird auch um Teile des eigenen Körpers des Patienten gewickelt, um die medizinische Team -Monitor auf Anzeichen von Stress oder Unbehagen zu helfen.

Ein Meilenstein , aber " erst der Anfang "

"Ich denke, einige Leute finden Sie in der WM-Eröffnungs als das Ende , " Cheng sagt , " aber es ist wirklich nur der Anfang. Dies kann ein wichtiger Meilenstein sein , aber wir haben viel mehr zu tun. " Er sieht die Veranstaltung als öffentliche Demonstration dessen, was Wissenschaft für die Menschen tun können. " Auch ich sehe es als große Anerkennung für harte Arbeit all der Patienten und ihren Mut ! "