Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Softorthese mit Echtzeit-Bewegungserkennung stärkt den Rücken

01.03.2019

Rückenbeschwerden sind ein häufiger Grund, dass sich Arbeitnehmer in Deutschland arbeitsunfähig oder krank melden. Betroffen sind oftmals Angestellte in den Branchen Logistik, Produktion und Dienstleistung, bei denen körperlich belastende Bewegungsabläufe den Alltag prägen. Mit ErgoJack bieten Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher eine intelligente Softorthese, die Arbeitskräfte mit einer Echtzeit-Bewegungserkennung unterstützt und Erkrankungen des Rückens entgegenwirkt. Vom 1. bis 5. April 2019 wird ein Prototyp der smarten Weste auf der Hannover Messe live präsentiert (Halle 17, Stand C24).

Stundenlang steht der Schweißer gebückt über dem Anlagenbauteil – Rückenschmerzen sind bei dieser Zwangshaltung vorprogrammiert. Schlimmer noch: Übt der Mitarbeiter diese Tätigkeit über Jahre hinweg aus, ohne auf eine ergonomische Körperhaltung zu achten, sind dauerhafte Schädigungen wie vorzeitiger Rückenverschleiß keine Seltenheit.


ErgoJack in der Seitenansicht.

© Fraunhofer IPK


ErgoJack mit arretierbarem Hüftgelenk und Beinbügel unterstützt den Mitarbeiter beim Heben schwerer Lasten.

© Fraunhofer IPK

Dies gilt auch für Arbeitskräfte, die ständig schwere Gegenstände heben müssen. Mit ErgoJack haben Forscherinnen und Forscher der Berliner Fraunhofer-Institute für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK und für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM eine intelligente Softorthese entwickelt, die den Rücken entlastet und Arbeitende animiert, belastende Bewegungsabläufe ergonomisch auszuführen.

Mit dem modularen Wearable-Soft-Robotics-System wollen die Forscherteams dem Ausfallrisiko von Arbeitskäften entgegenwirken.

Echtzeit-Bewegungsanalyse unterscheidet ergonomische von unergonomischen Bewegungen

»Alleinstellungsmerkmal unserer softrobotischen Oberkörperorthese ist eine Echtzeit-Bewegungsanalyse. Eigens entwickelte Algorithmen, die auf Machine Learning und KI basieren, ermöglichen die Ergonomieanalyse.

Dadurch unterscheidet sich die Orthese von handelsüblichen Exoskeletten, also Stützrobotern, die prinzipbedingt alle – auch unergonomische Bewegungen – einfach nur kraftunterstützen und lediglich die Belastungskräfte des Trägers aus überlasteten in weniger belastete Körperareale umleiten«, sagt Dipl.-Ing. Henning Schmidt, Wissenschaftler am Fraunhofer IPK. Die Bewegungsanalyse der IPK-Orthese hingegen erkennt ergonomische und unergonomische Bewegungen.

Per Vibrationsalarm erhält der Träger in Echtzeit Feedback, wenn er Haltungen einnimmt oder Bewegungen ausführt, die gesundheitsschädlich sind.

Der Trick: In die Weste integrierte inertiale Bewegungssenoren (IMU, kurz für Inertial Measurement Unit) gleichen vorgelernte Bewegungsmuster mit der tatsächlich ausgeführten Bewegung ab und werten sie in Echtzeit aus. Dieser Vorgang dauert wenige hundert Millisekunden. Die miniaturisierten Bewegungssensoren befinden sich an den Schultern, dem Rücken und den Oberschenkeln.

Neben den Bewegungssensoren sind eine robuste, miniaturisierte Elektronik inklusive Embedded Controller sowie ein Vibrationsmodul und ein Akku in die Orthese integriert. Für die Entwicklung der miniaturisierten elektronischen Bauteile zeichnet das Fraunhofer IZM verantwortlich, während das Design des Systemlayouts, der Mensch-System-Schnittstelle, der Mechanik, der Elektronik und Software einschließlich des Echtzeitalgorithmus mit maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz am Fraunhofer IPK erfolgt.

Die Datenverarbeitung läuft direkt auf der Weste. »Die Echtzeitalgorithmik erfordert aufwendige Berechnungen und eine sehr hohe Robustheit, dennoch kommt der Anlernprozess der Arbeitskräfte mit einem sehr kleinen Bewegungstrainingsdatensatz aus«, beschreibt Schmidt eine weitere Besonderheit des Systems.

Derzeit arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IZM daran, die Elektronik und die Sensorik der Textilversion der Orthese so zu verkapseln, dass sie waschbar sind und nicht aus der Weste entnommen werden müssen.

Orthese in verschiedenen Ausführungen für alle Konfektionsgrößen verfügbar

Kunden können künftig zwischen einer rein sensorischen Textilweste und einer Variante mit Kraftunterstützung wählen. Eine weitere aktuelle Systemvariante mit Rücken- und Hüftunterstützung wurde mit einer miminal nötigen Orthesenbügel-Auflagefläche am Körper konzipiert. Durch ein arretierbares seitliches Hüftgelenk an der Weste lässt sich die Kraftübertragung vom Rücken in die Beine ein- und ausschalten. Dieser Mechanismus ermöglicht wechselnde Tätigkeiten im Stehen und Sitzen.

ErgoJack eignet sich für den Einsatz in unterschiedlichsten Branchen. Sowohl Logistiker als auch Produktionsmitarbeiter, die schwere Pakete von Paletten heben müssen oder sich bei Schweißprozessen über Stunden hinweg in einer Zwangshaltung befinden, profitieren davon, wie erfolgreiche Pilottests bei dem Automobilhersteller Ford gezeigt haben.

Die Forscherinnen und Forscher präsentieren einen Prototyp des Wearable-Soft-Robotics-Systems vom 1. bis 5. April 2019 auf der Hannover Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 17, Stand C24.

Kontakt

Claudia Engel

Leiterin Presse- und Öffentlichkeitsarbeit/ Marketing

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Pascalstraße 8 - 9
10587 Berlin

Telefon +49 30 39006-238

Fax +49 30 39006-392

Claudia Engel | Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Weitere Informationen:
https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2019/maerz/softorthese-mit-echtzeit-bewegungserkennung-staerkt-den-ruecken.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Network Manager mit Topologiedarstellung
05.04.2019 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG

nachricht Energieverteilung leicht gemacht
05.04.2019 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

Physiker der Universität Basel können erstmals zeigen, wie ein einzelnes Elektron in einem künstlichen Atom aussieht. Mithilfe einer neu entwickelten Methode sind sie in der Lage, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Raum darzustellen. Dadurch lässt sich die Kontrolle von Elektronenspins verbessern, die als kleinste Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen könnten. Die Experimente wurden in «Physical Review Letters» und die Theorie dazu in «Physical Review B» veröffentlicht.

Der Spin eines Elektrons ist ein vielversprechender Kandidat, um als kleinste Informationseinheit (Qubit) eines Quantencomputers genutzt zu werden. Diesen Spin...

Im Focus: The geometry of an electron determined for the first time

Physicists at the University of Basel are able to show for the first time how a single electron looks in an artificial atom. A newly developed method enables them to show the probability of an electron being present in a space. This allows improved control of electron spins, which could serve as the smallest information unit in a future quantum computer. The experiments were published in Physical Review Letters and the related theory in Physical Review B.

The spin of an electron is a promising candidate for use as the smallest information unit (qubit) of a quantum computer. Controlling and switching this spin or...

Im Focus: Optische Superlinsen aus Gold

Oldenburger Forscher entwickeln neues optisches Mikroskop mit extrem hoher Auflösung

Eine kegelförmige Spitze aus Gold bildet das Kernstück eines neuen, extrem leistungsfähigen optischen Mikroskops, das Oldenburger Wissenschaftler in der...

Im Focus: Impfen über die Haut – Gezielter Wirkstofftransport mit Hilfe von Nanopartikeln

Forschenden am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam ist es gelungen Nanopartikel so weiterzuentwickeln, dass sie von speziellen Zellen der menschlichen Haut aufgenommen werden können. Diese sogenannten Langerhans Zellen koordinieren die Immunantwort und alarmieren den Körper, wenn Erreger oder Tumore im Organismus auftreten. Mit dieser neuen Technologieplattform könnten nun gezielt Wirkstoffe, zum Beispiel Impfstoffe oder Medikamente, in Langerhans Zellen eingebracht werden, um eine kontrollierte Immunantwort zu erreichen.

Die Haut ist ein besonders attraktiver Ort für die Applikation vieler Medikamente, die das Immunsystem beeinflussen. Die geeigneten Zielzellen liegen in der...

Im Focus: Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs

Über Leben und Tod einer Zelle entscheidet das Anti-Tumor-Protein p53: Erkennt es Schäden im Erbgut, treibt es die Zelle in den Selbstmord. Eine neue Forschungsarbeit an der Technischen Universität München (TUM) zeigt, dass diese körpereigene Krebsabwehr nur funktioniert, wenn bestimmte Proteine, die Chaperone, dies zulassen.

Eine Krebstherapie ohne Nebenwirkungen, die gezielt nur Tumorzellen angreift – noch können Ärzte und Patienten davon nur träumen. Dabei hat die Natur ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Früherkennung 2.0: Mit Präzisionsmedizin Screeningverfahren weiterentwickeln

23.05.2019 | Veranstaltungen

Kindermediziner tagen in Leipzig

22.05.2019 | Veranstaltungen

Jubiläumskongress zur Radiologie der Zukunft

22.05.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Schub für ToCoTronics

23.05.2019 | Physik Astronomie

MiLiQuant: Quantentechnologie nutzbar machen

23.05.2019 | Physik Astronomie

Erfolgreiche Forschung zur Ausbreitung von Wellen

23.05.2019 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics