Türe öffnen oder Geschirrspüler einräumen: Solche alltäglichen Dinge sind für Menschen mit körperlicher Beeinträchtigung oft eine große Herausforderung. Helfen kann das Robotersystem EDAN. Bei einem Wettbewerb in der Schweiz holte der Roboter mit seinem Piloten Mattias Atzenhofer aus Weichs den ersten Platz.
Weichs/Oberpfaffenhofen – In einen Apfel beißen, ein Kleidungsstück aufhängen, einen Teller aus einer Spülmaschine räumen, eine Tür mit einem Drehknauf öffnen – für die meisten Menschen sind das alltägliche Bewegungen, über die sie wohl kaum nachdenken. Für Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen kann jede einzelne Aufgabe aber eine große Hürde sein. Genau ihnen soll das Robotersystem EDAN helfen, das am Institut für Robotik und Mechatronik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen (Landkreis Starnberg) entwickelt wird. Der Roboterarm wird gesteuert von Mattias Atzenhofer. Der 30-jährige Weichser, der mit Muskeldystrophie lebt, ist Ende 2021 als Proband zu dem Team gekommen. Und er holte nun den ersten Platz beim Cybathlon, der Olympiade der Assistenztechnologien der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich.
78 Teams aus Forschung und Industrie traten beim Cybathlon in Zürich gegeneinander an. Das Team des DLR mit Mattias Atzenhofer hatte in der Kategorie „Assistenzroboter-Rennen“ ihr Glück versucht – mit EDAN: Das robotische System besteht aus einem elektrischen Rollstuhl und einem DLR-Leichtbau-Roboter-Arm. Mattias Atzenhofer steuert den Arm per Joystick. Mithilfe einer Kamera kann das System verschiedene Gegenstände erkennen und unterstützt den Piloten bei schwierigen Bewegungsabläufen mittels künstlicher Intelligenz (KI). „Es reicht, wenn ich den Roboter-Arm in die ungefähre Richtung eines Gegenstands steuer“, erklärt Atzenhofer. Die KI des Roboters übernimmt dann die präzisen Bewegungsabläufe, so dass einfache Joystick-Kommandos genügen, um die Aufgabe flüssig auszuführen.
Das Siegerteam: Vier Wochen übte Pilot Mattias Atzenhofer mit dem Roboter
Atzenhofer kam vor rund drei Jahren zum DLR. „Ich habe von einer Freundin erfahren, dass dort Probanden gesucht werden.“ Der Roboterarm war damals schon entwickelt. In den Wochen vor dem Cybathlon. „Vier Monate habe ich wöchentlich mit dem EDAN-Team trainiert. Es macht sehr viel Freude, neue Erfindungen so hautnah mitzugestalten, und mir ist es wichtig, dass technische Hilfsmittel so entwickelt werden, dass sie auch wirklich unterstützen“, sagt Mattias Atzenhofer.
Es macht sehr viel Freude, neue Erfindungen so hautnah mitzugestalten.
Ein Parcours mit zehn Stationen
Im Assistenz-Roboter-Rennen bewältigte Mattias Atzenhofer einen Parcours mit zehn Stationen: Als Pilot musste er zeigen, dass er mit Hilfe EDANs in einen Apfel beißen, ein Kleidungsstück aufhängen, verschiedene Gewürze greifen, und einen Teller aus einer Spülmaschine räumen kann. Eine besondere Herausforderung stellte dabei das Durchfahren einer Tür da – die sowohl per Drehknauf geöffnet, als auch per Türklinke wieder geschossen werden musste.
„Bei der Tür gilt es, verschiedene Hürden zu überwinden“, erklärt Jörn Vogel, Leiter der EDAN-Teams vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik. „Zum einen ist es schwierig, den Türknauf zu drehen, denn das erfordert Kraft. Dazu kommt, dass die Aufgabe nicht mit einer Armbewegung alleine ausgeführt werden kann, sondern der Rollstuhl muss zeitgleich zurückfahren, um Platz zu schaffen, damit die Türe überhaupt geöffnet werden kann. Beim Schließen der Türe ist wiederum die koordinierte Bewegung von Rollstuhl und Arm nötig – vorher muss sich der Pilot mit Rollstuhl allerdings noch umdrehen. Für genau solche Aufgaben verfügen wir über unsere Ganzkörperregelung, die die Koordination zwischen Rollstuhl und Arm sicherstellt.“
Auf den Piloten kommt es an
Dennoch steht und fällt alles mit dem Piloten: Hochkonzentriert, doch mit sichtlicher Freude erledigte Mattias Atzenhofer die zehn Aufgaben. In den Qualifikationsrunden bewältigte Mattias Atzenhofer den Parcours mit den zehn Stationen mit voller Punktzahl. „Da war schon klar, dass wir es aufs Podest schaffen.“ Bei der letzten Aufgabe war das Team minimal über der Zeit, aber die bereits tadellos erledigten neun anderen Aufgaben in Rekordzeit sorgen für einen souveränen Sieg, vor dem zweitplatzierten Team aus Frankreich.
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„Es war voll spannend und am Ende großartig, dass wir gewonnen haben!“ Mattias Atzenhofer schwärmt von der Atmosphäre. Die Goldmedaille, die er erhalten hat, hat zu Hause nun einen Ehrenplatz.
Doch die Arbeit geht weiter: Von dem Roboterarm gibt es bereits einen neuen Prototyp, der gerade programmiert wird. Dann ist Pilot Mattias Atzenhofer wieder gefragt. „Diese Zusammenarbeit ist auch für uns Entwickler ein echtes Geschenk“, sagt Jörn Vogel.
Nun geht es darum, die DLR-Spitzenforschung den Anwendern zugänglich zu machen. Teamleiter Jörn Vogel: „Der erste Platz im Assistenz-Robotik-Rennen freut uns alle riesig – zumal dies zeigt, wie robust und einzigartig EDAN ist. Wir sind also auf dem richtigen Weg.“