Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rollstuhlroboter »MeBot« erklimmt Treppen selbstständig

15.09.2016

Mit dem MeBot hat das »Human Engineering Research Lab (HERL)« aus Pittsburgh den ersten Rollstuhlroboter entwickelt, der selbstständig Treppen und Bordsteine überwinden kann. Die dafür unterstützende Radarmesstechnik hat das Fraunhofer IPA integriert. Beim 1. Cybathlon der ETH Zürich am 8. Oktober in Kloten, Schweiz, tritt die Innovation gegen andere Systeme an.

Treppen oder Bordsteine stellen für Rollstuhlfahrer derzeit noch ein großes Problem dar. Selbst modernste Anwendungen können solche Hindernisse nicht automatisch überwinden. Stattdessen sind die Patienten auf Hilfe angewiesen, müssen Rampen einsetzen oder viel Schwung holen. »Letzteres ist für die Betroffenen besonders gefährlich, da sie leicht aus dem Rollstuhl fallen, sich verletzen oder von einem Auto erfasst werden können«, kritisiert Rory Cooper, Leiter des HERL.


Mit seinen drei Radeinheiten ist es dem Rollstuhlroboter »MeBot« erstmals möglich, Treppen und Bordsteine zu überwinden.

Quelle: HERL, Foto: Michael Lain


Das Fraunhofer IPA hat bei MeBot ein Radarmodul integriert, das Hindernisse wie Treppenstufen sicher erkennt und den Automatismus zum Überwinden auslöst.

Quelle: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez

Auf sechs Rädern erklimmt der Rollstuhl Hindernisse stückweise

Mit dem MeBot will das HERL Abhilfe schaffen. Das weltweit größte Forschungslabor für Rollstühle hat ein Robotersystem entwickelt, das Treppen und Bordsteinkanten automatisch überwindet. Die Basis bildet ein Untersatz aus sechs Rädern, die paarweise angeordnet sind. Die mittlere, größere Radeinheit ist fürs Fahren bestimmt, die Vordere und Hintere dient als Steuerung.

Alle drei Radpaare können sich voneinander losgelöst in horizontale und vertikale Richtung bewegen. Sobald der Roboter ein Hindernis erkennt, fährt das erste Radpaar aus und hebt das Fahrzeug an. Anschließend rückt die mittlere Einheit selbstständig nach und hievt den Rollstuhl über die Kante. Zuletzt wird das hintere Radpaar nachgezogen. »Mit diesem Mechanismus kann das System – ähnlich wie eine Raupe – Hindernisse stückweise erklimmen«, informiert Cooper.

Radarmodul ermöglicht Objekterkennung bei jedem Wetter

Damit MeBot Bordsteine und Treppen sicher überwindet, ist Expertise in der Signalerfassung und -verarbeitung notwendig. Hier waren die Wissenschaftler des Fraunhofer IPA gefragt. Das Team um Bernhard Kleiner, Gruppenleiter »Bewegungserfassung und Sensorfunktion«, hat ein Radarmodul integriert, das Objekte hochgenau erkennt und den Automatismus zum Überwinden aktiviert. Dafür sendet das System Strahlen aus, die die Treppe oder den Bordstein geometrisch vermessen.

Mit diesen Daten weiß die Steuerungseinheit genau, wie der Rollstuhl positioniert werden muss, um das Hindernis anzufahren. Steht das Fahrzeug parallel zum Objekt, setzt der Überwindungsautomatismus ein und die Stufe wird erklommen. »Wir haben uns für Radarmesstechnik entschieden, weil sie – im Gegensatz zu Laser oder Infrarot – resistent gegenüber Umwelteinflüssen ist. Regen, Kälte, Nebel oder Feuchtigkeit sind also kein Problem«, erklärt Kleiner. Mit diesen Eigenschaften sind Radarsysteme für viele industrielle Anwendungen einsetzbar. Die IPA-Wissenschaftler haben z. B. schon eine Menschdetektion für Roboter oder Industrie-4.0-Technologien realisiert.

Internationale Forschungskooperation weiter gestärkt

Beim Cybathlon der ETH Zürich muss MeBot nicht nur Treppen steigen. Der anspruchsvolle Parcours bringt sechs Hindernisse mit sich, darunter auch schmale Türen, ein Slalom oder Rampen. »Mit der Rollstuhlkompetenz des HERL und unserer Expertise in der Signalverarbeitung verfügt MeBot über alle Voraussetzungen, die Schikanen zu passieren«, ist Kleiner überzeugt. Bis die Innovation auch in der Praxis eingesetzt werden kann, dauert es allerdings noch einige Jahre. »Unsere Kollegen vom HERL haben einen ersten Prototyp realisiert, den es nun weiter zu testen und schneller zu machen gilt«, so der Wissenschaftler.

Der MeBot ist nicht die einzige Innovation, die das Fraunhofer IPA und das HERL gemeinsam umgesetzt haben. Die beiden Institute verbindet eine langjährige Forschungskooperation in der militärischen und zivilen Rehabilitation. »Die Experten von HERL konzentrieren sich auf die Rollstuhltechnologien, das IPA ist für Antriebs- und Sensorkonzepte zuständig«, so Kleiner. Gemeinsam haben die Partner u.a. einen pneumatisch angetriebenen Rollstuhl umgesetzt.

Fachliche Ansprechpartner:
Bernhard Kleiner | Telefon +49 711 970-3718 | bernhard.kleiner@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und
Automatisierung IPA | www.ipa.fraunhofer.de

Rory A. Cooper | Telefon +1 412 822-3700 | rcooper@pitt.edu | Human Engineering Research Laboratories (HERL) | www.herl.pitt.edu

Weitere Informationen:

http://www.cybathlon.ethz.ch/ Programm zum Cybathlon
http://www.herl.pitt.edu/ Informationen zu HERL

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Energieproduzierende Fenster stehen kurz bevor
23.02.2017 | University of Minnesota / Università degli Studi di Milano-Bicocca

nachricht Hauchdünn wie ein Atom: Ein revolutionärer Halbleiter für die Elektronik
23.02.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie