18. August 2022
Projektserie SMiLE erforscht Assistenzsysteme

Ro­bo­ter im Ein­satz für Pfle­ge­be­dürf­ti­ge

Unterstützung durch HUG, Rollin Justin und EDAN
Un­ter­stüt­zung durch HUG, Rol­lin Jus­tin und EDAN
Bild 1/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Unterstützung durch HUG, Rollin Justin und EDAN

In der Pro­jek­trei­he SMi­LE (Ser­vice­ro­bo­tik für Men­schen in Lebens­si­tua­tio­nen mit Ein­schrän­kun­gen) wer­den Kon­zep­te und As­sis­tenz-An­wen­dun­gen ent­wi­ckelt, um so­wohl Men­schen mit Be­hin­de­run­gen als auch pfle­ge­be­dürf­ti­gen Per­so­nen ei­ne Un­ter­stüt­zung im All­tag zu bie­ten. Im Pro­jekt sind ver­schie­den­ar­ti­ge As­sis­tenz­ro­bo­ter im Ein­satz (von links): Hap­ti­sches In­ter­ak­ti­ons­ge­rät HUG, Hu­ma­noi­der Ro­bo­ter Rol­lin’ Jus­tin und Roll­stuh­las­sis­tent EDAN.
Roboter Rollin Justin
Ro­bo­ter Rol­lin Jus­tin
Bild 2/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Roboter Rollin Justin

Rol­lin‘ Jus­tin ist ein hu­ma­noi­der, zwei­ar­mi­ger, mo­bi­ler Hei­mas­sis­tenz­ro­bo­ter. Be­we­gungs­de­tek­ti­ons­sen­so­ren und Ste­reo­ka­me­ras er­mög­li­chen die 3D-Re­kon­struk­ti­on der Um­ge­bung. Die nach­gie­bi­gen Leicht­bau­ar­me er­lau­ben ihm ei­ne fein­füh­li­ge In­ter­ak­ti­on mit sei­ner Um­welt. Rol­lin‘ Jus­tin setzt künst­li­che In­tel­li­genz ein, um sei­ne Ar­beits­ab­läu­fe selbst­stän­dig zu pla­nen.
Roboter EDAN
Ro­bo­ter EDAN
Bild 3/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Roboter EDAN

EDAN ist ei­ne ro­bo­ti­sche For­schungs­platt­form für Men­schen mit star­ken mo­to­ri­schen Ein­schrän­kun­gen. Sie be­steht aus ei­nem Roll­stuhl mit ei­nem fein­füh­li­gen Leicht­bau­ro­bo­ter­arm und ei­ner Hand. EDAN kann nicht nur mit­tels ei­nes Joy­sticks ge­steu­ert wer­den, son­dern auch über Mus­kel­si­gna­le, die di­rekt auf der Hauto­ber­flä­che elek­tro­myo­gra­phisch (EMG) ge­mes­sen und im An­schluss ver­ar­bei­tet wer­den.
Roboter HUG
Ro­bo­ter HUG
Bild 4/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Roboter HUG

HUG ist ei­ne hap­ti­sche Ein­ga­be­sta­ti­on, die mit ih­ren bei­den Leicht­bau­ro­bo­ter­ar­men zum ei­nen die Be­we­gun­gen des Men­schen misst, um die­se als Steu­er­si­gna­le zu nut­zen, und zum an­de­ren Kräf­te aus der ent­fern­ten oder vir­tu­el­len Um­ge­bung rea­lis­tisch dar stel­len kann. Der Nut­zer spürt die Kräf­te, die der Ro­bo­ter wahr­nimmt, er sieht was der Ro­bo­ter sieht, und er kann des­sen Ar­me, Hän­de und die mo­bi­len Platt­for­men (Roll­stuhl bei EDAN, mo­bi­le Ba­sis bei Jus­tin) ein­fach und in­tui­tiv steu­ern.
  • Robotische Assistenten sollen Pflegepersonal entlasten und Selbstständigkeit im Alltag erhöhen.
  • Unterschiedliche Systeme werden für den Einsatz erprobt – entwickelt wurden die Roboter ursprünglich für die Raumfahrt.
  • Leichtbau-Roboter sind im Umgang mit Menschen feinfühlig.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Robotik, Technologie, Digitalisierung

Roboter können Pflegekräfte nicht ersetzen. Aber Roboter können unterstützen, damit dem Pflegepersonal mehr Zeit für die menschliche Zuwendung bleibt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erprobt in einer Projektserie verschiedene robotische Pflegeassistenten. Die Roboter wurden für die Raumfahrt entwickelt. Sie können aber auch auf der Erde bei gesellschaftlichen Aufgaben helfen.

