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 Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt
25.05.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Nanopartikel aus Kläranlagen - vorläufige Entwarnung
02.05.2018 | Universität Siegen

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: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Phänomene im magnetischen Nanokosmos

22.06.2018 | Physik Astronomie

Roboter zeichnet Skizzen von Messebesuchern

22.06.2018 | Messenachrichten

Wärmestrahlung bei kleinsten Teilchen

22.06.2018 | Physik Astronomie

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