siBUS

Sicheres, intelligentes Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung – Validierung des technisch-wirtschaftlichen Potenzials und Umsetzungsvorbereitung

Projektlaufzeit: 04/2021 – 09/2022

Durch die demografische Entwicklung Deutschlands entsteht ein besonderer Bedarf an altersgerechter Gestaltung des Wohnumfeldes durch technische Lösungen. Das sichere, intelligente Bewegungsunterstützungssystem (siBUS) ist zu diesem Zweck im Rahmen aktueller und vorhergehender FuE-Projekte entwickelt worden. Es hilft Senioren in häuslicher Umgebung bei der Überwindung von Treppen. Im Rahmen der SAB-Validierungsförderung soll es nun validiert und für einen Markttransfer vorbereitet werden.

Das siBUS ist in vorhergehenden FuE-Pojekten entwickelt worden. Es ist ein Exoskelett, das Senioren in häuslicher Umgebung die Überwindung von Treppen erleichtert. Das Funktionsprinzip besteht im Wesentlichen darin, dass die Kniegelenke, wo in der Regel der höchste Kraftmangel auftritt, in ihrer Bewegung durch eine spezielle Antriebstechnik unterstützt werden. Mit Hilfe von Sensorik und intelligenter Regelung liefern die Antriebe in jedem Zustand die individuell fehlende Kraft. Der erforderliche Unterstützungsbedarf wurde in umfangreichen biomechanischen Studien mit einer eigens entwickelten Methode erfasst. Aufgabe einer integrierten, KI-basierten Regelung ist es, den individuellen Unterstützungsbedarf zu lernen und vorherzusagen. Außerdem lernt sie anhand von Differenzgrößen, die gewünschte Bewegung des Nutzers zu erkennen. Dabei baut die KI-Regelung des siBUS auf Kraftregelungsmethoden auf, die für Exoskelette typisch sind. Dass eine Unterstützung mit dem siBUS möglich ist, wurde darüber hinaus in diversen Simulationen erprobt. Zur Untersuchung der Funktionsweise wurde zudem in vorhergehenden Projekten ein Prüfstand für das siBUS entwickelt.

Validierungsziele

Die Validierung des siBUS erfolgt anhand von vier Aspekten: die biomechanische Validierung, Maßnahmen zur Erhöhung der Nutzer­akzeptanz, die Validierung der technologischen Umsetzung sowie die Validierung der wirtschaftlichen Verwertungsstrategie.

Die biomechanische Validierung soll die biomechanische Wirksamkeit des Gesamtsystems als Mensch-Maschine-System nachweisen. Die erfolgreiche wirtschaftliche Umsetzung setzt die Nutzerakzeptanz voraus, die durch gezielte Maß­nahmen abgesichert werden soll. Dazu gehören Funktionsdemonstrationen des siBUS-Demonstrators und die Durchführung methodischer Umfragen mit bereits ausgewählten Experten der Zielgruppe. Die Zielgruppe wird somit in den Entwicklungs- und Transferprozess eingebunden und das siBUS auch anhand ihrer Anforderungen weiterentwickelt. Die Validierung der technologischen Umsetzung hat zum Ziel, Aussagen zur wirtschaftlichen Herstel­lung der Einzelteile zu liefern. Die Validierung der Verwertungsstrategie verfolgt den Zweck, konkrete Maßnahmen des Technolo­gietransfers zu planen, zusammenzustellen und teilweise bereits durchzuführen. Schwerpunkte sind die Verwertungsstrategie, Risiken und Marktanalysen.

Interesse?

Sie interessiert das Projekt? Melden Sie sich gern mit Kommentaren, Fragen und auch Kritik bei uns!

Publikationen in der Projektlinie siBUS

Weiske, F. et. al. „Stair Ascent Comparison of Lower Limb Kinematics with Differing Time Normalization Techniques.“ Journal of Biomechanics 119 (2021): 110316.

Weiske, F., Jäkel, J. „DDPG-Regelung von Bewegungsunterstützungssystemen für zyklische Aufgaben in der Produktion.“ 17. AALE Konferenzband (2020).

Böhme, M., Zentner J. „Biomechanische Simulation orthetischer Teilsysteme in der Entwurfsphase“. In Orthopädie Technik(September 2020), Seiten 44-48, ISSN: 0340-5591

Böhme, M.  et. al. „Development of a lower limb exoskeleton for elderly to support stair climbing“. Posterbeitrag auf der Konferenz WeaRAcon Europe, 19.-20.11.2019, Stuttgart

Böhme, M. et. al. „Praktische Bedarfsanalyse am Beispiel der Entwicklung eines Bewegungsunterstützungssystems für die Treppenüberwindung.“ Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen Konferenzband (2018): 279.

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing. Jens Jäkel
Prof. Dr.-Ing.
Jens Jäkel
Professur Systemtheorie und Mechatronik
Bereich:
Telefon:
+49 341 3076-1125
Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner
Prof. Dr.-Ing.
Johannes Zentner
Professur Konstruktion
Bereich:
Telefon:
+49 341 3076-4115

Mitarbeit

M. Eng. Max Böhme
M. Eng.
Max Böhme
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Bereich:
Telefon:
+49 341 3076-4259
M. Sc. Felix Weiske
M. Sc.
Felix Weiske
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Bereich:
Telefon:
+49 341 3076-1261

Förderung

Validierungsförderung des Freistaats Sachsen