Ingenieure der TU-Berlin steuern Exoskelett mit Gedankenkraft
Es könnte der Beginn neuer Mobilität für Gelähmte sein: Ingenieuren der Technischen Universität Berlin ist es gelungen, ein Exoskelett mit Gedanken zu steuern. Das funktioniert, indem sie ihre Konzentration auf flackernde LEDs lenken, die Bewegungen repräsentieren.
Proband steuert das Exoskelett mit seinen Gedanken: Laut Wissenschaftlern lässt sich diese Steuerung innerhalb weniger Minuten beherrschen.
Foto: Korea University / TU Berlin
Forscher der Korea University und der TU Berlin haben es geschafft, mit Hilfe eines Brain Computer Interfaces (BCI) ein Exoskelett zu steuern. Der Benutzer richtet seine Aufmerksamkeit auf eine von fünf flackernden Leuchtdioden (LEDs). Das BCI System ermöglicht es, dass das Exoskelett entweder vorwärts, nach links oder rechts bewegt wird, sich hinsetzt oder aufsteht.
Konzentration auf LEDs schlägt sich im EEG nieder
Jede der fünf LEDs flackert in einer unterschiedlichen Frequenz, wobei alle LEDs gleichzeitig flackern. Nur wenn der Nutzer seine Aufmerksamkeit auf eine spezifische LED fokussiert, ist deren Flackerfrequenz im EEG stärker reflektiert als die der anderen LEDs. Die Auswahl kann in Echtzeit identifiziert und als Steuersignal für das Exoskelett genutzt werden.
Der Proband richtet seine Aufmerksamkeit auf eine von fünf flackernden LEDs. Sie repräsentieren unterschiedliche Bewegungen des Exoskeletts. Seine Wahl lässt sich im EEG ablesen und in Steuerungsbefehle übersetzen.
Quelle: Korea University / TU Berlin
Eine besondere Schwierigkeit dabei ist es jedoch, bei der Umsetzung die verschiedenen Signaturen der Hirnströme technisch zu trennen. „Exoskelette erzeugen eine Menge elektrisches Rauschen“, erklärt Prof. Klaus-Robert Müller von der TU Berlin. „Das eigentlich interessante EEG-Signal wird unter all dem technischen Rauschen begraben – aber unser System kann nicht nur das EEG-Nutzsignal trennen, sondern zusätzlich auch die Frequenz der flackernden LEDs unterscheiden.”
Probanden lernten Steuerung in wenigen Minuten
Die Probanden des Experimentes lernten das Steuersystem in nur wenigen Minuten. „Diese Studie zeigt, dass unser Brain Computer Interface ein Exoskelett einfach, robust und intuitiv steuern kann – obwohl dies durch die vielen Artefakte, die vom Exoskelett selbst ausgehen, nicht einfach ist”, sagt Müller.
Proband beim Spaziergang mit dem Exoskelett. Eines der Probleme: Nach einiger Zeit tritt visuelle Ermüdung ein.
Quelle: Korea University / TU Berlin
Die Wissenschaftler arbeiten jetzt an einer Lösung gegen die visuelle Ermüdung, die bei den Nutzern nach einiger Zeit eintritt.
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