Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Institutsteil Angewandte Systemtechnik

Mobilitätsassistenzsysteme

Mobilitätsassistenzsysteme

Sondersteuerungsmodule für Elektrorollstühle und andere elektrische Mobilitätshilfen

Moderne elektrische Mobilitätshilfen zur Unterstützung von Menschen mit Handicaps bzw. geriatrischen Patienten erfahren seit Jahren eine zunehmende Ausstattung mit intelligenten Zusatzfunktionen. Hierbei werden u.a. Steuerungen für moderne Elektrorollstühle mit immer mehr Sensorik und Zusatzfunktionen ausgestattet. Zusätzliche Assistenzfunktionen können hierbei in Form von einzelnen Steuerungsmodulen in die bestehende Steuerungsinfrastruktur integriert werden. Die folgende Abbildung stellt die Steuerungsstruktur eines modernen E-Rollstuhlsystems von Otto Bock dar.

 

Wir entwickeln für und mit der Firma Otto Bock Mobility Solutions GmbH seit mehr als 10 Jahren Assistenzsysteme für moderne Elektrorollstühle. Dabei entstand eine Vielzahl von eingebetteten Sondersteuerungsmodulen mit unterschiedlichsten Assistenzfunktionen, die im Folgenden kurz dargestellt werden.

 

Das Bluetoothmodul ist ein Modul für die Ansteuerung von Consumerelektronik aus dem Rollstuhl heraus. Damit kann der Nutzer etwa Smartphone oder PC über sein gewohntes Eingabesystem (Joystick, Mini-Joystick, Kinnsteuerung, usw.) nutzen. Zusätzlich können Daten aus dem Rollstuhl z.B. auf dem Smartphone visualisiert werden. Auch die Ansteuerung des Home-Automation-Systems der Firma digitalSTROM konnte damit bereits erfolgreich gelöst werden.

Die Roboterarmsteuerung dient als Assistenzsystem dazu, dass der Nutzer mit Hilfe seiner gewohnten Eingabemethode einen Roboterarm als Unterstützungssystem für das Greifen (Kühlschrank, Türen, Tasse, etc.) nutzen kann.

 

 

Die Idee hinter der Fernsteuerung ist es dem Nutzer eine Möglichkeit zu geben, den Rollstuhl, wenn er nicht gebraucht wird (z.B. nachts beim Schlafen), ferngesteuert bis zur nächsten Ladestation zu fahren. Hierzu wurde eine Smartphonelösung umgesetzt.

 

Mit Hilfe der SAM/ FROSAM-Technologie konnten zudem verschiedene zusätzliche Assistenzfunktionen entwickelt werden.

Das damit von uns entwickelte Hindernisvermeidungssystem dient dem Kollisionsschutz sowie dem Notstop bei Hindernissen oder Stufen. Dazu wurden neben Abstandssensoren ein Rückfahrkamerasystem sowie eine situationsbedingte aktive Hindernisvermeidung, z.B. für die assistierte Türdurchfahrt, in einen Rollstuhl integriert.

 

 

Durch die Integration einer Inertialmesseinheit in die SAM-Technologie haben wir zudem eine Sondereingabe für die E-Rollstühle in Form eines Head-Motion-Control Systems geschaffen. Hiermit ist es möglich, den Rollstuhl über die Bewegung des Kopfes zu steuern. Durch einen integrierten Kalman-Filter kann auch die Drehung und nicht nur die Neigung des Kopfes als Eingabe dienen. Das Modul in seiner Grundkonfiguration ist zudem flexibel für andere Eingabemethoden verwendbar.

 

Eine intelligente Begleitpersonensteuerung wurde ebenfalls mit Hilfe der SAM-/ FROSAM-Technologie in ein Rollstuhlsystem integriert. Hierbei werden die Signaldaten von 3D-TOF-Kameras so verrechnet, dass eine Beinerkennung der Begleitperson erfolgt. Das Ziel ist es, dass der Rollstuhl der Begleitperson seitlich folgt, um so eine bessere Interaktion zwischen Begleitperson und Rollstuhlnutzer zu ermöglichen.