Die Zukunft zur Realität machen! Das war die Devise des zweiten Teils der TWO Wissenswochen 2016 an der OTH Regensburg in den Räumen des RCBE (Link zum ersten Teil der Wissenswochen an der OTH Amberg-Weiden).
Das Thema lautete dieses Mal: “Mensch-Maschinen-Interaktion: Steuerung eines Roboters mittels Muskelsignalen“. Am 24. und 25. Juni 2016 standen Studierende aus den Bachelor Studiengängen “Biomedical Engineering“, “Medizinische Informatik” (beides OTH Regensburg) und “Medizintechnik” (OTH Amberg-Weiden) gemeinsam vor der Aufgabe, Lego Mindstorms Roboter zu bewegen – jedoch nicht mit einer herkömmlichen Fernsteuerung, sondern buchstäblich mit den eigenen Muskeln.
Die beiden leitenden Professoren (Prof. Dr. Sebastian Dendorfer, Biomechanik und Prof. Dr. Lars Krenkel, Biofluidmechanik) formulierten die anspruchsvolle Aufgabenstellung so:
Eine Prothese ist heutzutage viel mehr als nur ein einfaches Ersatzteil für den menschlichen Körper. Die simplen Holzstümpfe der vergangenen Jahrhunderte haben sich in raffinierte Hightech- Konstruktionen aus modernsten Materialien verwandelt. Gesunde Menschen machen sich kaum Gedanken darüber, zu welchen Leistungen ihr Körper binnen Millisekunden fähig sein muss, nur um beispielsweise einen Finger koordiniert zu bewegen oder das Anheben eines Glases zu realisieren: Vom Gehirn aus werden Signale über die Nervenbahnen zu den gerade benötigten Muskeln gesendet. Aus diesen Reizen resultiert die Bewegung, welche über Lage und Drucksensoren registriert und an das Gehirn rückgekoppelt wird. Entwickler von Prothesen versuchen, diesen Gehirn-Nerv-Muskel-Weg der Reize nachzuempfinden, so gut es geht.
Ziel der praktischen Versuchstage im RCBE in Regensburg ist es, die Steuerung von elektrischen Systemen durch Muskelsignale im Prinzip nachzuvollziehen und anhand eines LEGO-Roboter-Modells umzusetzen. Die verschie-denen Ansätze der einzelnen Arbeitsgruppen können in einem abschließenden Wettkampf-Parcours miteinander verglichen werden.
Die folgenden Arbeitsschritte mussten in den zwei Tagen zusammen umgesetzt werden:
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Konzeption und Bau eines LEGO-Roboter-Fahrzeugs mittels LEGO-Mindstorms
- Aufnahme der Muskelsignal-Rohdaten über optimal zu platzierende EMG-(Elektromyographie)-Sensoren
- Filterung der Muskelsignal-Rohdaten um den Roboter optimal kontrollieren zu können
- Steuerung der Roboter mittels MatLab/LEGO-EV3-Software
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Testung und Optimierung des erarbeiteten Systems
Die Studierenden waren mit großem Engagement dabei, der Spaß kam dabei nicht zu kurz. Der “Sieg” im Wettkampf wurde mit einem Pokal (anders als beim Fußball inklusive Inhalt) und mit (eßbaren) Medaillen honoriert.