InteraktionsKRAFT - Velamed Medizintechnik

Autor: Arved Reimann

Forschungsprojekt / Januar 13, 2022

Interaktive Systeme in virtuellen und realen Räumen – Innovative Technologien für die digitale Gesellschaft

Projektlaufzeit: 08/2021 – 06/2024
Volumen: 2,16 Mio.€ (davon 75% Förderanteil durch BMBF)

Wahrnehmung von Kräften und Krafteinwirkungen in interaktiven MR-Wissensräumen für immersives und effektives Bewegungslernen

Das Ziel des Projekts InteraktionsKRAFT ist es, eine innovative Haptikkomponente zur Simulation von Kräften und Krafteinwirkungen in MR-Systemen zu entwickeln und dadurch die Immersion zu verbessern. Der Nutzen eines derartigen Systems liegt insbesondere im Bewegungslernen. Die korrekte Ausführung von Bewegungsübungen zum Beispiel im Rahmen einer aktiven Bewegungstherapie als Teilaspekt der Physiotherapie könnte dadurch unterstützt werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der ortsunabhängigen (Tele-)Anwendung, wodurch personelle Engpässe umgangen und die Therapietreue verbessert werden könnte. In einem zweiten Anwendungsszenario wird auf die korrekte Ausführung von Bewegungsübungen in Multi-User-Anwendungen für Trainingskurse fokussiert.

Obwohl die Nutzung von interaktiven Systemen in virtuellen und realen Räumen vielfältige Vorteile für das Bewegungslernen bringt (Motivation, Tele- und Multi-User-Anwendungen, kontinuierliches Feedback), mangelt es an innovativen Interaktionstechniken. Zwar existieren bereits Möglichkeiten über Druck oder Vibration ein haptisches Feedback zu erzeugen, insbesondere die Rückmeldung der von außen auf den Körper wirkenden Kräfte und die daraus resultierende Wahrnehmung von unterschiedlichen Gewichten kann gegenwärtig in der MR jedoch noch nicht abgebildet werden.

Als Lösung kommt die sogenannte Elektromyostimulation zum Einsatz (EMS). Durch am Körper befestigte Elektroden werden elektrische Reize ausgesendet, die die Muskulatur aktivieren. Dadurch kann eine kinästhetische Wahrnehmung erzeugt und Wahrnehmungen von Kräften und Krafteinwirkungen simuliert werden. Dies umfasst Korrekturen der Bewegung oder Körperhaltung durch Lehrende, unterschiedliche Gewichte und die daraus folgenden Anpassungsvorgänge sowie die Gleichgewichtsstabilisierung und Ermüdung des Patienten.

Der elektrische Reiz soll über einen Regelkreis in Stärke und Stelle adaptiv dosiert werden, um eine höchst mögliche Immersion zu erzielen. Dafür wird die Elektromyostimulation mit Körperhaltungs- und Bewegungsinformationen (erhalten über ein Motion Capture System) gekoppelt.

Velamed agiert in diesem Projekt in der Rolle des Sensorik- und Biomechanikexperten. Die spezielle Aufgabe besteht darin, Expertise aus den Bereichen Bewegungsanalyse, Sensortechnik, multiparametrischer Interaktion und Signalverarbeitung einzubringen und zur Entwicklung des MR-Systems beizutragen. Außerdem verantwortet Velamed die Validierung von interaktionsKRAFT.

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