Mit seinen drei Radeinheiten ist es dem Rollstuhlroboter Me-Bot erstmals möglich, Treppen und Bordsteine zu überwinden.

Mit seinen drei Radeinheiten ist es dem Rollstuhlroboter Me-Bot erstmals möglich, Treppen und Bordsteine zu überwinden. Herl/Michael Lain

Das weltweit größte Forschungslabor für Rollstühle, Human Engineering Research Lab (Herl), hat ein Robotersystem, Me-Bot, entwickelt, das Treppen und Bordsteinkanten automatisch überwindet. Die Basis bildet ein Untersatz aus sechs Rädern, die paarweise angeordnet sind. Die mittlere, größere Radeinheit ist fürs Fahren bestimmt, die Vordere und Hintere dient als Steuerung. Alle drei Radpaare können sich voneinander losgelöst in horizontale und vertikale Richtung bewegen.

Sobald der Roboter ein Hindernis erkennt, fährt das erste Radpaar aus und hebt das Fahrzeug an. Anschließend rückt die mittlere Einheit selbstständig nach und hievt den Rollstuhl über die Kante. Zuletzt wird das hintere Radpaar nachgezogen. „Mit diesem MecFraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierunghanismus kann das System – ähnlich wie eine Raupe – Hindernisse stückweise erklimmen“, informiert Rory Cooper, Leiter des Herl.

Damit Me-Bot Bordsteine und Treppen sicher überwindet, ist Expertise in der Signalerfassung und -verarbeitung notwendig. Hier waren die Wissenschaftler des Fraunhofer IPA gefragt. Das Team um Bernhard Kleiner, Gruppenleiter der Bewegungserfassung und Sensorfunktion, hat ein Radarmodul integriert, das Objekte erkennt und den Automatismus zum Überwinden aktiviert. Dafür sendet das System Strahlen aus, die die Treppe oder den Bordstein geometrisch vermessen.

Dank seines Raupenantriebs kann dieser Rollstuhl Treppen steigen.

Dank seines Raupenantriebs kann dieser Rollstuhl Treppen steigen. ETH Zurich/Alessandro Della Bella

Mit diesen Daten weiß die Steuerungseinheit genau, wie der Rollstuhl positioniert werden muss, um das Hindernis anzufahren. Steht das Fahrzeug parallel zum Objekt, setzt der Überwindungsautomatismus ein und die Stufe wird erklommen. „Wir haben uns für Radarmesstechnik entschieden, weil sie – im Gegensatz zu Laser oder Infrarot – resistent gegenüber Umwelteinflüssen ist. Regen, Kälte, Nebel oder Feuchtigkeit sind also kein Problem“, erklärt Kleiner. Mit diesen Eigenschaften sind Radarsysteme für viele industrielle Anwendungen einsetzbar. Die IPA-Wissenschaftler habenzum Beispiel eine Menschdetektion für Roboter oder Industrie-4.0-Technologien realisiert

Internationale Forschungskooperation weiter gestärkt

Beim Cybathlon der ETH Zürich muss Me-Bot nicht nur Treppen steigen. Der anspruchsvolle Parcours bringt sechs Hindernisse mit sich, darunter auch schmale Türen, ein Slalom oder Rampen. „Mit der Rollstuhlkompetenz des Herl und unserer Expertise in der Signalverarbeitung verfügt Me-Bot über alle Voraussetzungen, die Schikanen zu passieren“, ist Kleiner überzeugt. Bis die Innovation auch in der Praxis eingesetzt werden kann, dauert es allerdings noch einige Jahre. „Unsere Kollegen vom Herl haben einen ersten Prototyp realisiert, den es nun weiter zu testen und schneller zu machen gilt“, so der Wissenschaftler