ISBN 9783843902304

978-3-8439-0230-4, Reihe Informatik

Stefan Herrmann
Direkte und proportionale Ansteuerung einzelner Finger von Handprothesen

235 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Bei Verlust eines Arms oder einer Hand infolge von Unfällen, Gewalteinwirkung oder Krankheit sind myoelektrische Handprothesen der Standard, der seit einigen Jahrzehnten für die Versorgung eingesetzt wird. Diese Art der klinisch eingesetzten Modelle haben die rein passiven, kosmetischen Prothesen und Arbeits-Arme weitestgehend ersetzt, sich aber seit Beginn des Einsatzes kaum verändert. Die Steuerung erfolgt in den meisten Fällen über zwei myoelektrische Sensoren, welche auf der Haut, über den verbleibenden Muskeln platziert werden. Bei diesem Vorgehen ist die Anzahl der ansteuerbaren Freiheitsgrade, beziehungsweise Gelenke, beschränkt. Die ElektrohandTMder Firma Otto Bock verfügt beispielsweise über zwei bewegliche, voneinander unabhängig ansteuerbare Effektoren: ein drehbares Handgelenk und einen simplen Greifer. Die Kontrolle der Motoren erfolgt dabei über die gleichgerichtete Amplitude zweier abgeleiteter Muskelsignale.

Neuere Prothesen-Hände verfügen unter anderem über Sensoren in den Fingerkuppen, die das Abrutschen von gegriffenen Gegenständen erkennen und automatisch die Griffkraft nachregeln. Experimentelle Ansätze mit taktilen oder thermischen Elementen für die Rückmeldung von Informationen an den Körper des Nutzers wurden ebenfalls untersucht. Diese werden im klinischen Alltag bei heutigen Modellen aber noch nicht eingesetzt. Aus diesem Grund ist der Anwender darauf angewiesen, visuell das Greifen eines Gegenstandes zu überprüfen, um ein Abrutschen zu verhindern, was einen unbewussten und intuitiven Einsatz des Gerätes verhindert.

In den letzten Jahren wurden neue Ersatzglieder entwickelt, die aufgrund von mehr Freiheitsgraden verbesserte Interaktionsmöglichkeiten mit der Umwelt zulassen. Die ersten Modelle sind kommerziell erhältlich, werden aber noch nicht in großen Stückzahlen an Nutzer angepasst. Beispiele sind die i-Limb HandTM der Firma Touch Bionics oder die Fluidhand des Forschungszentrums Karlsruhe. Beide Modelle haben vier einzeln bewegliche Finger und einen opponierbaren Daumen. Eine gezielte Ansteuerung einzelner Finger durch den Nutzer mit den myoelektrischen Signalen ist in der Praxis aufgrund fehlender Steueralgorithmen noch nicht möglich.