Interaktion von Mensch und Roboter 22. Aug 2022 Von Martin Ciupek

Aus dem Labor in die Praxis – Der nächste Schritt zum Assistenzroboter für die Pflege

Pflegekräfte entlasten und Pflegebedürftigen das Leben erleichtern, dass könnten künftig Assistenzroboter. Noch gibt es dazu aber ungeklärte Fragen. Ein Forschungsprojekt soll darauf Antworten geben. Für den langfristigen Erfolg gilt es aber auch Servicefragen zu klären.

Das Bild zeigt unterschiedliche am DLR entwickelte Assistenzroboter, die in der Pflege erprobt werden.
Foto: DLR

Menschliche Pflegekräfte werden bei der Pflege von Menschen immer wichtig bleiben. Schon heute wird jedoch deutlich, dass sie Unterstützung brauchen, damit Überlastung und stressbedingte Ausfälle vermieden werden. Doch welche Aufgaben können dabei künftig Roboter übernehmen? Wie können die Assistenzsysteme den menschlichen Bedürfnissen in Seniorenheimen, Krankenhäusern aber auch in privaten Haushalten gerecht werden? Diese und ähnliche Fragen wollen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen in der Projektserie „Smile“ klären – die im April 2016 mit dem Projekt SmartAssist startete und mit dem jüngsten Projekt SMiLE2gether noch bis Juni 2024 läuft.

Die Abkürzung Smile steht für „Servicerobotik für Menschen in Lebenssituationen mit Einschränkungen“. Dazu erklärt Projektleiter Jörn Vogel: „Robotische Pflegeassistenten sollen zum einen das Pflegepersonal entlasten und zum anderen den betroffenen Menschen ein höheres Maß an Selbstständigkeit im Alltag zurückgeben. Die Roboter können auf diese Weise einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität und zur Kommunikation mit Angehörigen und Helfern leisten.“

Das DLR arbeitet in dem aktuellen Projekt SMiLE2gether mit dem Caritasverband der Erzdiözese München und Freising und der Katholischen Stiftungshochschule München zusammen. Gefördert wird die Projektserie Smile vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie.

Drei verschiedene Assistenzsysteme kommen im Pflegeprojekt Smile zum Einsatz

Die Assistenzsysteme, die das DLR erprobt, heißen Rollin‘ Justin, Edan und Hug. Sie sind für unterschiedliche Aufgaben konzipiert. Sie nutzen alle Leichtbauroboterarme, die am DLR entwickelt wurden. Als humanoider, zweiarmiger, mobiler Heimassistenzroboter ist Rollin‘ Justin eine autarke Lösung. Über Sensoren und Kameras nimmt er seine Umgebung wahr und wertet die Informationen aus. Er nutzt Künstliche Intelligenz (KI), um seine Arbeitsabläufe selbstständig zu planen. Über seine Leichtbauarme kann er feinfühlig mit seiner Umwelt inter­agieren.

Das Assistenzsystem Edan besteht aus einem elektrisch angetriebenen Rollstuhl und einem angebauten Leichbauroboterarm.

Foto: DLR

Die zwei Roboterarme des Assistenzsystems Hug dienen in diesem Fall als Bediengeräte. Sie erfassen die Bewegung des Menschen und steuern damit einen entfernten Roboter. Fährt der Handhabungsroboter gegen ein Hindernis, signalisiert Hug das dem Bediener durch einen entsprechenden Widerstand (Forcefeedback).

Foto: DLR

Der mobile Handhabungsroboter Rollin Justin kann Transportdienste übernehmen, aber auch Reinigungsaufgaben. Er ist mit etwa 1,9 m Höhe so groß wie ein erwachsener Mensch und kann bis zu 20 kg tragen.

Foto: DLR

Beim Modell Edan ist der Leichtbauroboterarm mit einem elektrisch angetriebenen Rollstuhl verbunden und verfügt über eine mechanische Hand. Der Roboter wird dabei mit einem Joystick bewegt oder über Muskelsignale. Die Muskelsignale werden dabei direkt auf der Hautoberfläche der Person gemessen und an die Robotersteuerung übertragen. Die beiden Modelle Edan und Rollin‘ Justin können auch aus der Ferne per Smartphone oder Tablet bewegt werden – von Fachpersonal aber auch von Angehörigen. Auch eine Fernsteuerung aus einem Kontrollzentrum der Pflegeeinrichtung ist dabei möglich.

Die beiden Leichtbauarme des Hug dienen dagegen als haptische Eingabestation. Statt selbst Dinge zu greifen, können damit entfernte Roboter gesteuert werden. Hug erfasst dabei die Bewegungen des Menschen, übersetzt sie in Signale und gibt sie weiter. Stößt der so gesteuerte Roboter auf ein Hindernis oder greift etwas, spürt der Nutzer bzw. die Nutzerin die Kräfte, die der Roboter wahrnimmt. Damit können beispielsweise die Assistenzsysteme Edan und Rollin‘ Justin einfach und intuitiv aus der Ferne bewegt werden.

Jetzt gilt es das in der Praxis zu erproben. In der Vorstellung des Teams vom DLR-Institut für Robotik und Mechatronik soll der Rollstuhlroboter Edan die Selbstständigkeit von Menschen mit Mobilitätseinschränkungen deutlich erhöhen und sie dazu befähigen, Dinge zu erreichen, die außerhalb ihres eigenen Greifbereiches liegen. Dagegen könnte Rollin‘ Justin in einer Pflegeeinrichtung Hol- und Bringdienste ausführen. Bei kniffligen Herausforderungen sollen geschulte Pflegekräfte aus einem Kontrollzentrum die Pflegebedürftigen über das Bediensystem Hug schnell unterstützen können.

Weitere Forschungsprojekte zur Robotik in der Pflege

Smile ist nicht das einzige Projekt, dass sich mit dem Robotereinsatz in der Pflege beschäftigt. Bis vor kurzem wurde beispielsweise im Projekt ExoPflege am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart untersucht, wie Exoskelette Krankenhauspersonal beim Umbetten von Patienten entlasten können. Das motorisch unterstützte Exoskelett umschließt dabei die Arme und und reicht von den Schultern bis zur Hüfte. Damit könnten Rückenschmerzen und Beschwerden im Nacken-Schulter-Bereich reduziert werden, an denen gut zwei Drittel der Pflegekräfte leiden, heißt es vom Projektteam um die Biersack Technologie GmbH & Co. KG. Insbesondere Innovationen beim Leichtbau sowie bei der Funktionsintegration auf elektronischer, sensorischer und aktorischer Ebene sollen hier die Akzeptanz in der Praxis erhöhen.

Bis Mitte 2020 wurde im Projekt Robina die robotische Unterstützung hochgradig motorisch eingeschränkter Pflegebedürftiger untersucht. Hier ging es beispielsweise um Patienten mit der Nervenkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS). Unter Projektkoordinator Pflegewerk Berlin GmbH kam dazu ein Roboter des Herstellers Franka Emika aus München zum Einsatz. Mit Unterstützung weiterer Partner wie der Charité Universitätsmedizin Berlin und dem FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie wurden dafür multimodale Bedienmöglichkeiten per Sprache, Gestik, Touchpanel und elektrische Muskelaktivitäten (elektromyografisch) erarbeitet. Damit ist ein dem Krankheitsverlauf angepasstes Bedienkonzept möglich, welches eine Steuerung per Hand, Zunge, Kiefer, Kopf und Augen erlaubt. Auf diese Weise können die pflegebedürftigen Personen, den Arm dreidimensional führen, um zu Trinken, sich bei Juckreiz zu kratzen oder Alltagsgegenstände zu sich zu holen.

Tücken beim Robotereinsatz in der Pflege

Egal wie gut die Technik am Ende eines solchen Projektes ist, letztlich geht es darum, dass die Investitionen in der Praxis eine langfristige Perspektive haben. Das könnte auch die aktuelle Zurückhaltung bei den potenziellen Kundengruppen erklären.

Ein Beispiel: Bereits ab Januar 2019 wurde das französisch-japanische Robotermodell Pepper in einer Tagespflegeeinrichtung „Ursula Wiegand“ der Caritas Sozialstation in Erlenbach am Main erprobt und von dem Wittener Unternehmen Entrance Robotics für die Pflege weiterentwickelt. 2021 entschloss sich der japanische Hersteller Softbank jedoch den etwa 1,2 m großen humanoide Roboter nicht mehr weiter zu produzieren. Laut einem Bericht der Westdeutschen Zeitung sieht der Gründer der auf Softwareentwicklung spezialisierten Entrance Robotics, Jörg Heynkes, zwar weiterhin einen wachsenden Markt für solche Roboter und zeigte sich enttäuscht, dass Pepper von Softbank nicht mehr weiterentwickelt werde. Er warte nun auf ähnliche Roboter anderer Hersteller. Sein Unternehmen bietet jedoch weiter Service für die bereits im Einsatz befindlichen Pepper-Modelle. Außerdem gehören weitere Modelle wie der kollaborierende Roboter Sawyer zum Portfolio seines Unternehmens.

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