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Evaluation von Muskelaktivitätssensoren in einer Kniegelenk-Orthese

Bauer, Fabian :
Evaluation von Muskelaktivitätssensoren in einer Kniegelenk-Orthese.
Institut EMK / FG MuST
[Bachelorarbeit], (2017)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Rahmen des Forschungsprojekts Adaptive Kniegelenk-Orthese wird untersucht, wie eine aktive Orthese den Nutzer in kraftintensiven Bewegungssituationen unterstützen kann. Die selbstständige Erkennung der aktuellen Bewegungssituation erfolgt durch die Fusionierung und Verarbeitung der Signale von verschiedenen in der Orthese integrierten Sensoren. Eine hierfür genutzte Messgröße ist die Aktivität der beinstreckenden Muskulatur, insbesondere des Musculus Rectus Femoris, die auf Basis der geometrischen Verformung des Oberschenkels erfasst wird. In den bisherigen Untersuchungen wurde festgestellt, dass das Signal der Muskelaktivitätssensoren deutlich zu einer höheren Erkennungswahrscheinlichkeit der Bewegung „Aufstehen aus dem Sitzen“ beiträgt. Ziel dieser Arbeit ist die Evaluation der Sensorsignale für die Situationserkennung in weiteren Bewegungssituationen, insbesondere „Treppaufsteigen“ und „Treppabsteigen“. Dazu sollen Messdaten in Probandenversuchen aufgenommen, dem Algorithmus zur Situationserkennung zugeführt und die Auswirkung auf die Situationserkennung beurteilt werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Evaluation der Sensorsignale der so genannten Muskelaktivitätssensoren, welche die Verformung des Oberschenkels bei der Kontraktion erfassen. Mit Hilfe der Sensoren ist es bereits möglich die Bewegungssituation Aufstehen aus dem Sitzen frühzeitig zu erkennen. Da die, vor dieser Arbeit bestehende, Situationserkennung der Orthese Fehlerkennungen aufweist, wird untersucht, ob sich diese mit Hilfe der Muskelaktivitätssensoren optimieren lassen kann. Als Fehlerkennungen werden Unterschiede zwischen der wahren Bewegungssituation des Nutzers und der erkannten Bewegungssituation der Orthese definiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist ein Probandentest entworfen worden, mit dem Daten zu jeder Bewegungssituation, welche die Orthese erkennen soll, aufgenommen wurde. Gleichzeitig wird mit Hilfe weiterer Messutensilien, wie einem Elektromyogramm (EMG) und einem Kraftaufnehmer, ein Referenzsignal erzeugt, ddas die wirkliche Situation des Probanden zu jedem Zeitpunkt anzeigen soll. Dadurch lassen sich die von der Orthese erkannten Bewegungssituationen mit den wirklichen Bewegungssituationen qualitativ vergleichen. Fehlerkennungen der Situationserkennung werden auf die jeweiligen Definitionen der Bewegungssituationen zurückgeführt und daraufhin überarbeitet. Des Weiteren wird eine logische Abfolge der Bewegungssituationen in die Situationserkennung integriert. Ziel dieser Logik ist es unlogische aufeinander Folgen von Bewegungssituationen zu verhindern. So kann z.B. die Orthese nach dem Sitzen nicht Hinsetzen als Bewegungssituation des Nutzers erkennen.

Typ des Eintrags: Bachelorarbeit
Erschienen: 2017
Autor(en): Bauer, Fabian
Titel: Evaluation von Muskelaktivitätssensoren in einer Kniegelenk-Orthese
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Im Rahmen des Forschungsprojekts Adaptive Kniegelenk-Orthese wird untersucht, wie eine aktive Orthese den Nutzer in kraftintensiven Bewegungssituationen unterstützen kann. Die selbstständige Erkennung der aktuellen Bewegungssituation erfolgt durch die Fusionierung und Verarbeitung der Signale von verschiedenen in der Orthese integrierten Sensoren. Eine hierfür genutzte Messgröße ist die Aktivität der beinstreckenden Muskulatur, insbesondere des Musculus Rectus Femoris, die auf Basis der geometrischen Verformung des Oberschenkels erfasst wird. In den bisherigen Untersuchungen wurde festgestellt, dass das Signal der Muskelaktivitätssensoren deutlich zu einer höheren Erkennungswahrscheinlichkeit der Bewegung „Aufstehen aus dem Sitzen“ beiträgt. Ziel dieser Arbeit ist die Evaluation der Sensorsignale für die Situationserkennung in weiteren Bewegungssituationen, insbesondere „Treppaufsteigen“ und „Treppabsteigen“. Dazu sollen Messdaten in Probandenversuchen aufgenommen, dem Algorithmus zur Situationserkennung zugeführt und die Auswirkung auf die Situationserkennung beurteilt werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Evaluation der Sensorsignale der so genannten Muskelaktivitätssensoren, welche die Verformung des Oberschenkels bei der Kontraktion erfassen. Mit Hilfe der Sensoren ist es bereits möglich die Bewegungssituation Aufstehen aus dem Sitzen frühzeitig zu erkennen. Da die, vor dieser Arbeit bestehende, Situationserkennung der Orthese Fehlerkennungen aufweist, wird untersucht, ob sich diese mit Hilfe der Muskelaktivitätssensoren optimieren lassen kann. Als Fehlerkennungen werden Unterschiede zwischen der wahren Bewegungssituation des Nutzers und der erkannten Bewegungssituation der Orthese definiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist ein Probandentest entworfen worden, mit dem Daten zu jeder Bewegungssituation, welche die Orthese erkennen soll, aufgenommen wurde. Gleichzeitig wird mit Hilfe weiterer Messutensilien, wie einem Elektromyogramm (EMG) und einem Kraftaufnehmer, ein Referenzsignal erzeugt, ddas die wirkliche Situation des Probanden zu jedem Zeitpunkt anzeigen soll. Dadurch lassen sich die von der Orthese erkannten Bewegungssituationen mit den wirklichen Bewegungssituationen qualitativ vergleichen. Fehlerkennungen der Situationserkennung werden auf die jeweiligen Definitionen der Bewegungssituationen zurückgeführt und daraufhin überarbeitet. Des Weiteren wird eine logische Abfolge der Bewegungssituationen in die Situationserkennung integriert. Ziel dieser Logik ist es unlogische aufeinander Folgen von Bewegungssituationen zu verhindern. So kann z.B. die Orthese nach dem Sitzen nicht Hinsetzen als Bewegungssituation des Nutzers erkennen.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Mess- und Sensortechnik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 16 Mär 2017 08:54
ID-Nummer: Keine Angabe
Gutachter / Prüfer: Kupnik, Prof. Dr. Mario
Datum der Begutachtung bzw. der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 26 Januar 2017
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