Wenn Querschnittgelähmte wieder gehen können

Rolf, der Pilot von Varileg enhanced, weist wesentlich weniger Praxis mit der motorisierten St¨¹tzstruktur auf, die ihn an der Cybathlon Experience nun gehen l?sst. So steht die Anspannung in sein Gesicht geschrieben, als er in langen, gleichm?ssigen Schritten einen Slalom um Bartische geht. Jeden Schritt l?st er per Knopfdruck an einer seiner Kr¨¹cken aus. Schritt f¨¹r Schritt geht er, stets begleitet von mechanischen Roboterger?uschen und zwei Helfern, die ihn im Falle eines Motorenausfalls auffangen k?nnen.

Varileg enhanced besteht inzwischen nicht mehr aus den Studierenden der ETH und der HSR. Nach dem Rollout des Fokusprojekts im Mai 2019 wurde das Exoskelett an das Rehabilitation Engineering Lab sowie die Gruppe f¨¹r Produktentwicklung der ETH Z¨¹rich und das Institut f¨¹r Laborautomation und Mechatronik an der HSR ¨¹bergeben. Dabei waren die Studierenden darauf bedacht, das Exoskelett und das Wissen dahinter so zu ¨¹bergeben, dass die Forschenden nahtlos daran weiterarbeiten konnten. Ausserdem konnte sich Teammitglied Lukas Granzotto, einer der drei HSR-Studierenden, eine befristete Festanstellung im Labor der HSR sichern. So kann er einen wesentlichen Beitrag zum Wissenstransfer leisten und gleichzeitig noch etwas l?nger am Projekt arbeiten. Sein Teamkollege Michael Heid ist einerseits froh, konnte er das Projekt nach acht intensiven Monaten abschliessen. ?Andererseits ist es nat¨¹rlich schade, ein solches Herzensprojekt aus den H?nden zu geben?, sagt er.

Seitw?rts ¨¹ber den Parcours

Am Ende der Bartischreihe lockern sich Rolfs Gesichtsz¨¹ge, ein zufriedenes L?cheln macht sich breit, er hebt triumphierend eine Kr¨¹cke in Luft. Die Besucherinnen und Besucher applaudieren begeistert, die Teammitglieder von Varileg enhanced sind sichtlich stolz. F¨¹r das Team ist die Demonstration hier fertig. Die schiefe Ebene und die Treppe, die im Hindernisparcours noch vor Rolf liegen, bew?ltigt er nicht. Er hatte seit seinem Trainingsstart vor erst zwei Monaten noch keine Gelegenheit, auf diesen Hindernissen zu trainieren. Lukas sagt: ?W?re die Experience nicht gewesen, h?tten wir mit Rolf wahrscheinlich schon f¨¹r weitere Hindernisse trainiert, gewisse ?nderungen durchgef¨¹hrt und getestet. Im Hinblick darauf, dass das Exoskelett nun aber so funktionierte, wollten wir kurzfristig nichts mehr daran ?ndern. Never change a winning team.?

W?hrend Rolf am Ende seines Parcours ein kurzes Interview gibt, macht sich das Team Project March f¨¹r die Demonstration bereit. Sjaan sitzt in ihrem Rollstuhl. Normalerweise w¨¹rde sie sich zu diesem Zeitpunkt in das auf einer Bank sitzende, leere Exoskelett hieven. Diesmal jedoch wird die Demonstration ohne Pilotin stattfinden, was keineswegs an ihr, sondern vielmehr an der Technik liegt. Nachdem March IV wenige Stunden zuvor nicht mehr imstande war, geradeaus zu gehen, musste das Exoskelett repariert werden. Bis zur Demo blieb keine Zeit mehr, das System zu testen, weshalb das Exoskelett nun aus Sicherheitsgr¨¹nden zun?chst leer und in Begleitung dreier Helferinnen und Helfer ¨¹ber die Hindernisse schreitet.

Aufstehen, Slalomgehen, ¨¹ber die schiefe Ebene balancieren und Treppensteigen ¨C alles kein Problem f¨¹r March IV. Auf der nach rechts abfallenden Ebene pr?sentiert das Team ausserdem seine neuste Implementation: Das Exoskelett geht seitw?rts. Langsam bewegt sich ein Bein nach dem anderen durch die H¨¹ftmotoren zur Seite. Dieser Seitw?rtsschritt wurde speziell f¨¹r die schiefe Ebene entwickelt, er hilft aber auch, beim Geradeausgehen das Gleichgewicht zu halten.

Nicht alltagstauglich

Die beiden Exoskelette k?nnen einiges, alltagstauglich sind sie jedoch noch nicht. Das Rennexoskelett von Varileg enhanced wurde von Beginn weg f¨¹r die Hindernisse des Cybathlon 2020 konzipiert. Daf¨¹r wurden schon die Bewegungsabl?ufe einer gehenden Person auf den Hindernissen aufgezeichnet, und anschliessend wurde die Software entsprechend programmiert. W?hrend Sjaan bei ihrem Exoskelett auf einem Display an der Kr¨¹cke zwischen drei Schrittl?ngen ausw?hlen kann, hat Rolf nur eine Variante zur Verf¨¹gung. Ausserdem k?nnen beim Exoskelett von Varileg enhanced ¨C im Gegensatz zu March IV ¨C die Fussgelenke nicht bewegt werden. Lukas erkl?rt: ?Dies ist f¨¹r die Cybathlon-Hindernisse nicht n?tig und w¨¹rde durch zus?tzliche Motoren nur mehr Gewicht verursachen.?

Project March sieht das anders: F¨¹r einen nat¨¹rlichen Gang und die effiziente Bew?ltigung der Hindernisse sei das bewegliche Fussgelenk sehr n¨¹tzlich. Die Niederl?nder sind ¨¹berzeugt, dass es ein m?glichst alltagstaugliches und komfortables Exoskelett braucht, um am Cybathlon den Wettkampf in der Kategorie ?Powered Exoskeleton Race? gewinnen zu k?nnen.

Vorfreude auf den Cybathlon

Bis zum Cybathlon 2020 kommt auf die beiden Teams noch einiges zu: Pilotin Sjaan wird mit dem neuen Dream Team trainieren, und das Exoskelett von Varileg enhanced wird unter der Leitung der HSR weiterentwickelt. Direkt nach der Cybathlon Experience nehmen die Forschenden das Exoskelett komplett auseinander, um sicherzustellen, dass nach den intensiven Trainings und Demonstrationen noch alles intakt ist. Ausserdem m?chten sie einige ?nderungen am System vornehmen. Silvia Rohner, Labormitarbeiterin an der HSR, erkl?rt: ?Wir werden nun die Dinge in Angriff nehmen, f¨¹r welche die Studierenden w?hrend des Fokusprojekts schlicht keine Zeit hatten.? Dazu geh?rt zum Beispiel die Optimierung des Codes und eine saubere Dokumentation. Ausserdem wird auf Wunsch von Rolf f¨¹r eine bessere Balance die Schrittdauer verk¨¹rzt.

Bereits jetzt in relativ schnellen Schritten schreitet Sjaan, die Pilotin von Project March, ¨¹ber den Parcours der Cybathlon Experience. Nachdem das Exoskelett den Parcours bei der Demonstration erfolgreich leer bew?ltigte, wagt das Team nun einen Durchgang mit der Pilotin. Als Sjaan die letzten Stufen der Treppe hinuntersteigt und somit das letzte der vier Hindernisse bew?ltigt, ist die Erleichterung beim niederl?ndischen Team gross ¨C genauso wie die Vorfreude auf den bevorstehenden Cybathlon 2020.