Rehabilitationsroboter

Rehabilitationsroboter, jede automatisch betriebene Maschine, die die Bewegung von Personen mit eingeschränkter körperlicher Funktionsfähigkeit verbessern soll.

Es gibt zwei Haupttypen von Rehabilitationsrobotern. Der erste Typ ist ein Hilfsroboter, der verlorene Gliedmaßenbewegungen ersetzt. Ein Beispiel ist der Manus ARM (Assistive Robot Manipulator), ein am Rollstuhl montierter Roboterarm, der über einen Kinnschalter oder ein anderes Eingabegerät gesteuert wird. Dieser Vorgang wird als Telemanipulation bezeichnet und ähnelt dem eines Astronauten, der den Roboterarm eines Raumfahrzeugs vom Cockpit des Raumfahrzeugs aus steuert. Angetriebene Rollstühle sind ein weiteres Beispiel für teleoperierte Hilfsroboter.

Der zweite Typ eines Rehabilitationsroboters ist ein Therapieroboter, der manchmal als Rehabilitator bezeichnet wird. Untersuchungen in den Neurowissenschaften haben gezeigt, dass Gehirn und Rückenmark eine bemerkenswerte Fähigkeit behalten, sich auch nach einer Verletzung durch geübte Bewegungen anzupassen. Therapieroboter sind Maschinen oder Werkzeuge für Rehabilitationstherapeuten, mit denen Patienten mit Hilfe des Roboters Übungsbewegungen ausführen können. Der erste auf diese Weise verwendete Roboter, MIT-Manus, half Schlaganfallpatienten, über eine Tischplatte zu gelangen, wenn sie die Aufgabe nicht selbst ausführen konnten. Patienten, die vom Roboter eine zusätzliche Therapie erhielten, verbesserten die Geschwindigkeit ihrer Armbewegungswiederherstellung. Ein anderer Therapieroboter, der Lokomat, trägt das Gewicht einer Person und bewegt die Beine in einem Laufmuster über ein sich bewegendes Laufband, mit dem Ziel, die Person für das Gehen nach einer Rückenmarksverletzung oder einem Schlaganfall neu zu trainieren.

Funktionseinschränkungen und hohe Kosten haben die Verfügbarkeit von Rehabilitationsrobotern eingeschränkt. Darüber hinaus ist das Teleoperieren eines Roboterarms, um eine Flasche Wasser aufzunehmen und zum Mund zu bringen, zeitaufwändig und erfordert einen teuren Roboter. Um dieses Problem zu lösen, haben Ingenieure daran gearbeitet, Roboterarme in Rollstühlen intelligenter zu gestalten. Das Verstehen von Sprachbefehlen durch Roboter, das Erkennen von Objekten und das agile Manipulieren von Objekten ist ein wichtiger Fortschritt in der Robotik im Allgemeinen. Fortschritte in den Neurowissenschaften werden die Entwicklung von Rehabilitationsrobotern erheblich vorantreiben, indem die Implantation von Computerchips direkt in das Gehirn ermöglicht wird, sodass ein Benutzer lediglich einen Befehl „denken“ muss und der Roboter dies tun wird. Forscher haben gezeigt, dass Affen darauf trainiert werden können, einen Roboterarm auf diese Weise zu bewegen - allein durch Gedanken.

Der wichtigste einschränkende Faktor bei der Entwicklung von Rehabilitationsrobotern ist, dass die Forscher nicht genau wissen, was geschehen muss, damit sich das Nervensystem anpassen kann, um eine körperliche Beeinträchtigung zu überwinden. Harte Arbeit des Patienten ist wichtig, aber was soll der Roboter tun? Forscher entwickeln Rehabilitationsroboter, die die Bewegung unterstützen, Bewegungen widerstehen, wenn sie nicht koordiniert sind, oder sogar Bewegungen unkoordinierter machen, um das Nervensystem zur Anpassung zu verleiten. Bei der Entwicklung von Roboter-Exoskeletten, bei denen es sich um leichte tragbare Geräte handelt, die die Bewegung der Gliedmaßen unterstützen, wurden Fortschritte erzielt. Andere Arten von Rehabilitationsrobotern könnten eine Rolle bei der Unterstützung des Nervensystems bei der Regeneration geeigneter neuronaler Verbindungen nach Stammzellen- und anderen medizinischen Behandlungen spielen.