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Challenger

Ent­wick­lung eines virtuell- und robotergestützten Therapieplatzes

Challenger Logo © IPS​/​TU Dort­mund
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Problemstellung

Im Rehabilitationsprozess stellt die Therapieintensität ergo- und physiotherapeutischer Maß­nahmen einen ganz ent­schei­den­den Faktor für den Therapieerfolg dar. Die Therapieeinheiten sollten, angepasst an die Bedürfnisse und das jeweilige Leistungsvermögen des Patienten, so lang wie mög­lich sein und so oft wie mög­lich statt­finden. Da allein aufgrund der demographischen Ent­wick­lung ein zunehmender Bedarf an rehabilitativer Ver­sor­gung zu erwarten ist, die verfügbaren Ressourcen aber schon jetzt nicht ausreichen, stellt der Ein­satz von tech­nisch­en Systemen, die vor allem die zeitliche Ent­las­tung des therapeutischen Personals zum Zweck haben, eine äußert wünschenswerte Maßnahme zur Ver­bes­se­rung des therapeutischen Angebots dar. Insbesondere bei Ein­schrän­kungen der Beweglichkeit der oberen Extremitäten und im Bereich neurologisch bedingter Ein­schrän­kungen des Gesichtsfeldes sind Anwendungsszenarien denkbar, in denen der Patient zwar unter Supervision des Therapeuten, aber doch autonom im Zeitablauf und der Intensität der Übungen an ei­nem sensor-, virtuell- und robotergestützten Therapieplatz trainiert. Die Vorteile eines solchen Therapieplatzes bestehen in einer möglichen Feinabstufung der Schwierigkeitsgrade einer Übung, der beliebigen Wiederholbarkeit von Übungen, der unmittelbaren Sichtbarkeit von Erfolg oder Misserfolg durch Feedback, der kontinuierlichen und automatischen Dokumentation des Therapieverlaufs und schließlich der Erhöhung der Motivation des Patienten bei ent­sprech­en­der Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktionsprozesse durch attraktive und benutzerfreundliche Schnittstellen.

Zielsetzung

Das Projektziel ist die Ent­wick­lung eines sensor-, virtuell- und robotergestützten Therapieplatzes zur Behandlung von Bewegungsstörungen der oberen Extremitäten. Zusätzlich soll ein Teilsystem des Arbeitsplatzes auch zur Therapie von Gesichtsfeldausfällen genutzt wer­den kön­nen. Die wesentlichen Komponenten des Arbeitsplatzes sind:

  • Sensorische Erfassung der Armbewegungen des Patienten, sowie die Messung der Muskelaktivität
  • Virtual Reality Umgebung zur Bewegungsvorgabe und Über­la­ge­rung der tatsächlichen Bewegung als Feedback
  • Robotik zur Bereitstellung von statischen und dy­na­misch­en Greifzielen zur Therapiedurchführung
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Darüber hinaus sollen fortlaufen personen- und therapiebezogene Daten aufgezeichnet wer­den, um den Therapieverlauf zu dokumentieren und be­wer­ten zu kön­nen. Außerdem kön­nen anhand der Daten not­wen­dige Anpassungen der Therapieübungen erfolgen.

Das Institut für Pro­duk­tions­sys­te­me befasst sich mit der Ent­wick­lung der HMI sowie der steuerungstechnischen Komponenten. Hierbei sollen aus Patientensicht reale Tätigkeiten Wirklichkeitsnah nachgebildet wer­den. Im Kern bedeutet dies, die phy­si­ka­lischen Ei­gen­schaf­ten der Greifobjekte in der Steuerung nachzubilden und eine fließende Einbindung in die VR-Umgebung sicherzustellen. Zusätzlich könnte die Griffsicherheit sensorisch erfasst wer­den, um auch die Feinmotorik anzusprechen. Selbst komplexe Abläufe könnten auf diese Weise realitätsnah trainiert wer­den und Fortschritte im Therapieverlauf ließen sich direkter auf den Alltag übertragen. Um die Einstiegshürden gering zu halten, wird die Verwendung von Komponenten aus dem Bereich Unterhaltungselektronik anstatt industrieller Produkte angestrebt.

Vorgehensweise

Die angestrebten For­schungs­er­geb­nis­se wer­den im Rah­men von 12 Arbeitspaketen erarbeitetet. Diese implementieren sukzessive die einzelnen Komponenten des Therapieplatzes, dessen Ar­chi­tek­tur in der Abbildung dargestellt ist.

Forschungs- und Entwicklungspartner

ROBOT-TECHNOLOGY GmbH

CONTEMPLAS GmbH

Klinik für Physikalische Medizin und Rehabilitation der Uni­ver­si­tät München (PMR)

Förderhinweis

Das ZIM-Vorhaben Challenger wird über die AiF im Rah­men des Pro­gramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deut­schen Bundestages ge­för­dert.

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

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Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

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