Simulation des Prothesengangs mittels eines Sechs-Achs-Roboters

Basierend auf realen Bewegungsdaten von Probanden mit Beinamputation werden dreidimensionale Trajektorien mittels Softwarealgorithmen für die Steuerung eines 6-Achs-Roboters umgewandelt. Damit lassen sich Prothesenaufbauten individuell und nach Problemstellung abgestimmt auf die jeweiligen Patientengruppen testen. Auch können spezielle Lastfälle wie z. B. das Treppensteigen untersucht werden. Ziel des Verfahrens ist es, Zeit und Kosten während der Entwicklung von Prothesen zu sparen sowie Unterschiede zwischen Modifikationen exakter zu ermitteln. Weiterhin sollen hierdurch Prothesen besser in ihrer Interaktion mit dem Nutzer verstanden werden. Die vorgestellte Arbeit umfasst den Versuch, die Bewegungsdaten zweier unterschiedlicher Prothesenfüße mit individueller Bewegungscharakteristik, getragen durch einen unterschenkelamputierten Patienten, auf einen Roboter zu übertragen. Die Auswertung und ein Vergleich der verschiedenen Kraft-, Momenten- und Bewegungsdaten zwischen dem menschlichen Gang und dem Robotergang zeigen, dass die Kinetik bereits präzise nachgebildet werden kann. Der Vergleich der Kinematik-Daten von Proband und Roboter weist jedoch noch Optimierungsbedarf auf.

Based on real motion data acquired from leg amputees, three-dimensional trajectories are transferred onto a six-axis robot using software algorithms. Consequently, lower limb prostheses can be tested individually and based on specific problems for the respective patient groups. Specific loading conditions such as stair climbing can also be researched more precisely. The aim of this procedure is to save time and money during the development of prosthetic devices, as well as to help differentiate more precisely between modifications; another objective is to improve the understanding of generally functional aspects of prostheses in interaction with the user. The presented work comprises the attempt to transmit motion data of two different prosthetic feet with individual motion characteristics from a leg amputee to a robot. Analyses and comparisons of force, moment and motion data of both human and robotic gait show that kinetic characteristics can already be precisely transmitted, but the comparison of kinematic data of robot and patient still reveals the need for further optimization.