Welche Tätigkeiten dürfen Roboter in Zukunft in der Pflege übernehmen? Wie wird gewährleistet, dass der Mensch und seine Bedürfnisse stets im Mittelpunkt der technologischen Fortschritte stehen? Wie lassen sich die robotischen Assistenzsysteme in Seniorenheimen, Privathaushalten und Krankenhäusern einsetzen? Das erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen in der Projektserie SMiLE (Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen). „Robotische Pflegeassistenten sollen zum einen das Pflegepersonal entlasten und zum anderen den betroffenen Menschen ein höheres Maß an Selbstständigkeit im Alltag zurückgeben. Die Roboter können auf diese Weise einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität und zur Kommunikation mit Angehörigen und Helfern leisten“, erklärt Projektleiter Jörn Vogel.

Drei Assistenzsysteme: Rollin‘ Justin, EDAN und HUG

Eine Person mit schweren Mobilitätseinschränkungen wird eher einen Roboterstuhl nutzen. Ein humanoider Serviceroboter kann als helfende Hand für eine ältere Person dienen. Auch eine Schnittstelle zwischen den Systemen ist vorhanden. Für die optimale Unterstützung von Menschen werden mehrere Systeme vorbereitet.

  • Rollin‘ Justin ist ein humanoider, zweiarmiger, mobiler Heim-Assistenzroboter. Über Sensoren und Kameras nimmt er seine Umgebung wahr und wertet die Informationen aus. Die Leichtbauarme ermöglichen eine feinfühlige Interaktion mit der Umwelt. Rollin‘ Justin arbeitet mit Künstlicher Intelligenz (KI), um seine Arbeitsabläufe selbstständig zu planen.
  • EDAN besteht aus einem Rollstuhl mit einem Leichtbau-Roboterarm und einer Hand. Er wird mit einem Joystick bewegt oder über Muskelsignale, die direkt auf der Hautoberfläche der Person gemessen werden. EDAN und Rollin‘ Justin können außerdem über Smartphones oder Tablets von Angehörigen bewegt werden. Eine Fernsteuerung aus einem Pflege-Kontrollzentrum ist möglich.
  • HUG ist eine haptische Eingabestation mit zwei Leichtbauarmen für die Steuerung von entfernten Robotern. HUG misst die Bewegungen des Menschen, nutzt sie als Signale und gibt sie so weiter. Gleichzeitig spürt der Nutzer oder die Nutzerin genau die Kräfte, die der Roboter wahrnimmt. So können EDAN und Rollin‘ Justin ebenfalls einfach und intuitiv gesteuert werden.

Im Alltag könnte zum Beispiel EDAN mit seinem Roboterarm helfen, die Selbstständigkeit von Menschen mit Mobilitätseinschränkungen deutlich zu erhöhen. Rollin‘ Justin würde in einer Pflegeeinrichtung Hol- und Bringdienste ausführen. Bei ungewöhnlichen oder schwierigen Aufgaben könnten geschulte Pflegekräfte aus einem Kontrollzentrum die Pflegebedürftigen über HUG schnell unterstützen.

Die Projektserie SMiLE wird vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert. Das DLR arbeitet im Projekt mit dem Caritasverband der Erzdiözese München und Freising e.V. und der Katholischen Stiftungshochschule München zusammen.

Fokus auf einer sicheren Mensch-Roboter Interaktion

Robotische Technologien finden sich längst in unserem Alltag wieder. Einfache Systeme sind beispielsweise Staubsaugerroboter oder autonome Rasenmähroboter. Die Verwendung von mobilen Servicerobotern bedeutet einen nächsten Schritt. Diese Roboter, die mit Armen und Händen ausgestattet sind, können auf ihre Umgebung reagieren. Möglich werden diese Entwicklungen, weil die moderne Leichtbauroboter-Technologie eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion bietet. Klassische industrielle Roboterarme, wie sie etwa in der Automobilindustrie eingesetzt werden, müssen aus Sicherheitsgründen stets hinter Zäunen betrieben werden. Moderne Leichtbauroboter sind dagegen bei physischem Kontakt mit dem Menschen oder der Umgebung feinfühlig.

Einen wichtigen Meilenstein in diesem Bereich stellte der vor knapp 20 Jahren im DLR entwickelte Leichtbauroboter LBR dar. Er kann durch Gelenkdrehmoment-Sensorik detektieren und beeinflussen, wie er mit der Umgebung in Interaktion tritt. Durch diese zusätzliche Information ist der Roboter in der Lage, sich ähnlich wie ein menschlicher Arm aktiv nachgiebig und dadurch sicher zu verhalten – eine wesentliche Grundvoraussetzung für den Einsatz in der direkten Umgebung des Menschen.

Erfolgsgeschichte Leichtbauroboter LBR
Erfolgsgeschichte Leichtbauroboter LBR
Der Erste Prototyp (links) des LBR entstand Mitte der Neunziger Jahre. Die Technologie der dritten Generation aus dem Jahr 2003 (rechts) wurde an die Firma KUKA lizensiert. Ursprünglich gedacht als Leichtbauroboterarm für Weltraumapplikationen, bildet die DLR-Robotertechnik die Grundlage für viele weitere Robotersysteme und dient gleichzeitig als Wegbereiter für sichere Mensch-Roboter-Interaktion.
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    Ko­gni­ti­ve Ro­bo­tik
    Münchener Straße 20
    82234 Oberpfaffenhofen-Weßling
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