Max Böhme verteidigt erfolgreich Dissertation zur Biomechanik und seniorengerechten Gestaltung exoskelettaler Bewegungsunterstützungssysteme
Am 11. März 2022 verteidigte Max Böhme von der Fakultät Ingenieurwissenschaften erfolgreich seine Dissertation zur Biomechanik und seniorengerechten Gestaltung von exoskelettalen Bewegungsunterstützungssystemen. Böhmes wissenschaftliche Arbeit und Forschung leistet einen wesentlichen Beitrag zur altersgerechten Gestaltung von Exoskeletten für Senior:innen.
Während herkömmliche Aufzüge und Treppenlifte die Restmobilität von bewegungseingeschränkten Senior:innen substituieren und letztendlich zu einer sukzessiven Verschlechterung des Gesundheitszustandes beitragen, können Bewegungsunterstützungssysteme die Restmobilität der Nutzer:innen erhalten und so auch zu einer besseren Lebensqualität beitragen. Das von Böhme mitentwickelte Exoskelette soll Senior:innen in Zukunft in ihrer häuslichen Umgebung das Überwinden von Treppen erleichtern.
Sicheres, intelligentes Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung
Böhme erforschte von 2016 bis 2019 als Mitglied der interdisziplinären Forschungsgruppe „DemoS -Systemlösungen zur Gestaltung des Demographie- und Strukturwandels“ minimal aktuierte Bewegungsunterstützungssysteme, sogenannte Exoskelette. Von 2019 bis 2020 wurden in die Entwicklung des neuen Exoskeletts auch die zukünftigen Nutzer:innen mit einbezogen. Dazu wurde der Prototyp (Demonstrator) im Rahmen einer interaktiven Werkstatt Senior:innen in Köln, Leipzig, Berlin und Essen vorgestellt. Interessierte durften den Prototyp live ausprobieren und bewerten. Das Feedback der Senior:innen floss anschließend in die Weiterentwicklung und Optimierung ein.
Für seine Dissertation konstruierte Böhme dann basierend auf dem Feedback der Senior:innen einen zweiten Demonstrator, den er abschließend in seiner Arbeit im Biomechaniklabor der Universität Leipzig testete. Für die Auswertung der Ergebnisse hat Böhme in Kooperation mit einem Forscher der Politecnico di Torino (Italien) und Forschern der Aalborg University (Dänemark) ein Schnittstellenmodell entwickelt. Dieses Schnittstellenmodell ermöglicht die Anbindung von modellierten Exoskeletten an ein muskuloskelettales Menschmodell, womit sich auch Schnittstellenkräfte berechnen lassen.
Das Funktionsprinzip des seniorengerechten Exoskeletts
Beim seniorengerechten Bewegungsunterstützungssystem zur Treppenüberwindung werden die Kniegelenke, da wo in der Regel der höchste Kraftmangel auftritt, in ihrer Bewegung durch eine spezielle Antriebstechnik unterstützt. Mit Hilfe von Sensorik und intelligenter Regelung liefern die Antriebe in jedem Zustand die fehlende Kraft. Der erforderliche Unterstützungsbedarf wurde in umfangreichen, vorhergehenden biomechanischen Studien mit einer eigens entwickelten Methode erfasst.
Forschung für mehr Barrierefreiheit
„Ich bin mir sicher, dass wir in den nächsten Jahren vermehrt diverse Exoskelette im Alltag nutzen können. Durch diese Art der Bewegungsunterstützung könnten nicht nur Senioren Treppen wieder selbstständig überwinden, auch körperlich anstrengende Arbeitsaufgaben können durch Exoskelette erleichtert werden. Es freut mich, dass ich in diesem Themenfeld einen Beitrag leisten konnte, der nun direkt von anderen Forschungs- und Entwicklungsteams genutzt werden kann.“, betont der frisch gebackene Dr.-Ing. Max Böhme.
Die Dissertation
Max Böhmes Dissertation wurde mit einem ESF-Promotionsstipendium gefördert und entstand im Rahmen eines kooperativen Promotionsverfahrens. Betreut wurde die wissenschaftliche Arbeit von Prof. Dr.-Ing. Marc Kraft von der TU Berlin (Fachgebiet Medizintechnik, Institut für Maschinenkonstruktion und Systemtechnik) und Prof. Dr.-Ing. Johannes Zentner von der HTWK Leipzig (Institut für entwicklungsorientierten Maschinenbau, Fakultät Ingenieurwissenschaften). Darüber hinaus erhielt Böhme von der Abteilung Biomechanik der Universität Leipzig sowie weiteren internationalen Forschenden begleitend Unterstützung.