Cyborg-Athleten und Entwickler im Team 19.08.2016, 14:08 Uhr

Erster Cybathlon zeigt Höchstleistungen von Mensch, Maschine und Forschung

In der Schweiz findet am 8. Oktober der Cybathlon statt – der weltweit erste sportliche Wettkampf, der ausdrücklich auf das Zusammenspiel von Menschen mit ihren Hightech-Körperteilen setzt. Die Cyborg-Athleten treten mit Geschicklichkeit und jeder Menge Gedankenkraft gegeneinander an. Der eigentliche Gewinner steht aber jetzt schon fest: Menschen mit Behinderungen, denen bionische Hilfsmittel Autonomie im Alltag schenken.

Beim Cybathlon absolvieren Piloten mit kompletter Querschnittlähmung in der FES-Disziplin mithilfe elektrischer Muskelstimulation (Functional Electrical Stimulation, FES) ein Radrennen.

Beim Cybathlon absolvieren Piloten mit kompletter Querschnittlähmung in der FES-Disziplin mithilfe elektrischer Muskelstimulation (Functional Electrical Stimulation, FES) ein Radrennen.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Robert Riener, ETH-Professor für Sensomotorische Systeme, ist Initiator und Hauptverantwortlicher des Cybathlon.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Alltagsrelevanter Parcours mit motorisierten Rollstühlen: Um Hindernisse wie Rampen, Treppenstufen und Slalomkurven zu bewältigen, müssen die Rollstühle gut manövrierbar und leistungsstark sein.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Alltagsrelevanter Parcours mit angetriebenen Exoskeletten: Mithilfe eines Exoskeletts kann eine Person mit eingeschränkter Mobilität Treppen steigen.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Gedankengesteuertes Computerspiel: Die Brain-Computer-Interface (Hirn-Computer-Schnittstelle, BCI) dient dem Erfassen und anschliessenden Umwandeln von Hirnströmen in Steuerungssignale. Dadurch können die Teilnehmer mit ihren Gedanken eine künstliche Figur (Avatar) in einem Computerspiel steuern.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Wäsche aufhängen: Beim Geschicklichkeitsparcours mit angetriebenen Armprothesen sollen verschiedene Aufgaben Alltagsaktivitäten möglichst gut nachbilden.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Beim Cybathlon absolvieren Piloten mit kompletter Querschnittlähmung in der FES-Disziplin mithilfe elektrischer Muskelstimulation (Functional Electrical Stimulation, FES) ein Radrennen.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Die Olympischen Spiele neigen sich dem Ende zu, da steht bereits das nächste Sportevent in den Startlöchern: der Cybathlon. Noch nie gehört? Verständlich, denn bei dem Wettbewerb am Samstag, 8. Oktober, in der Swiss Arena in Klothen im  Kanton Zürich, handelt es sich um eine Weltpremiere. Es lohnt sich, genau hinzuschauen: Der Cybathlon, veranstaltet von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich, setzt voll auf die Zukunft. Es ist ein Wettkampf für Piloten von robotergestützter Technik und Assistenzsystemen.

80 Cyborgs treten gegeneinander an

Teilnehmen werden rund 80 Menschen mit körperlichen Behinderungen aus 25 Ländern, die ihre neuartigen Prothesen oder hochtechnisierten Assistenzsysteme wie lupenreine Cyborgs in ihren Körper integriert haben und mit Gedankenkraft steuern. Das ist beileibe nicht trivial: Viele Prothesen funktionieren zwar in Anlehnung an die Funktionsweise der natürlichen Gliedmaße – Bionik eben, die sich laut Definition der Natur als Vorbild für technische Prozesse bedient.

Alltagsrelevanter Parcours mit motorisierten Rollstühlen: Um Hindernisse wie Rampen, Treppenstufen und Slalomkurven zu bewältigen, müssen die Rollstühle gut manövrierbar und leistungsstark sein.

Alltagsrelevanter Parcours mit motorisierten Rollstühlen: Um Hindernisse wie Rampen, Treppenstufen und Slalomkurven zu bewältigen, müssen die Rollstühle gut manövrierbar und leistungsstark sein.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Doch obwohl moderne Beinprothesen zum Beispiel sensibel auf Kraftverteilung reagieren und so „wissen“, was ihr Träger will, muss der alltägliche Umgang geübt werden – auch, um die verschiedenen Möglichkeiten des Hightech-Geräts optimal nutzen zu können. Ebenso verhält es sich mit bionischen Armprothesen: Welche Muskelkontraktion führt zu welcher Bewegung, welche Geste zu welchem Schwung – und wie genau lässt sich die Kraft dosieren?

Herausforderungen sind Alltagssituationen nachempfunden

Nach jahrelangem Training mit ihren Hilfsmitteln können die Teilnehmer beim Cybathlon nun zeigen, wie sehr sie ihr künstliches Körperteil beherrschen, und im Wettstreit miteinander Treppen überwinden, ein Radrennen absolvieren, Gegenstände von A nach B versetzen, um die Wette Wäsche aufhängen und Ähnliches.

