Medizintechnik: Rollstuhlroboter erklimmt erstmals Treppen

MeBot Roboter mit drei Radeinheiten / HERL Foto: Michael Lain MeBot

Kloten – Mit dem MeBot hat das Human Engineering Research Lab (HERL) aus Pittsburgh den ersten Rollstuhlroboter entwickelt, der selbstständig Treppen und Bordsteine überwinden kann. Die dafür unterstützende Radarmesstechnik hat das Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) integriert. Beim 1. Cybathlon der Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich am 8. Oktober in Kloten, Schweiz, tritt der Prototyp gegen andere Systeme an.

Treppen oder Bordsteine stellen für Rollstuhlfahrer derzeit noch ein großes Problem dar. Selbst modernste Anwendungen können solche Hindernisse nicht automatisch überwinden. Stattdessen sind die Patienten auf Hilfe angewiesen, müssen Rampen einsetzen oder viel Schwung holen. „Letzteres ist für die Betroffenen besonders gefährlich, da sie leicht aus dem Rollstuhl fallen, sich verletzen oder von einem Auto erfasst werden können“, kritisiert Rory Cooper, Leiter des HERL.

Der Rollstuhl überwindet Hindernisse wie eine Raupe
Der MeBot überwindet Treppen und Bordsteinkanten automatisch. Die Basis bildet ein Untersatz aus sechs Rädern, die paarweise angeordnet sind. Die mittlere, größere Radeinheit ist für das Fahren zuständig, die vordere und hintere steuert den Rollstuhl. Alle drei Radpaare können sich voneinander losgelöst in horizontale und vertikale Richtung bewegen. Sobald der Roboter ein Hindernis erkennt, fährt das erste Radpaar aus und hebt das Fahrzeug an. Anschließend rückt die mittlere Einheit selbstständig nach und hievt den Rollstuhl über die Kante. Zuletzt wird das hintere Radpaar nachgezogen. „Mit diesem Mechanismus kann das System – ähnlich wie eine Raupe – Hindernisse stückweise erklimmen“, informiert Cooper.

Radmodul mit Radarmesstechnik /Fraunhofer IPA, Rainer Bez

Objekterkennung bei jedem Wetter
Das Team um Bernhard Kleiner, Gruppenleiter „Bewegungserfassung und Sensorfunktion“, integrierte ein Radarmodul, das Objekte erkennt und den Automatismus zum Überwinden aktiviert. Dafür sendet das System Strahlen aus, die die Treppe oder den Bordstein geometrisch vermessen. „Wir haben uns für Radarmesstechnik entschieden, weil sie im Gegensatz zu Laser oder Infrarot resistent gegenüber Umwelteinflüssen ist. Regen, Kälte, Nebel oder Feuchtigkeit sind also kein Problem“, erklärt Kleiner. Mit diesen Eigenschaften sind Radarsysteme für viele industrielle Anwendungen einsetzbar. Die IPA-Wissenschaftler haben schon eine Menschdetektion für Roboter oder Industrie-4.0-Technologien realisiert.

Erster Prototyp im Test
Beim Cybathlon der ETH Zürich muss MeBot nicht nur Treppen steigen. Der anspruchsvolle Parcours bringt sechs Hindernisse mit sich, darunter auch schmale Türen, ein Slalom oder Rampen. Bis die Innovation in der Praxis eingesetzt werden kann, dauert es noch einige Jahre. „Unsere Kollegen vom HERL haben einen ersten Prototyp realisiert, den es nun weiter zu testen und schneller zu machen gilt“, so der Wissenschaftler.

Der MeBot ist nicht die einzige Innovation, die das Fraunhofer IPA und das HERL gemeinsam umgesetzt haben. Die kombinierte Expertise zu Rollstuhltechnologien und Antriebs- und Sensorkonzepte führte auch schon zu einem pneumatisch angetriebenen Rollstuhl. © EB/gie/aerzteblatt.de