„Wir entwickeln ein Exoskelett fürs Treppensteigen“
15. Juli 2020
Doktoranden Max Böhme und Felix Weiske im Portrait von „Dr. Who? – Promovieren an der HTWK Leipzig“
Viele Menschen haben im fortschreitenden Alter Probleme mit dem Treppensteigen. Ihnen wollen Max Böhme und Felix Weiske mit ihrer Forschung helfen. Gemeinsam entwickeln sie ein Exoskelett, das Menschen mit Maschinenkraft und künstlicher Intelligenz dabei unterstützt, Treppen hinaufzugelangen. Wie das Ganze funktioniert, erklären die beiden im Video.
Während herkömmliche Aufzüge und Treppenlifte die Restmobilität von bewegungseingeschränkten Seniorinnen und Senioren substituieren und letztendlich zu einer sukzessiven Verschlechterung des Gesundheitszustandes beitragen, können Bewegungsunterstützungssysteme die Restmobilität der nutzenden Personen erhalten und so auch zu einer besseren Lebensqualität beitragen. Das von Böhme mitentwickelte Exoskelette soll älteren Menschen in Zukunft in ihrer häuslichen Umgebung das Überwinden von Treppen erleichtern.
Sicheres, intelligentes Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung
Böhme erforschte von 2016 bis 2019 als Mitglied der interdisziplinären Forschungsgruppe „DemoS -Systemlösungen zur Gestaltung des Demographie- und Strukturwandels“ minimal aktuierte Bewegungsunterstützungssysteme, sogenannte Exoskelette. Von 2019 bis 2020 wurden in die Entwicklung des neuen Exoskeletts auch die zukünftige Zielgruppe mit einbezogen. Dazu wurde der Prototyp (Demonstrator) im Rahmen einer interaktiven Werkstatt Seniorinnen und Senioren in Köln, Leipzig, Berlin und Essen vorgestellt. Interessierte durften den Prototyp live ausprobieren und bewerten. Das Feedback der testenden Personen floss anschließend in die Weiterentwicklung und Optimierung ein.
Für seine Dissertation konstruierte Böhme dann basierend auf dem Feedback einen zweiten Demonstrator, den er abschließend in seiner Arbeit im Biomechaniklabor der Universität Leipzig testete. Für die Auswertung der Ergebnisse hat Böhme in Kooperation mit einem Forscher der Politecnico di Torino (Italien) und Forschern der Aalborg University (Dänemark) ein Schnittstellenmodell entwickelt. Dieses Schnittstellenmodell ermöglicht die Anbindung von modellierten Exoskeletten an ein muskuloskelettales Menschmodell, womit sich auch Schnittstellenkräfte berechnen lassen.
Das Funktionsprinzip des seniorengerechten Exoskeletts
Beim seniorengerechten Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung werden die Kniegelenke, da wo in der Regel der höchste Kraftmangel auftritt, in ihrer Bewegung durch eine spezielle Antriebstechnik unterstützt. Mit Hilfe von Sensorik und intelligenter Regelung liefern die Antriebe in jedem Zustand die fehlende Kraft. Der erforderliche Unterstützungsbedarf wurde in umfangreichen, vorhergehenden biomechanischen Studien mit einer eigens entwickelten Methode erfasst.
Forschung für mehr Barrierefreiheit
„Ich bin mir sicher, dass wir in den nächsten Jahren vermehrt diverse Exoskelette im Alltag nutzen können. Durch diese Art der Bewegungsunterstützung könnten nicht nur Senioren Treppen wieder selbstständig überwinden, auch körperlich anstrengende Arbeitsaufgaben können durch Exoskelette erleichtert werden. Es freut mich, dass ich in diesem Themenfeld einen Beitrag leisten konnte, der nun direkt von anderen Forschungs- und Entwicklungsteams genutzt werden kann.“, betont der frisch gebackene Dr.-Ing. Max Böhme.
Videoreihe „Dr. Who? – Promovieren an der HTWK Leipzig“
In dieser Videoreihe stellen sich Doktoranden der HTWK Leipzig und ihre Forschungsprojekte vor und geben facettenreiche Einblicke in das Promovieren an einer Hochschule für Angewandte Wissenschaften. Wir haben sie gefragt, an welchem Thema sie forschen und was sie dabei antreibt.
DIe Videoreihe Dr. Who wird im Projekt Saxony⁵ aus Mitteln des Bund-Länder-Programms „Innovative Hochschule“ gefördert.
Selbst Interesse an einer Promotion?
Ausführliche Informationen zum Thema Promovieren an der HTWK Leipzig bietet unser Graduiertenzentrum (GradZ).
Alle Videos aus der Reihe „Dr. Who? – Promovieren an der HTWK Leipzig“
Das Team hinter Dr. Who
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