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Technisches Anwendungsgebiet Die
vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Gehhilfe-Vorrichtung zur
Unterstützung
gehbehinderter Personen, die ein Fahrgestell mit Rädern und
eine motorisierte Antriebseinrichtung für die Räder, am Fahrgestell oder damit
verbundenen tragenden Elementen angeordnete Haltegriffe zum Abstützen eines
Benutzers beim Laufen und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung
der Antriebseinrichtung hinsichtlich Antriebsgeschwindigkeit und
gegebenenfalls Richtung in Abhängigkeit
von einer Einwirkung des Benutzers auf die Haltegriffe oder eine
daran angeordnete Eingabeeinrichtung aufweist. Ältere und/oder gehbehinderte
Menschen können
sich mit einer derartigen Gehhilfe-Vorrichtung leichter fortbewegen,
wobei sie sich während
des Gehens an den Haltegriffen abstützen. Die Motorisierung bietet
eine zusätzliche
Erleichterung bei der Fortbewegung, beispielsweise an Steigungen,
und kann zudem in Verbindung mit einem dafür vorgesehenen Navigationssystem
auch der aktiven Führung
des Benutzers dienen.
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Stand der
Technik
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Mobile Gehhilfe-Vorrichtungen ohne
motorisierten Antrieb sind seit längerem unter dem Begriff Rollatoren
bekannt. Derartige Rollatoren setzen sich aus einem Fahrgestell
mit Rädern
sowie am Fahrgestell angeordneten Haltegriffen zum Abstützen eines
Benutzers beim Laufen zusammen. Sie eignen sich für Personen mit
leichten Gehbehinderungen, sind jedoch nicht für schwer gehbehinderte, blinde
oder desorientierte Personen geeignet.
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Aus B. Graf, „Reaktive Navigation eines
intelligenten Gehhilfe-Roboters",
im Tagungsband der AMS 2001, Seiten 120 bis 126, ist ein intelligenter
Gehhilfe-Roboter bekannt, der eine motorisierte Antriebseinrichtung
sowie eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung
hinsichtlich Antriebsgeschwindigkeit und Richtung in Abhängigkeit
von einer Einwirkung des Benutzers auf am Roboter angeordnete Haltegriffe aufweist.
Die vom Benutzer auf die Haltegriffe ausgeübten Kräfte und Momente werden über Sensoren
erfasst und in entsprechende Bewegungsbefehle für die Ansteuerung der Antriebseinrichtung
umgesetzt. In einer Ausgestaltung weist der in der Veröffentlichung
vorgestellte Gehhilfe-Roboter ein Navigationssystem auf, über das
der Roboter den Benutzer aktiv zu einem vorgebbaren Ziel führen kann.
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Die bisher bekannten Gehhilfe-Vorrichtungen
bieten dem Benutzer zahlreiche Erleichterungen bei der Fortbewegung.
In der Regel müssen
diese Personen jedoch zusätzlich
medizinisch betreut werden. Der betreuende Arzt oder Therapeut muss
in regelmäßigen Abständen besondere
Tests mit diesen Personen durchführen,
um eine Verbesserung oder Verschlechterung der Gehbehinderung erkennen
zu können.
Hierfür
werden spezielle Ergometer eingesetzt, mit denen die Tests durchgeführt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, die Betreuung und Überwachung gehbehinderter Personen
für beide
Seiten, den betreuenden Arzt oder Therapeuten sowie die zu betreuenden
Personen, zu vereinfachen.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird mit der mobilen
Gehhilfe-Vorrichtung
gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche
oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
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Die Erfinder der vorliegenden mobilen
Gehhilfe-Vorrichtung
haben dabei erkannt, dass eine Überwachung
der Fortbewegung gehbehinderter Personen durch eine geeignet ausgestaltete
Gehhilfe-Vorrichtung bereits ausreichend Daten liefern kann, um
eine Verbesserung oder Verschlechterung der Gehbehinderung erkennen
zu können.
Die ansonsten erforderlichen Tests können dabei in größeren Zeitabständen als
bisher durchgeführt
werden.