Wäsche aufhängen: Beim Geschicklichkeitsparcours mit angetriebenen Armprothesen sollen verschiedene Aufgaben Alltagsaktivitäten möglichst gut nachbilden.

Wäsche aufhängen: Beim Geschicklichkeitsparcours mit angetriebenen Armprothesen sollen verschiedene Aufgaben Alltagsaktivitäten möglichst gut nachbilden.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Wäsche aufhängen? Genau. Die insgesamt sechs Disziplinen mit ihren Herausforderungen sind ausdrücklich Alltagssituationen nachempfunden. Neben einem Geschicklichkeitsparcours mit Armprothesen gibt es zum Beispiel ein Rennen von querschnittsgelähmten Piloten mit robotischen Exoskeletten und Fahrer von motorisierten Rollstühlen kurven durch einen Parcours mit verschiedenen Aufgaben. Außerdem gibt es ein virtuelles Rennen mit Gedankensteuerung, ein Fahrradrennen mit elektronischer Muskelstimulation und einen Hindernisparcours mit Beinprothesen, alles mit jeweils zwölf bis 16 Konkurrenten.

Ansporn für die Forschung zum Wohle der Nutzer

Bei allem Ehrgeiz der Sportler, die hier als Herren über ihre technischen Hilfsmittel auch „Piloten“ genannt werden: Anders als bei den paralympischen Spielen, die in diesem Jahr vom 7. bis 18. September stattfinden, geht es dabei nicht in erster Linie um Höchstleistungen, sondern um die optimale Verbindung zwischen dem robotischen Hilfsmittel und dem Anwender. Im Endeffekt soll der Wettbewerb ein Ansporn für Forscher und Firmen sein, technische Hilfsmittel immer leistungsfähiger und zugleich alltagstauglicher zu machen, um den Nutzern eine höhere Lebensqualität zu bescheren.

Robert Riener, ETH-Professor für Sensomotorische Systeme, ist Initiator und Hauptverantwortlicher des Cybathlon.

Robert Riener, ETH-Professor für Sensomotorische Systeme, ist Initiator und Hauptverantwortlicher des Cybathlon.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Deshalb treten in den insgesamt sechs Disziplinen auch keine Einzelathleten gegeneinander an, sondern ähnlich wie im Automobil-Rennsport ganze Teams, insgesamt rund 60: ein oder mehrere Piloten gemeinsam mit dem Entwickler. Allein aus der Schweiz sind sieben Teams dabei, zwei aus Österreich. Als eins von drei deutschen Teams treten auch Forscher der Technischen Universität (TU) Darmstadt an. In Kooperation mit dem Tübinger Max-Planck-Institut nehmen sie am „Brain-Computer Interference Race“ teil: dem Hirn-Computer-Schnittstelle-Rennen. 

Computersteuerung durch pure Gedankenkraft

Was draufsteht, ist auch drin: Der Pilot steuert einen Avatar am Computer mittels purer Gedankenkraft durch ein Hindernisrennen. Übertragen werden die Signale mittels einer Kappe mit insgesamt 128 Elektroden, die die elektromagnetischen Ströme des Hirns erkennen. Die Steuerung im Griff zu haben, ist hartes Training – einfach „rechts“, „links“ und „springen“ zu denken, reicht da nicht – die Gedankengänge, die dafür notwendig sind, sind schon um einiges komplexer und bei jedem anders.

Gedankengesteuertes Computerspiel: Die Brain-Computer-Interface (Hirn-Computer-Schnittstelle, BCI) dient dem Erfassen und anschliessenden Umwandeln von Hirnströmen in Steuerungssignale. Dadurch können die Teilnehmer mit ihren Gedanken eine künstliche Figur (Avatar) in einem Computerspiel steuern.

Gedankengesteuertes Computerspiel: Die Brain-Computer-Interface (Hirn-Computer-Schnittstelle, BCI) dient dem Erfassen und anschliessenden Umwandeln von Hirnströmen in Steuerungssignale. Dadurch können die Teilnehmer mit ihren Gedanken eine künstliche Figur (Avatar) in einem Computerspiel steuern.

Foto: ETH Zürich/Alessandro Della Bella

Wie bei allen Disziplinen geht es aber auch beim „Gedanken-Jump & Run“ frühestens an zweiter Stelle um Sport und Spielspaß, sondern um handfesten Nutzen und ein Stück Autonomie für Menschen mit starken Behinderungen. Wenn sich Avatare lenken lassen, können auch Kommunikationshilfen bedient, Rollstühle gesteuert oder Webbrowser verwendet werden, selbst wenn der Nutzer buchstäblich keinen Finger mehr rühren kann. 

Wer mal reinschauen will: Das Schweizer Radio und Fernsehen (SFR) wird den Cybathlon mit einem Thementag begleiten.  

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