Der mobile Roboter EDAN (EMG-controlled daily assistant) ist ein Assistenzrobotiksystem für Menschen mit starken motorischen Einschränkungen. Die Steuerung des Roboters erfolgt mit Hilfe von Muskelsignalen. Durch integrierte Teilautonomie werden alltägliche Aufgaben, wie beispielsweise das Trinken aus einem Glas, erleichtert.
Im Jahr 2016 wurde EDAN erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.
Technische Daten
Größe:
1,1 m × 1,1 m × 1,6 m
Gewicht:
220kg
Freiheitsgrade:
28 (Arm: 7, Hand: 15, Rollstuhl: 2, Stuhl: 4)
Nominale Nutzlast:
120kg
Energieversorgung:
Batterie mit bis zu 6h Betriebsdauer
Geschwindigkeit:
1,6 m/s bzw. 5,8 km/h
Arbeitsraum:
Vergleichbar mit dem des Menschen
Besonderheiten:
1 RGB-D Kamera
Bis zu 16 EMG Elektroden
EMG- oder BCI-gesteuert
Kartesische Impedanzregelung für feinfühlige Interaktion mit der Umgebung
Systembeschreibung
EDAN ist eine robotische Forschungsplattform für Menschen mit starken motorischen Einschränkungen. Der feinfühlige Leichtbauroboterarm und die Fünf-Finger-Hand gewährleisten die Sicherheit für den Nutzer und erlauben vielfältige Interaktionen mit der Umgebung. Dabei wird in der Steuerung nicht wie üblich auf einen Joystick gesetzt, sondern es werden auf der Hautoberfläche Muskelsignale gemessen und im Anschluss verarbeitet (EMG) um Bewegungskommandos für den Roboter zu erzeugen. Auch bei weit fortgeschrittener Muskelatrophie sind oftmals noch einzelne Muskelsignale messbar, sodass die Nutzung von EDAN möglich ist. Um die Bedienbarkeit des Roboters so einfach wie möglich zu gestalten, werden sogenannte Shared-Control Techniken eingesetzt. Dabei nutzt der Roboter sein Wissen über die Welt, um die Intention des Anwenders vorherzusagen und die Ausführung der Aufgabe entsprechend zu unterstützen. Erkennt der Roboter, dass zum Beispiel ein Glas gegriffen werden soll, so werden die aus dem EMG erzeugten Bewegungskommandos angepasst, um die Hand sicher zum Glas zu führen und dieses zu greifen.
Ein anschauliches Video zu EDAN findet sich auf YouTube.
EDAN, der EMG-gesteuerte robotische Assistent im Alltag
Mit Hilfe von EMG-Signalen kann sowohl der Rollstuhl als auch der darauf montierte Roboterarm vom Menschen gesteuert werden.
Menschen mit körperlichen Einschränkungen, speziell wenn diese die oberen Gliedmaßen betreffen, sind schon bei sehr einfachen Tätigkeiten des täglichen Lebens auf die Hilfe Dritter angewiesen. Diesen Menschen können robotische Assistenzsysteme in Verbindung mit einem Brain-Machine-Interface helfen, solche einfachen Aufgaben eigenständig auszuführen und dadurch ihre Unabhängigkeit zu erhöhen. Hierfür untersuchen wir verschiedene Methoden, um Menschen mit körperlichen Einschränkungen die Steuerung von Roboterarmen zu ermöglichen.
Vogel et al., "An assistive decision-and-control architecture for force-sensitive hand–arm systems driven by human–machine interfaces", The International Journal of Robotics Research (IJRR), vol. 34, no. 6, pp. 763-780, May 2015.
Vogel et al., "Continuous robot control using surface electromyography of atrophic muscles", in Proc. of the 2013 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Tokyo, Japan, pp. 845-850, November 2013.
Hochberg et al., "Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm", Nature, vol. 485, pp. 372-375, May 2012.
