Rollstuhl Xeno kennt den Weg
Computergestützte Assistenzsysteme, die älteren oder behinderten Menschen im täglichen Leben helfen sollen, waren auf der Cebit 2009 ein großes Thema. Das Fraunhofer Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme beispielsweise hat ein intelligentes Badezimmer vorgestellt, das sich den Bedürfnissen seiner Nutzer anpasst. Forscher des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Bremen haben Steuerungs- und Navigationssysteme für einen Rollstuhl und eine Gehhilfe entwickelt.
Bei dem Rollstuhl handelt es sich um einen elektrisch betriebenen Rollstuhl, ein Serienprodukt des Prothetikunternehmens Otto Bock. Dazu haben die DFKI-Forscher ein Steuersystem entwickelt, das es dem Insassen erlaubt, den Rollstuhl sicher zu steuern. Das System besteht aus zwei Laserscannern für die Hinderniserkennung, einem Eee-PC, der den Rollstuhl steuert, sowie einem kleinen mobilen Rechner, über den der Nutzer den Rollstuhl auch per Joystick bedienen kann. Für schwer Gelähmte steht zudem ein Kopfjoystick zur Verfügung, der auf Gesten reagiert: Den Kopf neigen etwa bedeutet, dass Xeno abbiegen soll.
In einem vordefinierten Umfeld fährt der Rollstuhl automatisch. Dazu wird zunächst eine Karte des Umfelds erstellt, in dem der Patient sich fortbewegen will. Das kann eine Wohnung oder ein ganzes Gebäude sein. Auf der Cebit etwa hatten die DFKI-Forscher eine Karte der Halle 9 programmiert, in der sie ihren Stand aufgebaut hatten. Dazu wird zuerst das Umfeld vermessen. Aus den Daten erstellt ein Algorithmus einen Lageplan, in den schließlich per Hand die Fahrwege eingetragen werden. Das sei zwar aufwendig, habe aber den Vorteil, dass bestimmte Hindernisse wie etwa Treppen, die die Laserscanner nicht erkennen, in die Karte aufgenommen werden können, erklärt Thomas Röfer vom DFKI im Bremen.
Anhand der Karte findet der Rollstuhl dann sein Ziel. Auf Sprachbefehl fährt er seinen Insassen ins Badezimmer, zum Bücherregal im Wohnzimmer oder in die Küche. Die Laserscanner sorgen für eine sichere Fahrt: Sie erkennen Hindernisse, vor denen Xeno dann abbremst und sie umfährt. Das Assistenzsystem ist auch bei der Steuerung per Joystick oder Kopfjoystick aktiv. So muss der Patient nicht selbst durch die Tür oder zwischen zwei Möbelstücken hindurch navigieren. Er gibt einfach die Richtung vor und Xeno sucht sich den Weg zwischen den Hindernissen selbst.
Die Idee ist, Xeno in einem intelligenten Umfeld einzusetzen. Den Prototyp einer solche intelligenten Wohnung haben die Bremer in ihrem Institut aufgebaut: das Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL). Dabei handelt es sich um eine vernetzte Wohnung, die mit dem Xeno kommuniziert: Steuert der Nutzer in die Küche, öffnen sich automatisch die Türen und das Licht wird eingeschaltet. Außerdem wird die Küche so vorbereitet, dass der Nutzer aus dem Rollstuhl alles bequem erreichen kann: Die Arbeitsplattform etwa wird hochgefahren, damit der Rollstuhl darunter passt. Die Küchenschränke hingegen werden abgesenkt, damit der Nutzer an das Geschirr kommt.
Das zweite von den DFKI-Forschern entwickelte Assistenzsystem soll ältere Menschen beim Laufen unterstützen: Der iWalker ist ein Rollator mit einem Navigationssystem, das aus einem Eee-PC und einem Laserscanner besteht. Die Steuerung erfolgt hier nicht wie beim Xeno aktiv, sondern passiv. Das bedeutet, die beiden hinteren Räder des Rollators können einzeln gebremst werden. Das Bremssystem haben spanische Kollegen der Bremer DFKI-Forscher gebaut.
Gibt der Nutzer auf dem Computer ein Ziel vor, das er erreichen möchte, etwa einen Raum in einem Gebäude, leitet der Rollator ihn dorthin: Zunächst gibt der Nutzer seine Position an, dann geht er los. Auf dem Display des Computers erscheinen Pfeile, die dem Nutzer die Richtung anzeigen. Über die Messung der Radumdrehungen weiß der Rollator immer, wo er ist. Kommt eine Abzweigung, blendet das System nicht nur den entsprechenden Pfeil ein - der Rollator unterstützt zudem die Navigation, indem er das kurveninnere Rad abbremst, so dass der Nutzer automatisch um die Ecke läuft. Diese passive Navigation dient auch zur Kollisionsverhütung: Erkennt der Laserscanner ein Hindernis, etwa ein Möbelstück oder einen Menschen, geleitet der iWalker den Nutzer sicher daran vorbei.
Dass diese Form der passiven Navigation funktioniert, haben die DFKI-Wissenschaftler getestet, indem sie den Rollator einen abschüssigen Hütchenparcours hinunterrollen ließen, erzählt Röfer. Dabei absolvierte der iWalker die Hindernisstrecke, ohne die Hütchen umzustoßen.