Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bewegungskontrollsysteme - Dem menschlichen Bewegungsmuster auf der Spur

14.05.2012
16. bis 18. Mai 2012
ORTHOPÄDIE + REHA-TECHNIK
2012
Messe Leipzig
Halle 1 | Stand C 34

• Entwicklung intelligenter Steuerungs-Strategien für Prothesen und Orthesen

• Interdisziplinäre Auslegungskompetenz für Antriebssysteme und modulare Software für die Bewegungserfassung und Bewegungssteuerung

• Inertiale und optische Bewegungsmessung am Menschen

• Biosignalaufnahme und Auswertung zur Echtzeit-Steuerung in der Orthopädietechnik


Die Detektion und die Nachbildung von Bewegungsmustern beim natürlichen Bewegungsablauf des Menschen steht im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten des Fraunhofer IPA im Bereich »Bewegungskontrollsysteme«. Mit ihrem spezifischen Umsetzungs-Knowhow, welches beispielsweise in Dynamik-Tests von Prothesen und Orthesen erarbeitet wird, sind die IPA-Forscher in der Lage, Prototypen von der Konzeptionsphase bis hin zur Hardware-Realisierung für den Kunden aufzubauen. »Das Interessante an unseren Forschungsergebnissen ist ihre vielfältige Verwendbarkeit«, erklärt der Leiter des Bereichs »Bewegungskontrollsysteme« Dipl.-Ing. Bernhard Budaker. »Unsere Forschungserkenntnisse liefern sowohl für die Orthesen- und Prothesenforschung wichtige Schlüsseltechnologien wie auch für andere industrielle Disziplinen«.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Technologie- und Methodenentwicklung in den Bereichen der Multi-Sensor-Bewegungserfassung, der Sensorfusion und der Echtzeit-Mustererkennung, mit Innovationen wie das elektronische Kniestabiliäts-Messsystem und die EMG basierte Erkennung von Willkürsignalen im Prothesenschaft.

Entwicklung intelligenter Steuerungen für Prothesen und Orthesen
Auf dem Orthopädietechnikmarkt gewinnen elektrische bzw. elektronisch gesteuerte Prothesen und Orthesen zunehmend an Bedeutung. Sie sind an Umweltbedingungen angepasst, elektronisch kontrolliert und gesteuert. Ihre Steuerungen sind durch intelligente Methoden der Datenfusion auf den zeitlichen Ablauf des Gangzyklus abgestimmt und berücksichtigen darüber hinaus die Topographie des zu betretenden Geländes. Die Gewinnung der Informationen für diese Steuerungs- und Regelungssysteme erfolgt über verschiedenartige Sensoren, deren Daten miteinander zu einem Gesamtbild kombiniert und verbunden werden. Dank eines umfangreich ausgestatteten Ganglabors vor Ort können die Systeme direkt getestet werden.

Die Sensortechnik kommt in unterschiedlichsten Anwendungsfeldern wie zum Beispiel bei der Personenüberwachung oder der Steuerung von Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Dabei ist nach wie vor die Detektion der Muster, die Erfassung und Kopplung der Sensordaten und deren Auswertung die größte Herausforderung. In der Regel sind die auf die Problemstellung individuell zugeschnittene Algorithmen der Schlüssel zum Erfolg. Neben referenzbasierten Technologien arbeiten die IPA-Forscher häufig mit Inertialsensoren, die eine kostengünstige Alternative beziehungsweise Ergänzung bieten. Das inertiale Messsystem erfasst die Drehraten und die Beschleunigungen eines Körpers und zeichnet diese Daten mit den Messwerten weiterer Sensoren auf. So sind sowohl eine spätere Analyse und ein Postprocessing wie auch eine Echtzeitanwendung möglich.