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Die vorliegende mobile Gehhilfe-Vorrichtung
zur Unterstützung
gehbehinderter Personen umfasst dabei in bekannter Weise ein Fahrgestell
mit Rädern
und einer motorisierten Antriebseinrichtung für die Räder, am Fahrgestell oder damit
verbundenen tragenden Elementen angeordnete Haltegriffe zum Abstützen eines Benutzers
beim Laufen sowie eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung
hinsichtlich Antriebsgeschwindigkeit und gegebenenfalls Richtung
in Abhängigkeit
von einer Einwirkung des Benutzers auf die Haltegriffe oder eine
daran angeordnete Eingabeeinrichtung. Die Gehhilfe-Vorrichtung zeichnet
sich durch eine integrierte Datenerfassungs-Einrichtung aus, die
während
der Bewegung der Vorrichtung Bewegungsdaten erfasst und für eine spätere Auswertung
speichert.
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Unter Bewegungsdaten werden hierbei
Daten verstanden, die während
der Bewegung der Vorrichtung erfasst werden und aus denen zumindest
der durch die Vorrichtung zurückgelegte
Weg sowie der Geschwindigkeitsverlauf während der Benutzung der Vorrichtung
abgeleitet werden können.
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Die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung
wird vom Benutzer wie ein Rollator benutzt, d.h. der Benutzer stützt sich
mit den Händen
an den Haltegriffen ab und kann mit den von ihm auf die Haltegriffe
ausgeübten leichten
Druck- und Zugkräften
oder über
die Betätigung
eines entsprechend an den Haltegriffen angeordneten Eingabegerätes, beispielsweise
eines Joysticks, die aktive Gehhilfe in der gewünschten Gehrichtung bewegen.
Während
der Benutzung der Gehhilfe-Vorrichtung werden ständig die Bewegungsdaten durch
die Datenerfassungs-Einrichtung
erfasst und aufgezeichnet, so dass diese später ausgelesen werden können. Durch diese
Protokollfunktion lässt
sich anhand der erfassten und aufgezeichneten Daten später das
genaue Bewegungsverhalten des Benutzers feststellen, aus dem Rückschlüsse über den
Stand der Gehbehinderung oder die Durchführung einer vom Betreuer angeordneten
Gehübung
mit der Gehhilfe gezogen werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung, bei der die vom Benutzer
auf die Haltegriffe ausgeübten
Kräfte
und Momente gemessen und zur Ansteuerung der Antriebs einrichtung
eingesetzt werden, werden auch diese Kräfte und Momente für eine spätere Auswertung
von der Datenerfassungs-Einrichtung aufgezeichnet.
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Die Daten-Erfassung kann durch geeignete,
an der Gehhilfe-Vorrichtung zusätzlich
angebrachte Sensoren erfolgen, die Bestandteil der Datenerfassungs-Einrichtung sind.
In einer Ausgestaltung, die ohne derartige Sensoren auskommt, werden
die von der Steuereinrichtung empfangenen Steuerdaten oder die von
der Steuereinrichtung an die Antriebseinrichtung übermittelten
Antriebsdaten aufgezeichnet, aus denen dann ebenfalls der Bewegungsverlauf
der Vorrichtung abgeleitet werden kann.
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In einer Weiterbildung der Gehhilfe-Vorrichtung
umfasst die Datenerfassungs-Einrichtung auch Schnittstellen für den Anschluss
von medizinischen Messgeräten,
wie beispielsweise Pulsmesser, Blutdruckmesser, Atemfrequenzmesser,
Temperaturmesser oder EKG-Geräten, deren
Messdaten zusammen mit den Bewegungsdaten zeitlich korreliert aufgezeichnet
werden. Diese medizinischen Messgeräte können auch Bestandteil der vorliegenden
Gehhilfe-Vorrichtung sein. Durch diese Ausgestaltung lässt sich
die vorliegende mobile Gehhilfe-Vorrichtung vorteilhaft auch für detaillierte
medizinische oder sportmedizinische Untersuchungen unter Gehbelastung
einsetzen. Die aufgezeichneten Daten können anschließend ausgelesen
und ausgewertet werden.
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Durch den Einsatz der vorliegenden
Vorrichtung werden somit dem Betreuer der jeweiligen gehbehinderten
Person Daten über
das Bewegungsverhalten zur Verfügung gestellt,
die eine Bewertung einer Verbesserung oder Verschlechterung des
defizitären
Zustandes der Person ermöglichen.
Die bisher erforderlichen Zwischenuntersuchungen können daher
in größeren Zeitabständen durchgeführt werden.
Weiterhin ermöglichen
die aufgezeichneten Daten auch eine Überwachung der Durchführung einzelner
Gehübungen,
die der Benutzer beispielsweise im Rahmen einer Rehabilitation eigenständig durchführen soll.
Die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung eignet sich somit insbesondere
für eine
direkte Anwendung in der Medizin, der Rehabilitation, der Geriatrie,
der Sportmedizin sowie grundsätzlich
als technisches Hilfsmittel für
Behinderte. Typische Einsatzorte können beispielsweise Pflegeheime,
Krankenhäuser,
Reha-Kliniken, Kliniken
für Sportmedizin
oder auch das private Wohnumfeld einschließlich öffentlich zugänglicher
Bereiche, wie z.B. Bürgersteige,
sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist eine zusätzliche
Auswerteeinrichtung vorgesehen, die unterschiedliche Trainings-
und Messfahrten-Programme
speichern kann. Die Trainings- und Messfahrten-Programme können von
der Auswerteeinrichtung geladen und abgespeichert werden oder sind
bereits fest abgespeichert. Sie können einzeln abgerufen oder
aber auch mit einem geeigneten Algorithmus, der nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, situativ erstellt und dynamisch
angepasst werden. Über
ein derartiges Trainingsprogramm können die erforderlichen Dreh-
und Schiebekräfte
bei einer Gehhilfe-Fahrt vorgegeben und/oder verändert werden, so dass der Benutzer
für die
Fortbewegung jeweils größere oder
kleinere Kräfte bei
der Gehhilfe-Fahrt aufwenden muss.
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Unter der Gehhilfe-Fahrt wird hierbei
die Benutzung der vorliegenden Vorrichtung verstanden, bei der die
Gehhilfe durch vom Benutzer auf die Haltegriffe ausgeübte Druck-
und Zugkräfte
in die gewünschte
Geh- oder Drehrichtung
gebracht und die Antriebsgeschwindigkeit über diese Kräfte gesteuert
wird.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden
Vorrichtung ist auch ein Navigationsmodul in die Auswerteeinrichtung
integriert, das die Steuereinrichtung und somit den Antrieb nach
Vorgabe eines Ziels automatisch zur Bewegung zu diesem Ziel ansteuert,
im Folgenden auch als Zielführungsfahrt
bezeichnet. Der Benutzer stützt
sich auch in dieser Betriebsart an den Haltegriffen ab, jedoch bestimmt
diesmal nicht der Benutzer die Fahrtroute, sondern die Gehhilfe-Vorrichtung
fährt eigenständig zu
dem vorgegebenen Zielpunkt. Bei Einsatz der Gehhilfe-Vorrichtung
als Trainingsgerät
kann bei dieser Zielführungsfahrt
entsprechend dem gewählten Trainingsprogramm
die Fahr- bzw. Gehgeschwindigkeit vorgegeben werden, so dass in
dieser Betriebsart sehr vorteilhaft Belastungsuntersuchungen durchgeführt werden
können.
Der jeweilige Weg zu dem extern vorgegebenen Zielpunkt kann dabei
entweder bereits im Navigationsmodul datentechnisch hinterlegt sein,
erst zusammen mit dem Zielpunkt übergeben
oder auf der Basis vorhandener Umgebungsinformationen vom Navigationsmodul
eigenständig
ermittelt werden. Geeignete Navigationsverfahren sind aus der Robotertechnik
bekannt. Durch Einsatz eines derartigen Navigationsmoduls lässt sich
auch eine Rückkehrfunktion
integrieren, bei der die Gehhilfe-Vorrichtung den Benutzer auf eine
Eingabe hin, beispielsweise einen Knopfdruck oder eine Sprach eingabe,
automatisch zum Ausgangspunkt zurückführt. Dies kann auf dem bisher
zurückgelegten oder
auf einem mit einer internen Umgebungskarte ermittelten kürzesten
Weg erfolgen. Eine derartige Rückkehrfahrt
kann in einer Ausgestaltung auch durch ein externes Signal, beispielsweise
per Funk, veranlasst werden. Hierfür ist dann eine entsprechende
Empfangseinheit an der Gehhilfe-Vorrichtung angebracht und mit dem
Navigationsmodul verbunden. Diese Rückkehrfunktion hat Vorteile,
falls der Benutzer den momentanen Ausflug beispielsweise aufgrund
von Unwohlsein oder Orientierungsverlust abbrechen und zurück zum Ausgangspunkt
kehren will.
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Ein integriertes Navigationsmodul
ermöglicht
auch die Durchführung
einer Abholfahrt. Die Gehhilfe-Vorrichtung
führt dabei
eine extern erteilte Anweisung aus, die beispielsweise über drahtlose
Datenübertragung
oder durch direkte Eingabe übermittelt
wurde, um selbständig
zu einem bestimmten Zielpunkt zu gelangen, von dem aus sie eine
Gehhilfe-Fahrt durchführen
kann. In gleicher Weise kann die Gehhilfe-Vorrichtung nach der durchgeführten Gehhilfe-Fahrt
zu einem zugewiesenen Abstellplatz zurückkehren, falls sie nicht mehr
benötigt
wird, um beispielsweise dort eine Wiederaufladung ihres Energieträgers zu
aktivieren. Dies kann beispielsweise durch ausfahrbare Batterieladekontakte
oder durch induktive Energieübertragung
erfolgen.
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Für
die Navigation kann in einer Ausgestaltung eine entsprechende Umgebungskarte
im Navigationsmodul hinterlegt sein. Die Vorrichtung muss dabei
mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet sein, die die Orientierung
innerhalb der jeweiligen Umgebungen ermöglicht. Beispiele für eine derartige
Sensorik, die beispielsweise durch ein oder mehrere Laserscanner
oder CCD-Kameras gebildet sein kann, sind aus dem Bereich der Robotertechnik
bekannt. Mit Hilfe dieser Sensorik lassen sich auch eine automatische
Hinderniserkennung und ein automatisches Ausweichen der Gehhilfe-Vorrichtung
vor Hindernissen realisieren. Die Steuereinrichtung steuert dabei
die Antriebsräder
in die entsprechende Richtung zum Ausweichen vor dem Hindernis.
Hierfür
können
auch andere Sensoren, wie beispielsweise Ultraschall- oder Infrarotsensoren
an der Gehhilfe-Vorrichtung befestigt sein. Auch schaltende Kontaktleisten
sind für
diese zusätzliche
Steuerung der Vorrichtung möglich.
Im Bedarfsfall können
eine automatische Geschwindigkeitsreduktion und ein Abbremsen bis
zum Stillstand vor dem Hindernis integriert sein. Durch diese zusätzliche
Ausgestaltung lässt
sich auch eine Absturzsicherung realisieren, bei der die vorausschauende
Sensorik beispielsweise an Treppenabgängen oder heruntergehenden
Stufen das frühzeitige
Erkennen der Gefahr und das Abbremsen ermöglicht. Zusätzlich kann die aktive Gehhilfe-Vorrichtung durch
einen direkten Notauskreis vor Absturzgefahren geschützt sein, beispielsweise
durch schaltende Bodenkontaktsensoren oder Magnetleisten im Boden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung
wird dem Navigationsmodul der Weg für die Zielführungsfahrt durch eine Einrichtungsfahrt
eingegeben. Diese Einrichtungsfahrt dient dem Einlernen alternativer
später
abrufbarer Fahrstrecken, die für
die verschiedenen Fahrten genutzt werden sollen. In diesem so genannten
Teach-In-Modus werden durch eine autorisierte Person die erlaubten
Fahrbereiche, bestimmte Zielpunkte oder die jeweils gewünschte Trainings-
und Messstrecke abgefahren und gleichzeitig vom Navigationsmodul
der Gehhilfe-Vorrichtung für
die spätere
automatische Ausführung
aufgezeichnet. Hierbei kann durch Einsatz der Sensorik auch eine
automatische Vermessung der Umgebung zur Erstellung und/oder Aktualisierung
einer Umgebungskarte erfolgen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung umfasst diese eine in Sitzhöhe angebrachte
Aufsitzfläche
oder eine bodennahe Aufstellfläche,
die jeweils ausfahrbar ausgebildet sind. Der Nutzer kann dann, beispielsweise
bei starker Erschöpfung,
diese Aufsitz- oder Aufstellfläche
nutzen und sich automatisch von der Gehhilfe-Vorrichtung zum angegebenen
Zielpunkt oder zum Ausgangspunkt fahren lassen.
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In der bevorzugten Ausgestaltungsvariante
der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung mit in den Haltegriffen integrierten
Sensoren werden die vom Benutzer an den Haltegriffen eingebrachten
Druck- und Zugkräfte gemessen.
Die eingebrachten Kräfte
werden im Hinblick auf die vom Benutzer gewünschte Fahrtrichtung und Geschwindigkeit
ausgewertet und über
die Steuereinrichtung in Fahrbewegungen der Gehhilfe-Vorrichtung umgesetzt.
