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 TU Ilmenau erforscht innovative mikrooptische Bauelemente für neuartige Anwendungen
21.09.2017 | Technische Universität Ilmenau

nachricht Bald bessere Akkus?
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften