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Ein benutzer- und umgebungsangepasstes Steuerungssystem für die Zielführung roboterbasierter Gehhilfen
(2008) Graf, Birgit; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)
Gehhilfesysteme wie Rollatoren stellen eines der wichtigsten Hilfsmittel für den Erhalt der Mobilität und der damit verbundenen Selbstständigkeit der betroffenen Personen dar. Konventionelle Gehhilfen sind dafür jedoch oftmals nicht ausreichend. Neben einer hohen Zahl von Unfällen, die in Verbindung mit Gehhilfen jährlich auftreten, müssen viele mobilitätseingeschränkte Personen aufgrund ihrer Beschwerden beim Gehen mit dem Rollator aus Sicherheitsgründen zusätzlich von einer Pflegekraft begleitet werden oder sogar ganz auf das selbstständige Gehen verzichten. Eine mit Robotertechnologie ausgestattete Gehhilfe, die in der Lage ist, ihre Umgebung wahrzunehmen und den Benutzer sicher zum gewünschten Ziel zu führen, die dabei auf die speziellen Eigenschaften und Fähigkeiten des Benutzers eingeht und diese während der Fahrt berücksichtigt, kann die Selbstständigkeit älterer und behinderter Menschen weiter fördern und erhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Steuerungssystem für die Zielführung roboterbasierter Gehhilfen zu gewinnen, das • seine Umgebung wahrnimmt und den Weg zum Ziel entsprechend plant und anpasst, • an die Fähigkeiten und Bedürfnisse eines Benutzers angepasst werden kann und • das Fahrverhalten der Gehhilfe in Echtzeit an die Bewegung des Benutzers anpasst, so dass der Benutzer immer sicher gestützt wird. Die Anpassung der Bewegungsrichtung der roboterbasierten Gehhilfe an die Benutzereingaben und die Umgebung wird mittels der erweiterten Methode elastischer Bänder, die für diese Aufgabe speziell weiterentwickelt wurde, realisiert. Neben der automatischen Anpassung des Bewegungspfads zur Hindernisumfahrung können bei Divergenzen zwischen der geplanten und der vom Benutzer vorgegebenen Fahrtrichtung verschiedene Arten von Bahnmodifikationen aktiviert werden. Die Auswahl einer geeigneten Bahnmodifikation erfolgt anhand der vom Benutzer vorgegebenen Bewegungsrichtung und der in der Nähe des Roboters erkannten Hindernisse. Das benutzer- und umgebungsangepasste Steuerungssystem wurde auf dem mobilen Roboterassistenten Care-O-bot® II implementiert und getestet. Zum Nachweis der Anwendbarkeit des Steuerungssystems wurde Care-O-bot® II in einem Seniorenheim in Betrieb genommen und durch mehrere Bewohner des Heims, die auch im täglichen Leben eine Gehhilfe benutzen, getestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass das Steuerungssystem die an es gestellten Anforderungen erfüllt.