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 Biophotonische Innovationen auf der LASER World of PHOTONICS 2017
26.06.2017 | Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V.

nachricht Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten
26.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie