Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboterbeine entschlüsseln menschlichen Gang

06.07.2012
Forschungsergebnisse erklären auch wie Kinder lernen zu gehen

Wissenschaftler der University of Arizona haben die bis jetzt echten Beinen am nächsten kommenden Roboterbeine entwickelt. Die Forscher schreiben im Journal of Neural Engineering http://iopscience.iop.org/1741-2552 , dass diese Forschungsergebnisse dabei helfen könnten zu verstehen, wie Kinder das Laufen lernen. Haupteinsatzgebiet sollen jedoch Verletzungen der Wirbelsäule sein.


Roboterbeine: Maschine erhält Kontrolle über Bewegung (Foto: BBC)

Kontrolle wird nachgeahmt

Das Team entwickelte dafür eine Version des Systems des Informationssystems, das für die Entstehung der rhythmischen Muskelsignale verantwortlich ist, die das Gehen kontrollieren. Matt Thornton vom Royal National Orthopaedic Hospital http://rnoh.nhs.uk betont, dass diese Forschungsarbeit so bedeutend ist, weil der Roboter die Kontrolle nachahmt und nicht nur die Bewegung.

Es gelang den Wissenschaftlern den Central Pattern Generator (CPG) nachzubilden, das neurale Netzwerk im Lendenbereich, das rhythmische Muskelsignale generiert. Der CPG stellt diese Signale her und kontrolliert sie dann über das Sammeln von Informationen aus den verschiedenen Bereichen des Körpers, die beim Gehen eine Rolle spielen.

Das ermöglicht dem Menschen zu gehen, ohne darüber nachzudenken. Die einfachste Form eines CPGs wird als Half Center Modell bezeichnet. Es besteht aus nur zwei Neuronen, die abwechselnd Signale abgeben und so einen Rhythmus entstehen lassen. Auch sind Sensoren verbaut, die Informationen liefern, wie ein Bein auf eine Oberfläche trifft.

Neuropsychologische Grundlagen

Die Wissenschaftler gehen jetzt davon aus, dass Kinder genau mit diesem einfachen Modell an den Start gehen und im Laufe der Zeit komplexere Bewegungsmuster entwickeln. Das könnte erklären, warum die Kleinen, die auf ein Laufband gestellt werden, Schritte machen, auch wenn sie noch gar nicht gehen können.

Die Wissenschaftler schreiben in dem Fachmagazin, dass dieser Roboter ein komplettes Neurobionik-Modell dieses Systems darstellt und beweist, dass diese Art von Forschung für das Verstehen der neuropsychologischen Grundlagen des Gehens bei Menschen und Tieren von großer Bedeutung sind.

Theresa Klein, eine der Autorinnen der Studie, sagt, dass es gelungen ist, eine Gangart herzustellen, die das menschliche Gehen nur über ein einfaches Half Center, das die Hüften und eine Reihe von Reflexreaktionen der unteren Gliedmaßen kontrolliert, ermöglicht. "Die Grundlagen dafür könnten auch im Zentrum des CPGs stehen und erklären, warum Patienten nach Verletzungen der Wirbelsäule die Fähigkeit zu gehen wiedererlangen können", so Klein.

Michaela Monschein | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.arizona.edu

Weitere Berichte zu: Bein CpG Muskelsignal Roboter Roboterbeine Wirbelsäule

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Speiseröhrenkrebs einfacher erkennen
06.03.2017 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Neues Labor für die Aufbautechnik von ultradünnen Mikrosystemen
21.02.2017 | Hahn-Schickard

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen