Ein neues Antriebssystem für Rollstühle

Eine Forschungsgruppe aus Wien machte sich auf die Suche nach dem optimalen Antrieb für Rollstühle. Das Ergebnis bestand erste Praxistests und wurde nun patentiert.

Für Menschen mit einer Gehbehinderung stellen Rollstühle die wichtigste Art der Fortbewegung dar. Unverändert wichtig ist dabei der händische Antrieb, für den üblicherweise an den Rädern befestigte Greifringe genutzt werden. Diese Variante hat allerdings verschiedene Nachteile. Sie ist einerseits nur wenig effizient, mit einem Wirkungsgrad von gerade einmal zehn Prozent, während andererseits in Armen und Händen Extremstellungen der Gelenke auftreten, was häufig zu Überlastungsbeschwerden und Verletzungen der Handgelenke oder Schultern führt. Weil auf den Rollstuhl im Alltag kaum verzichtet werden kann, werden diese Beschwerden häufig chronisch. Eine Gruppe um die Biomechanikerin und Maschinenbauerin Margit Gföhler von der Technischen Universität Wien hat nun in einem vom Wissenschaftsfonds FWF finanzierten Projekt eine bessere Alternative zum Greifring gesucht und gefunden.

Die natürlichste Bewegung für den Körper

„Bei dem Antrieb eines Rollstuhls mittels Greifring muss sich der menschliche Körper an diese einfache Mechanik anpassen. Für diese Bewegungen sind die menschlichen Gelenke aber eigentlich nicht ausgelegt“, erklärt Gföhler. Vor allem Geübtere würden am Greifring oft weit nach hinten greifen und das Handgelenk dabei extrem verbiegen. „Gerade in Extremstellungen treten hohe Belastungen auf. Die Idee hinter dem Projekt war, das Problem von der anderen Seite zu betrachten. Wir versuchten herauszufinden, welche Antriebsbewegung für den menschlichen Oberkörper am günstigsten wäre“, so die Forscherin.

Anmeldung zum Patent

Dabei verließ man sich nicht nur auf die eigene Kreativität, sondern nutzte Computersimulationen, um das Optimum zu finden. Die einzigen Rahmenbedingungen waren, Extremstellungen zu vermeiden und einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. „Erst danach sollte eine Mechanik entwickelt werden, die an den Menschen angepasst ist.“

Gföhlers Team hat zur Identifizierung der optimalen Bewegung eine Simulationsumgebung geschaffen. „Wir haben ein Muskel-Skelett-System der oberen Extremität verwendet und dann die Bewegung im Hinblick auf die höchste Leistung bei geringstem Muskelaufwand optimiert“, erklärt die Wissenschaftlerin. Ein Prototyp zeigt, dass bei dieser Art des Antriebs weniger Leistung benötigt wird als beim Antrieb mit Greifring. Im Sportbereich gibt es bereits ähnliche Systeme – die Handbikes –, allerdings sind diese für den Einsatz im Alltag zu groß. Der Prototyp ist bereits zum Patent angemeldet.

© Luiza Piui

Über den/die Forscher*In

Margit Gföhler ist Leiterin des Forschungsbereiches für Biomechanik und Rehabilitationstechnik am Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung an der Technischen Universität Wien. Die Maschinenbauerin habilitierte im Bereich Biomechanik und interessiert sich besonders für Modellierung des Muskel- und Skelettsystems, für Bewegungsanalyse sowie für Assistenzsysteme für Menschen mit Behinderung.
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