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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
© IPS​/​TU Dort­mund

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.

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.

Interaktive Karte

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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