Einflussfaktoren auf die sichere zweibeinige Bewegung von Menschen und Robotern im Advanced Motion Lab Offenburg (AMLO)

• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497968580

Bewegung ist essentiell für soziale Teilhabe und Gesundheit. Veränderungen der neuromuskulären und sensorischen Kapazitäten von Menschen, z.B. im Altersgang oder als Folge von Krankheit oder Trauma, können zu substantiellen Einschränkungen der Bewegungsmöglichkeiten und Störungen der Bewegungskontrolle und zu hohen volkswirtschaftlichen Kosten führen.Die Evolution hat Menschen zu erstaunlich effizienten Maschinen geformt. Je nach Bewegungsaufgabe werden Optimierungskriterien für die Bewegungskoordination unterschiedlich gewichtet, wobei soziale und emotionale Faktoren eine bedeutsame Rolle spielen. Ein detailliertes Verständnis des Zusammenspiels dieser Optimierungskriterien ist bisher noch nicht erreicht, ist aber essentiell für die Entwicklung technischer Unterstützungs- und Feedbacksysteme, das Monitoring des Sturzrisikos oder für Trainingsprogramme zur Sturzprävention. Außerdem können Bewegungsstrategien gesunder Menschen als Vorlage für die Steuerung und Regelung technischer Systeme, wie z.B. humanoiden Robotern oder Exoskeletten dienen. Außerdem können technische Systeme Feedback zur Verbesserung der Bewegung geben (z.B. zur Entlastung bei Kniegelenkarthrose).Studien zum Bewegungsverhalten von Menschen haben bisher die Diversität der Bewegungsumgebung (z.B. die Steigung der Bewegungsebene, Perturbationen der Bewegungsstabilität oder das visuelle Umfeld) unzureichend berücksichtigt.Diesem Aspekt soll durch die Anschaffung eines Interaktiven Bewegungsanalysesystems für Echtzeit-Bewegungsanalysen in einer virtuellen Umgebung (Gait Real-Time Analysis Interactive Lab, GRAIL, Abb. 1) für das integrative Forschungszentrum zur menschlichen Bewegung (“Advanced Motion Lab Offenburg“, AMLO) Rechnung getragen werden. Das GRAIL ist in der Lage, Aspekte realer Bewegungsumgebungen (visuelles Umfeld, Neigung des Untergrundes, Perturbationen) abzubilden, zu modifizieren und zu erweitern. Das GRAlL ermöglicht multidisziplinäre, erkenntnisorientierte Forschung zur menschlichen Bewegung in einer ökologisch validen und doch kontrollierbaren Umgebung. Durch die Anschaffung wird die vorhandene Geräteinfrastruktur der Hochschule, die bisher nur Bewegungsanalysen in einer einfachen, ebenerdigen Laborsituation ermöglicht, signifikant erweitert und neue Forschungsperspektiven eröffnet.Mit dem GRAIL soll Forschung zur Gangstabilität, der mechanischen Belastung des Bewegungsapparats und der Übertragung menschlicher Bewegungsmuster auf robotische Systeme adressiert werden. Weiter soll die Interaktion von Menschen mit technischen Hilfsmitteln (z.B. Orthesen, Feedbacksysteme) und der Zusammenhang von Emotion und Bewegung erforscht werden.Mit den antragsbeteiligten Personen sollen bereits vorhandene, konkrete Forschungsprojekte umgesetzt, neue Projektideen zu einer Antragstellung geführt und ein Umfeld geschaffen werden, in dem in Zukunft Forschung an der Schnittstelle zwischen den Bewegungswissenschaften, der Medizin und den Ingenieurwissenschaften entsteht.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Spezial-Laufband (+Motion Capture, VR, etc.)
• Gerätegruppe: 3490 Sonstige medizinische Registriergeräte und Zubehör
• Antragstellende Institution: Hochschule Offenburg
• Beteiligte Institution: MSH Medical School Hamburg - University of Applied Sciences and Medical University; Fakultät Medizin (Universität)
• Leiter: Professor Dr. Steffen Willwacher
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Janis Keuper
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Sina David; Professor Dr. Karsten Hollander; Professor Kiros Karamanidis, Ph.D.
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Ulrich Hochberg; Professor Dr. Marc Oliver Korn; Professor Dr.-Ing. Thomas Wendt