Neben der Sensortechnik liegt ein weiterer Schwerpunkt der IPA-Forscher in der verbesserten Verarbeitung gewonnener Daten. Dazu wurde von ihnen ein plattformunabhängiger und portabler Softwarebaukasten entwickelt, der kontinuierlich mit den neuen Erkenntnissen und Methoden aus den laufenden Forschungsarbeiten erweitert wird. Dabei ist der Baukasten so flexibel ausgelegt, dass Zustandsschätz- und Analysemethoden ständig berücksichtigt und in die Software eingearbeitet werden können. Als Zielsysteme für den Baukasten stehen MS Windows (Win32), Linux, Windows Mobile und embedded Linux zur Verfügung.

Inertiale Navigation im Bereich der Sensorfusion
Im Bereich der Sensorfusion gehen die IPA-Forscher einen ganz eigenen Weg: Seit Jahren arbeiten sie erfolgreich an einem Fusionskonzept von Inertialsensorik (INS) und optischer Sensorik mittels einer Kamera. Die Sensorfusion beinhaltet das Zusammenführen und Kombinieren verschiedener Sensorsignale zu einem Gesamtbild. Die Kamera-Bilddaten werden zur optischen Bewegungsmessung und -analyse herangezogen. Die inertialen Messdaten finden in der Bildverarbeitung Verwendung. Damit entsteht ein gegenseitig gekoppeltes Sensorfusionssystem, das alle Vorteile der jeweiligen Einzelsysteme auf sich vereint. Eine Entwicklung, die unter anderem bei der Lokalisierung von mobilen Fahrzeugen, bei der Positionierung von Roboterarmen im Raum oder bei der Erfassung von Eigenbewegungen von Flugzeugen sinnvoll zum Einsatz kommen kann.

Biosignalaufnahme in der Orthopädietechnik
Der menschliche Körper nutzt natürliche Biosignale zur Steuerung des Körpers. Vor diesem Hintergrund arbeiten die IPA-Forscher zusammen mit Partnern aus der Orthopädietechnik an der Biosignalaufnahme und an der Biosignalbearbeitung, mit dem Ziel, Willkürsteuerungen von Prothesen zu entwickeln. Die integrierte Mikroprozessor-Steuerung soll bei Prothesenträgern durch Aufnahme und Umsetzung ihrer Biosignale realitätsnahe Bewegungsabläufe ermöglichen. Mit dieser innovativen Prothesensteuerung können Hindernisse rechtzeitig erkannt, die Sturzgefahr reduziert und damit Sicherheit und Komfort der Prothesenträger im Alltag erhöht werden.

Antriebe und Antriebssysteme im Fokus der Orthopädietechnik
Aktiv angetriebene Orthesen und Prothesen mit dem Fokus auf innovative elektrische- und elektronische Antriebssysteme sind derzeit Gegenstand vieler Forschungsprojekte und Weiterentwicklungen im Bereich Orthopädie und Reha. Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IPA Modelle und Konzepte bis hin zu kompletten Produktlösungen im Bereich von elektrischen Antriebssystemen. Sein Know-how in den Bereichen Kinetik, Kinematik und Systemmodellierung ist eine wichtige Voraussetzung für die Auslegung von kompletten Antriebssystemen für medizinische wie auch industrielle Anwendungen. Der Einsatz solcher Antriebssysteme geht weit über den Bereich Orthesen- und Prothesentechnik hinaus. So kann das Fraunhofer IPA eine ganze Projektpalette von der Entwicklung neuer aktiver Prothesensysteme bis hin zur Entwicklung angetriebenen Rollstühle abdecken.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Bernhard Budaker | Telefon +49 711 970-3653 | bernhard.budaker@ipa.fraunhofer.de

Dr. med. Urs Schneider | Telefon +49 711 970-3630 | urs.schneider@ipa.fraunhofer.de

Hubert Grosser | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ot-leipzig.de/
http://www.ipa.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Effizienz steigern, Kosten senken!
17.08.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Maßgeschneiderte Lösungen für APos-Maschinen: Kamerasystem Keyence CV-X100
11.08.2017 | Heun Funkenerosion GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten