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»ExoHand« als aktive Handorthese für Schlaganfallpatienten

Exoskelett unterstützt Handbewegungen

27. November 2012, 16:05 Uhr | Caspar Grote

Zusammen mit einem Brain-Computer-Interface kann die "ExoHand" von Festo eine geschlossene Feedbackschleife aufbauen

Ursprünglich für die Kraftverstärkung in der Montage und die Fernmanipulation entwickelt, eignet sich die »ExoHand« auch für die Therapie von Schlaganfallpatienten. Versuche mit einem Brain-Computer-Interface sollen die Feedbackschleife schließen.

Bei der »ExoHand« von Festo handelt es sich um ein an die menschliche Hand individuell angepasstes Exoskelett, mit dem Finger aktiv bewegt, die Kraft in den Fingern verstärkt und Bewegungen der Hand aufgenommen sowie in Echtzeit auf Roboterhände übertragen werden können. Das Exoskelett, eine Struktur, die die menschliche Hand von außen stützt, bildet dabei die physiologischen Freiheitsgrade der Hand nach. Sie unterstützt somit die vielfältigen Möglichkeiten des Greifens und Tastens einer menschlichen Hand.

Acht pneumatische Aktoren bewegen das Exoskelett. Kräfte, Winkel und Strecken werden mittels Sensoren aufgenommen. Servopneumatische Steuerungs- und Regelungsalgorithmen erlauben das präzise Bewegen der einzelnen Fingerglieder. Dabei ermöglichen die pneumatischen Komponenten eine besonders nachgiebige und ergonomische Ansteuerung der einzelnen Fingerglieder. Auf kleinem Raum können so bei geringem Gewicht große Kräfte gezielt übertragen werden, ohne dass das System starr und einschränkend wird.

Für die Medizintechnik ist insbesondere das »Force Feedback« von Interesse. Setzt man die ExoHand zur Fernmanipulation einer Roboterhand in diesem Umfeld ein, können komplexe Tätigkeiten zum Beispiel in gefährlichen oder gesundheitsgefährdenden Umgebungen aus großer Entfernung ausgeführt werden. Da alle Gelenke und deren Antriebe in Form des Exoskeletts außerhalb der eigentlichen Hand liegen, kann die ExoHand sowohl einer menschlichen Hand als auch einer künstlichen Hand aus Silikon angezogen werden. Damit kann die ExoHand als Force-Feedback-System den Handlungsspielraum des Menschen erweitern.

Auch in der Rehabilitation versprechen sich die Festo-Entwickler einen großen Nutzen, weil sich zum Beispiel Lähmungserscheinungen bei Schlaganfall-Patienten in der Therapie mit dieser Handorthese überwinden lassen könnten. Dabei bietet die ExoHand zusammen mit einem Brain-Computer-Interface die Möglichkeit einer geschlossenen Feedbackschleife. Sie kann Schlaganfall-Patienten mit Lähmungserscheinungen unterstützen, die fehlende Verbindung von Gehirn zur Hand wieder zu erneuern. Dabei wird mit einem am Kopf gemessenen Elektroenzephalografie-Signal (EEG) der Wunsch des Patienten erkannt, die Hand zu öffnen oder zu schließen. Die aktive Handorthese führt die Bewegung aus. So entsteht ein Trainingseffekt, der im Laufe der Zeit dazu führt, dass Patienten ihre Hand auch wieder ohne technische Unterstützung bewegen können. Festo kooperiert in diesem Bereich mit dem »Centre for Integrative Neuroscience« der Universitätsklinik Tübingen.