Nur wenn die vom Benutzer ausgeübten
Zug- und Druck-
bzw. Schubkräfte
einer individuell vordefinierten, zugelassenen Bandbreite entsprechen,
setzt sich die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung in Bewegung. Sind
die Kräfte
zu groß,
beispielsweise durch Abstützen oder
zu starkes Ziehen nach einem Stolpern, oder zu gering, beispielsweise
durch zu geringen Handdruck oder durch Kontaktverlust, so bremst
die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung gegebenenfalls bis zum völligen Stillstand
ab. Dies gilt sowohl für
Gehhilfe- wie auch für Zielführungsfahrten.
Im Folgenden wird die Gehhilfe-Vorrichtung in Bezug auf die vorliegende
Ausgestaltungsvariante mit der Haltegriffsteuerung weiter erläutert. Es
versteht sich jedoch von selbst, dass sich die anschließend angeführten Ausgestaltungen
auch mit einer Eingabeeinrichtung zur Steuerung der Gehhilfe-Vorrichtung durch
den Benutzer kombinieren lassen.
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Im Stillstand auf schiefer Ebene
ist die Gehhilfe-Vorrichtung
durch eine Wegrollsperre gesichert. Die Benutzung der Vorrichtung
in Gefällen
ist im Vergleich zu konventionellen Rollatoren einfacher und sicherer. Da
die Geschwindigkeit der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung alleine aus den auf die
Haltegriffe eingebrachten Kräften
errechnet wird, müssen
beim Bergauffahren keine zusätzlichen
Kräfte
im Vergleich zur Fortbewegung auf der geraden Ebene aufgebracht
werden. Beim Bergabfahren muss die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung
aufgrund dieses Steuerungskonzepts nicht wie ein konventioneller
Rollator ständig
gebremst werden. Durch die Erfassung der vom Benutzer an den Haltegriffen
eingebrachten Kräfte
und Momente, die in einer bevorzugten Ausführungsform auch durch die Datenerfassungs-Einrichtung
aufgezeichnet werden, sowie deren Qualifizierung nach Stärke, Wechselhäufigkeit
sowie Reaktion auf die Umgebung, Pausenhäufigkeit usw. können Rückschlüsse auf
die Mobilität
bzw. die Geh sicherheit des Benutzers getroffen werden. Dies kann
insbesondere im Falle einer Rehabilitation nach einem Unfall für die Messung
des Genesungszustandes von Vorteil sein. Weiterhin kann beispielsweise
eine explizite oder automatische Anpassung der Fahrdynamik an die Gehleistungen
des Benutzers erfolgen. Hierzu werden auf einer Gehhilfe-Fahrt entweder
durch explizite Vorabeinstellung oder durch automatische Erkennung
der Gehleistung des jeweiligen Benutzers die Dynamik und die Geschwindigkeit
der Gehhilfe begrenzt bzw. eingeschränkt. Durch eine entsprechende
Vorgabe kann bei der Ausgestaltung mit dem Navigationsmodul auch
eine Fahrwegbegrenzung erreicht werden, wenn der Gehhilfe der erlaubte
Bewegungsraum bei Gehhilfe-Fahrten
vorgegeben wird.
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Durch die Aufzeichnung der je Benutzer
und Gehhilfe-Fahrt erfassten Bewegungsdaten, die beispielsweise
u.a. die Länge
und Dauer der Fahrt sowie Durchschnitts-, Minimal- und Maximalgeschwindigkeit
umfassen können,
wird eine Dokumentation der Gehleistungen ermöglicht. Durch Auswertung dieser
Daten können insbesondere
die aktuelle Mobilität
des Benutzers, Trendverläufe
und Fortschritte in der Mobilität
(Mobilitätsentwicklung,
Langzeitverlauf) bestimmt werden. Selbstverständlich lassen sich die jeweils
erfassten Messdaten bei entsprechender Ausbildung der Gehhilfe-Vorrichtung
mit einem Sender auch während
der Fahrt drahtlos an eine entsprechende Empfangsstation übermitteln.
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Beim Einsatz der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung
für Trainingsfahrten
kann vorzugsweise je nach Bedarf entweder aus einer in der Auswerteeinrichtung
der Gehhilfe-Vorrichtung bereits hinterlegten Menge von Unterstützungs-
und Trainingsfahrten unterschiedlicher Routen und mit verschiedenen
Schwierigkeitsgraden ausgewählt
oder nach Identifizierung des Benutzers oder Erkennung der Mobilität des Benutzers
ein geeignetes Trainingsprogramm automatisch ausgewählt werden.
