Aktuelle Forschungsprojekte

HapticWalker I & II:

• Klinische Evaluation HapticWalker I
  (High-Performance Prototyp)

• Entwicklung HapticWalker II
  (Gerät für breiten klinischen Einsatz)

• Haptische Regelungsverfahren und Biofeedback

• On-line Meßdatenanalyse für biomechanische Untersuchungen während der Reha-Therapie

Weitere Projekte:

• Neuartiges Motion Capturing für Schlaganfallpatienten
• Neue Rehabilitationsroboter
• Intelligente Mobilitätshilfen

Projektfinanzierung / Sponsoren

Projektfinanzierung:

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

• Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

• Fraunhofer-Gesellschaft (FhG)
• Technische Universität Berlin (TU Berlin)

Sponsoren:

• BoschRexroth AG, Lohr

• Liko GmbH, Berlin
• Reha-Stim, Berlin
• zebris Medical GmbH, Isny

Konferenzen / Netzwerke

Konferenzen / Netzwerke

Die Forschungsgruppe Rehabilitationsrobotik ist maßgeblich an der Organisation von Konferenzen und Netzwerken zum Thema Rehabilitationstechnologie beteiligt. u.a.:

• AG Rehabilitationstechnologie im Zentrum für innovative Gesundheitstechnologie (ZiG) der TU Berlin (Gründungsmitglied und Vorsitz zusammen mit Prof. Dr.-Ing. M. Kraft, FG Medizintechnik, TU Berlin)
  
• Mitorganisation der regelmässigen Konferenz "Technically Assisted Rehabilitation (TAR)" im Fraunhofer IPK (erste deutsche und europäische Rehabilitationstechnologie-Fachkonferenz)

Weiherhin beteiligt sich die Forschungsgruppe an nationalen und internationalen Fachtagungen zum Thema, u.a.:

• Biomedizinische Technik (BMT) der DGBMT

• Automatisierungstechnische Verfahren für die Medizin (AUTOMED) von VDI/DGBMT

• IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR)

• IEEE Engineering in Medicine and Biology Conference (EMBC)
• IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)
• Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurologische Rehabilitation (DGNR)
• Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Neurotraumatologie und Klinische Neurorehabilitation (DGNKN)

Rehabilitationsrobotik and Fraunhofer IPK und TU Berlin

Die Erforschung und Entwicklung innovativer Lösungen für die Rehabilitationstechnologie und -robotik sowie die Gründung der eigenständigen Forschungsgruppe Rehabilitationsrobotik entstanden aus den seit Mitte der 1980er Jahre am Fraunhofer IPK bestehenden Forschungsschwerpunkten Robotik, Kraft- & Kontaktregelung sowie Mensch-Roboter-Interaktion.

Rehabilitationstechnologie und -robotik ist eines der Haupt- forschungsgebiete innerhalb des strategischen Forschungs- schwerpunkts Humanzentrierte Automatisierung des Bereichs Automatisierungstechnik (AUT) des Fraunhofer IPK und des Fachgebiets Industrielle Automatisierungstechnik (IAUT) des Fachbereichs Maschinenbau der Technischen Universität Berlin. Die gemeinsame Forschungsgruppe Rehabilitationsrobotik befindet sich im Produktionstechnischen Zentrum (PTZ) Berlin.

Das erste Forschungsprojekt in diesem Gebiet begann am Fraunhofer IPK bereits Ende der 1990er Jahre. Damals begann auch die enge Kooperation mit führenden klinischen Forschern der Rehabilitationsmedizin (Ärzte und Therapeuten) aus der Abt. Neurologische Rehabilitation der Charité Universitätsmedizin Berlin.

Ziel der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung technischer Assistenzsysteme, die es behinderten Menschen ermöglichen die eigenständige Mobilität zu bewahren oder diese nach einer Erkrankung wiederzuerlangen, da dies die entscheidende Basis zur aktiven Teilnahme am Gesellschafts- und Berufsleben ist. Die Zahl mobilitätsbehinderter Menschen steigt kontinuierlich mit der demographischen Entwicklung, so daß für die kommenden Jahrzehnte eine stark wachsende Zahl Betroffener prognostiziert wird.

Eines der aktuellen Forschungsprojekte ist der HapticWalker, der weltweit erste robotergestützte Reha-Laufsimulator für das Training beliebiger Alltagsbewegungen. Das System ist als universelles Gangtherapie-Gerät für die motorischen Rehabilitation neurologischer Patienten z.B. nach Schlaganfall, Teil-Querschnitt- lähmung oder Schädel-Hirn-Trauma konzipiert. Das Gerät wurde in enger Kooperation mit führenden Rehabilitationsmedizinern (Ärzten und Therapeuten) der Charité Universitätsmedizin Berlin entwickelt.

Background Information: Neurological Motor Rehabilitation

The restoration of motor function for patients with impairments of the central nervous system (CNS), like e.g. stroke, spinal cord injury (SCI) and traumatic brain injury (TBI) is an integral part of rehabilitation and has a major influence on whether a patient can return home or to work. Particularly stroke is the leading cause for disability in all industrialised countries; the incidence is approximately one million patients in the European Union each year, the prevalence being 200–300 patients per 100.000 inhabitants. The patient numbers will continuously increase over the next decades due to the demographic change, i.e. ageing societies in industrialised countries. On the other hand, the demand for an improved restoration of motor function also increases, because people need to be able to perform their job for an extended period due to rising retirement ages. Additionally, an increasing number of elderly people are no longer willing to accept the loss of independent life and mobility, which often is a consequence of stroke related motor impairments. Due to such physical disabilities today many patients are forced to stay at home or to move to a nursing home, hence stay away from normal community life and rely on external care for daily life.

Modern concepts of motor learning favour a task specific training. I.e. to relearn walking in gait rehabilitation, the patient should ideally train all walking movements needed in daily life, repetitively in a physically correct manner. Conventional training methods based on this approach, like e.g. treadmill training, proved to be effective. However, these methods require great physical effort from at least two physiotherapists to assist the patient. Assisted gait movements other than walking on even floor, like stair climbing, are practically almost impossible to train, due to the overstrain of the physiotherapists. The rehabilitation of arm and hand function is even more difficult, due to the infinitely large variety of manipulation tasks that can be performed with the upper extremities during daily life. In rehabilitation practice, budget constraints limit an intensive hand-to-hand therapy programme.

Intelligent assistive training devices offer a solution to these shortcomings; they enable a significant increase in training intensity and variety, while at the same time relieving the physiotherapists. Ideally, a sophisticated patient–machine interaction should try to simulate the experienced hand of the therapist guiding the paretic limbs in a gentle manner, avoiding abrupt perturbations and providing as little assistance as necessary. Further potential advantages of robotic devices are therapy documentation within quality programmes and the study of the principles of motor control. This new field of robot-assisted motor rehabilitation has emerged since the 1990s and offers numerous new perspectives for the improvement of neurorehabilitation.