Roboter-Gehstock hilft Menschen mit eingeschränkter Mobilität

Ein Team von Forschern an der Columbia Engineering unter der Leitung von Sunil Agrawal, Professor für Maschinenbau und Rehabilitation und regenerative Medizin an der Columbia Engineering, haben einen einfachen Gehstock in ein robotes Gerät mit leichter Berührungshilfe umgewandelt. Das neue Gerät, genannt CANINE, kann verwendet werden, um ältere Menschen und Menschen mit eingeschränkter Mobilität zu unterstützen. Das Team von Forschern hat Elektronik und Computertechnologie zum klassischen Gehstock hinzugefügt. Die Studie wurde in den IEEE Robotics and Automation Letters veröffentlicht. 

Das Team hat gezeigt, wie ein autonomer Roboter “mit dem Menschen gehen” und leichte Berührungshilfe bieten kann. Es ist ähnlich wie wenn eine Person, wenn sie versucht, ihr Gleichgewicht zu halten, eine Person neben sich berührt, um Unterstützung zu erhalten. 

Sunil Agrawal sprach über die neue Technologie, die verwendet wird, um Menschen mit Mobilitätsproblemen zu helfen. Er ist auch Mitglied des Data Science Institute der Columbia University. 

“Oft profitieren ältere Menschen von leichter Handhabung für Unterstützung”, sagte er. “Wir haben einen robotten Gehstock entwickelt, der an einem mobilen Roboter befestigt ist und automatisch eine gehende Person verfolgt und neben ihr hergeht. Die Probanden gehen auf einer mit Sensoren ausgestatteten Matte, während die Matte Schrittlänge und Gehrythmus aufzeichnet, im Wesentlichen die Raum- und Zeitparameter des Gehens, so dass wir die Gangart einer Person und die Auswirkungen von leichten Berührungen darauf analysieren können.” 

Der robote Gehstock, oder CANINE, ist eine Art mobiler Assistent. Er kann helfen, die Propriozeption einer Person, also das Selbstbewusstsein während verschiedener Aktivitäten wie dem Gehen, zu verbessern. Dies wird die Stabilität und das Gleichgewicht der Person verbessern. 

Joel Stein, ein Simon Brauch Professor für Physikalische Medizin und Rehabilitation und Co-Autor der Studie, sprach über die neue Technologie. Stein ist auch Vorsitzender der Abteilung für Rehabilitation und regenerative Medizin am Columbia University Irving Medical Center. 

“Dies ist ein neuer Ansatz, um Unterstützung und Feedback für Menschen zu bieten, wenn sie ihre Umgebung navigieren”, sagte Stein. “Diese Strategie hat Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für Menschen mit Gangstörungen.” 

Das Team testete das neue CANINE-Gerät mit 12 gesunden jungen Menschen. Ihnen wurden virtuelle Realitätsbrillen gegeben, die verwendet wurden, um eine visuelle Umgebung zu erstellen, eine Umgebung, die den Benutzer von Seite zu Seite und von vorne nach hinten schüttelt. Dies verursacht, dass sie das Gleichgewicht verlieren. 

Nachdem sie herumgeschüttelt wurden, gingen die Personen 10 Runden auf der instrumentierten Matte. Zunächst waren sie ohne das CANINE-Gerät, aber sie benutzten es beim zweiten Mal. Ihr Gehen wurde mit visuellen Störungen getestet und das Team von Forschern fand heraus, dass die leichte Berührungshilfe des CANINE-Geräts den Personen half, ihre Schritte zu verengen. Engere Schritte bedeuteten eine Verringerung der Basis des Supports. Dies führte zu einer geringeren Oszillation des Schwerpunkts und einer Erhöhung der Stabilität, wenn die Personen gingen. 

“Die nächste Phase unserer Forschung wird darin bestehen, dieses Gerät auf ältere Menschen und Menschen mit Balance- und Gangdefiziten zu testen, um zu studieren, wie der robote Gehstock ihre Gangart verbessern kann”, sagte Agrawal. “Außerdem werden wir neue Experimente mit gesunden Menschen durchführen, bei denen wir ihre Kopf-Hals-Bewegung zusätzlich zu ihrer Sicht stören, um vestibuläre Defizite bei Menschen zu simulieren.” 

Agrawal ist auch der Direktor des Robotics and Rehabilitation (ROAR) Laboratory. 

Mobilitätsbeeinträchtigung ist ein Problem für 4% der Menschen im Alter von 18 bis 48 Jahren, aber es ist ein viel größeres Problem für ältere Menschen. 35% der Menschen zwischen 75 und 80 Jahren leiden an Mobilitätsbeeinträchtigung. Dies verursacht einen Mangel an Unabhängigkeit sowie eine geringere Lebensqualität. 

Da die Bevölkerung weiter altert und es eine größere Anzahl älterer Menschen im Vergleich zu jüngeren gibt, wird dieses Problem zunehmen. 

“Wir werden andere Wege der Unterstützung für eine alternde Bevölkerung benötigen”, sagte Agrawal. “Dies ist eine Technologie, die das Potenzial hat, die Lücke in der Pflege relativ kostengünstig zu füllen.”