Forschungsschwerpunkt 10: Mensch-adaptive Automatisierungssysteme

Der Forschungsschwerpunkt 10 und die Forschungsgruppe Rehabilitationsrobotik des IPK Fraunhofer werden von Prof Dr.-Ing. Jörg Krüger betreut. Hier werden vor allem Arbeiten aus dem Bereich der geräte-gestützen motorischen Rehabilitation nach Schlaganfall bearbeitet.

Derzeitige Stipendiaten:


Ansätze zur Unterstützung des motorischen Lernens in der geräte-gestützten Neurorehabilitation

Dipl.-Psych., Dipl.-Wirt.-Inf. (FH) Simone Schmid

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger
2. Betreuer: Prof. Dr. Manfred Thüring 

Beschreibung: In dieser Dissertation werden zwei Ansätze überprüft, die die Therapieintensität in der geräte-gestützten motorischen Rehabilitation nach Schlaganfall verbessern sollen. Durch eine Zielsetzungsintervention soll die Anstrengungsbereitschaft und Ausdauer der Patienten gesteigert und somit die Repetitionen der Bewegungsausführungen erhöht werden. Im zweiten Teil der Arbeit werden aus kinematischen Bewegungsdaten Hinweise zur Bewegungsqualität extrahiert und visuelle ergänzende Rückmeldungen abgeleitet, die die Aufmerksamkeit auf die motorische Übung lenken und gleichzeitig die Bewegungsqualität verbessern sollen.

Motorisches Lernen bei der multimodalen Mensch-Roboter-Interaktion

Dipl.-Psych. Luara Ferreira dos Santos

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger
2. Betreuer: Prof. Dr. Manfred Thüring 

Beschreibung: Im Zentrum der neurologischen Rehabilitationsbehandlung nach Schlaganfall steht für Patienten das motorische Lernen mit dem Ziel des Wiedererlernens der eigenständigen Ausführung von Bewegungen. Multimodale robotergestützte Übungsgeräte sind dabei ein Hauptelement einer modernen Reha-Therapiebehandlung. In diesem Forschungsvorhaben geht es um die prospektive Gestaltung und Verbesserung der Mensch-Technik-Interaktion während der Reha-Behandlung mit dem Fokus auf eine Untersuchung und Modellbildung des motorischen Lernens des Patienten sowie seiner physischen Interaktion mit multimodalen robotergestützten Übungsgeräten.

Haptische Interaktion und Trainingsalgorithmen für die Schlaganfall-Rehabilitation

Dipl.-Ing. Robert Steingräber

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger
2. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Marc Kraft

Beschreibung: In diesem Projekt wurde eine Versuchsumgebung für die Armrehabilitation von Schlaganfallpatienten geschaffen mit deren Hilfe Algorithmen für die Trainingsunterstützung, zum Patientenassessment und für die Telehaptik verglichen werden können. Das Ziel ist eine optimale Kraftunterstützung durch ein aktives Rehabilitationsgerät. Es ist bei unterstützten Armbewegungen gleichbedeutend mit der gleichzeitigen Minimierung von Bewegungsfehler und Unterstützungsenergie. Simulationen und erste Fallstudien vergleichen drei Lernalgorithmen im Gerät und legen nahe, dass eine variable Lernrate eine bessere Anpassung an den Patienten ermöglicht, aber erst durch eine Formulierung im Frequenzbereich die nötige Robustheit erzielt wird. Messverfahren für Muskel-, Reflex- und Lerneigenschaften wurden in die Versuchsumgebung integriert, um das Patientenverhalten besser beurteilen und die Unterstützung weiter verbessern zu können. Um auch das Lehrverhalten von Therapeuten zu untersuchen, wurde eine internetbasierte Telehaptikverbindung zwischen zwei Geräten aufgebaut.

Adaptive multimodale Mensch-Roboter-Interaktionssteuerungen

Dipl.-Ing. Ekaterina Ivanova

1. Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

Beschreibung: Die robotergestützte Therapie für Patienten nach Schlaganfall gewinnt immer mehr an Bedeutung. Im Vergleich zur konventionellen Rehabilitation ermöglicht die robotergestützte Therapie eine Verbesserung beim Wiedererlernen motorischer Fähigkeiten. Der Fokus dieser Forschungsarbeit soll auf der Analyse und mathematischen Modellbildung des Patienten-Lernverhaltens liegen. Ziel ist es, einen möglichst hohen Grad an Autonomie für Rehabilitationsroboter auf Basis eines solchen Patientenmodells zu erreichen.


Betreute studentische Arbeiten

Laufende Arbeiten

Abgeschlossene Arbeiten

Christian Nitz
Drehmomentregelung und Erweiterungskonstruktion für ein Rehabilitationsgerät (Masterarbeit)
Dipl.-Ing. Robert Steingräber | FSP 10

Mandy Skubich, Christian Sulzberger, Nadine Pötter
Entwicklung von Trainingsspielen und Auswertealgorithmen für die gerätegestützte motorische Neurorehabilitation nach Schlaganfall am Beispiel des ?Reha Slides? (Projektarbeit)
Dipl.-Psych., Dipl.-Wirt.-Inf. (FH) Simone Schmid, M.Eng. Sylvia Donner | FSP 10, FSP 1

Dana Willfroth
Alternatives Bedienkonzept in der motorischen Rehabilitation nach Schlaganfall am Beispiel eines low-cost Headtracking-Systems (Bachelorarbeit)
Dipl.-Psych., Dipl.-Wirt.-Inf. (FH) Simone Schmid, Dipl.-Ing. Robert Steingräber | FSP 10

Mareike Okrafka
Modellbasierte Kraftschätzung für einen Motorteststand (Bachelorarbeit)
Dipl.-Ing. Robert Steingräber | FSP 10

Felix Sinell
Auswertung von Therapiedaten zur Verbesserung der automatisierten motorischen Armrehabilitation (Bachelorarbeit)
Dipl.-Ing. Robert Steingräber | FSP 10