Gedankengesteuerte Robotertechnik – Gelähmter kickt den ersten Ball der Fußball-Weltmeisterschaft

Roboteranzug lässt Gelähmte gehen
Ein querschnittsgelähmter Mann ging gestern Abend über den Fußballplatz der WM-Arena in São Paulo, kickte mithilfe eines roboterartigen „Exoskeletts“ gegen einen Ball und eröffnete so die Fußball-WM 2014 © bigBonsai + LenteVivaFilmes

Die Fußball-WM in Brasilien begann mit einer medizinischen Sensation. Ein querschnittsgelähmter Mann kickte mithilfe eines hochmodernen Robotergestells den ersten Ball der Weltmeisterschaft. Das von einem internationalen Forscherteam entwickelte „Exoskelett“ sieht aus wie der Anzug eines Comic-Helden und wird allein mit den Gedanken des Trägers gesteuert.

Der junge Mann wirkte ein bisschen wie aus einem Superhelden-Comic. Vor den Augen eines Milliardenpublikums stand er am Spielfeldrand der Arena Corinthians – dem WM-Stadion in São Paulo – und eröffnete mit einem beherzten Kick gegen einen bereitliegenden Ball die Fußball-WM 2014 in Brasilien. Dieser Moment ist besonders, weil der junge Mann querschnittsgelähmt und eigentlich an einen Rollstuhl gefesselt ist. Das Laufen ermöglichte ihm ein neu entwickelter, futuristisch erscheinender Roboteranzug – das sogenannte „Exoskelett“ –, mit dem Gelähmte wieder gehen können.

Die mannshohe Konstruktion des „Exoskeletts“ – entwickelt von Wissenschaftlern des „Walk-Again-Projekts“ im Zuge einer einmaligen Zusammenarbeit internationaler Forschungseinrichtungen – ist ein zusammenhängendes Modul verschiedener technischer Komponenten und umfasst den Körper wie ein Gerüst. Je nach den körperlichen Anforderungen des Trägers wiegt der Anzug zwischen 60 und 70 Kilogramm, doch spürbar ist dieses Gewicht nach Aussagen der beteiligten Wissenschaftler nicht. Der Anzug ist selbsttragend und verfügt aufgrund hochsensibler Motoren über die zur Stabilisierung nötige Kraft sowie über die Fähigkeit, das Gleichgewicht der Konstruktion auszubalancieren. Der Patient bestimmt lediglich „den Anfang und das Ende der jeweiligen Bewegung“, erklärt Projektleiter Professor Miguel Nicolelis.  

Roboteranzug lässt Gelähmte gehen
Professor Miguel Nicolelis ist der Leiter des „Walk-Again-Projekt“. Unter seiner Federführung entwickelte ein internationales Team aus 156 Forschern den futuristischen Roboteranzug „Exoskelett“© bigBonsai + LenteVivaFilmes
 

Technik, die Menschen mit ihren Gedanken steuern

Gesteuert wird die ganze Konstruktion über synchrone Messungen der elektrischen Gehirnströme des Trägers. Der Roboteranzug ist in der Lage, auf diese Weise zu erkennen, ob der in ihm steckende Mensch einen Fußball kicken oder nur einen einfachen Schritt nach vorne machen möchte. Damit diese Bewegungsabläufe von den Gelähmten gespürt werden können – was wiederum als sensorische Rückmeldung wichtig ist, um motorische Vorgänge über die reinen Gedanken zu steuern – entwickelte das aus 156 Forschern bestehende Team für das „Exoskelett“ eine Art künstliche Haut. Diese ist mit Sensoren und Aktuatoren ausgestattet, erkennt Berührungen – zum Beispiel das Aufsetzen eines Fußes auf den Boden –, bezieht die Beschaffenheit des Untergrunds in die Echtzeitberechnung der motorischen Abläufe der Robotik mit ein und gibt dem Träger eine haptische Rückmeldung über die jeweilige Bewegung.

Damit aber gelähmte Menschen mithilfe eines bewegungssteuernden Roboteranzugs wieder gehen können, sind „nicht nur die Sensoren wichtig, sondern auch die Intelligenz der Sensorik“, erklärt Professor Gordon Cheng vom Institut für Kognitive Systeme der Technischen Universität München (TUM) und führender Kopf bei der Entwicklung des „Exoskeletts“. Die von Cheng und seinen Kollegen entwickelte Sensortechnik kann deswegen nicht nur Tastkontakte, Berührungsnähe, Druck, Vibrationen und Temperaturunterschiede erfassen, sondern diese Werte auch im Sinne einer koordinierten Bewegung innerhalb eines dreidimensionalen Raumes motorisch umsetzen. Auf diese Weise sei eine sichere und präzise Interaktion zwischen Mensch und Maschine überhaupt erst möglich.

Roboteranzug lässt Gelähmte gehen
Ein internationales Forscherteam lässt Gelähmte wieder gehen. Das in einer einmaligen Forschungszusammenarbeit entwickelte „Exoskelett“ steuern die Träger über reine Gedankenkraft© bigBonsai + LenteVivaFilmes
 

Dem menschlichen Gehirn sind nur wenig Grenzen gesetzt

Dennoch ist die gedankliche Steuerung einer komplexen Konstruktion wie des ,,Exoskeletts" nicht trotz, sondern wegen der vielen technischen Einzelkomponenten eine große Herausforderung für das menschliche Gehirn. Doch Professor Cheng war sich sicher, dass dem Menschen bei der kognitiven Adaption motorisch-technischer Herausforderungen nur wenig Grenzen gesetzt sind. Nach Meinung des Wissenschaftlers ist das ,,menschliche Gehirn sehr anpassungsfähig, wenn es darum geht, körperliche Fähigkeiten durch die Verwendung von Werkzeugen zu erweitern.“ Die Einstellung der menschlichen Kognition auf technische Hilfsmittel begann einst mit der Verwendung des Faustkeils, ging über die selbstverständliche Fortbewegung mit motorisierten Fahrzeugen und gipfelt nun in der Steuerung eines Roboteranzugs mit reiner Gedankenkraft. Cheng betont, dass aus wissenschaftlicher Sicht kein Zweifel daran besteht, dass das menschliche Gehirn in der Lage ist, „einen gelähmten Körper zu befreien und Gelähmte mittels eines externen Körpergerüsts wieder gehen zu lassen.“

Hamburg, 13. Juni 2014

Das könnte Sie auch interessieren
Themen
Copyright 2018 praxisvita.de. All rights reserved.