Auf diese Weise kann für
jeden Benutzer eine für
ihn individuell leistungs- und rehabilitationsgerechte Gehhilfe-Fahrt
bzw. ein entsprechendes Trainingsprogramm zur Verfügung gestellt
werden. Die Identifikation des Benutzers erfolgt dabei vorzugsweise
durch explizite Eingabe einer Benutzerkennung, kann jedoch auch über einen
Transponder, über
Gesichtsfelderkennung oder andere Identifikationsmechanismen erfolgen.
Die Kommunikation mit dem Benutzer kann dabei in bekannter Weise über einen
Touch-Screen, einen Drucktaster oder durch Sprachein- bzw. Sprachausgabe
in Form von Fragen, Sicherheitshinweisen und Anweisungen erfolgen.
Die vorliegende Gehhilfe-Vorrichtung ist vorzugsweise auch mit einem
automatischen drahtlosen Hilfe- und Notrufsystem ausgestattet, bei
dem bei auftretenden Unregelmäßigkeiten
ein Notruf über
Funk, Infrarot, GSM oder Ähnliches
abgesetzt werden kann.
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Die vorliegend beschriebenen und
im nachfolgenden Ausführungsbeispiel
angeführten
Ausgestaltungen der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung lassen sich
beliebig kombinieren, um die jeweiligen Funktionen zu erhalten.
In einer vorteilhaften Betriebsweise einer derartig ausgestalteten
Gehhilfe-Vorrichtung wird die Mobilität des Benutzers entweder vorher
vom Benutzer abgefragt bzw. eingestellt oder automatisch aus den
ersten Fahrtmetern ermittelt. Die Fahrgeschwindigkeit und Dynamik
werden dann auf Basis dieser Informationen entsprechend begrenzt.
Zusätzlich
können
diese Parameter während
der Fahrt kontinuierlich sensorisch überwacht und die Geschwindigkeit
entsprechend verringert oder erhöht
werden, wobei gegebenenfalls durch die Gehhilfe-Vorrichtung auch
Pausen eingelegt werden können.
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Mit der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung
wird eine technische Rehabilitationshilfe zur Verfügung gestellt,
die dem Arzt Daten für
eine Beurteilung des defizitären
Zustandes oder der Trainingsleistung gehbehinderter Personen liefert.
Die Vorrichtung ist dem Grundprinzip eines Rollators nachempfunden,
weist jedoch zusätzlich
einen motorischen Antrieb, eine Steuereinrichtung sowie zusätzliche
Sensoren und eine Datenerfassungs-Einrichtung auf. Durch die in
den einzelnen Ausgestaltungen realisierbaren Zusatzfunktionen kann
die Vorrichtung von der einfachen Gehunterstützung bis hin zum überwachten
Lauftraining eingesetzt werden. Auch eine Blindenführung bis
hin zur Abholung und Zielführung
Desorientierter ist in einzelnen Ausgestaltungen der Gehhilfe-Vorrichtung
möglich.
Das Gleiche gilt für
den Rücktransport
ermüdeter
Benutzer bis hin zum Patiententransport im Krankenhaus. Die Vorrichtung
ermöglicht
auch Messungen von Langzeitbelastungs-EKG's im Freien bis zur Langzeitüberwachung
und Dokumentation der Mobilitätsentwicklung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende mobile Gehhilfe-Vorrichtung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 ein
Beispiel für
den Aufbau der vorliegenden Gehhilfe-Vorrichtung und
-
2 ein
Beispiel für
einzelne Komponenten der Gehhilfe-Vorrichtung zur Erfassung und
Verarbeitung der Daten.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
zeigt eine mögliche
Ausgestaltung der vorliegenden mobilen Gehhilfe-Vorrichtung, bei
der bereits zahlreiche Funktionen integriert sind. Die in der 1 dargestellte aktive Gehhilfe
ist im Ansatzpunkt vergleichbar mit einem frei fahrenden (fahrerlosen)
Transportsystem (FTS). Die Vorrichtung ist als eine mobile Plattform
mit hoch aufragender, schlanker und sehr wendiger Bauform realisiert, die
entweder durch den Benutzer geführt
werden oder auch eigenständig
und automatisch fahren kann. Die dargestellte Vorrichtung weist
eine mobile mechanische Plattform in Form eines Fahrgestells 1 auf,
an dem eine Antriebs- und Lenkeinrichtung 3 angeordnet
ist, die die Räder 2 der
Gehhilfe-Vorrichtung antreibt. Im vorliegenden Beispiel wird eine
Dreiradkinematik mit zwei Antriebs- und einem Lenkrad eingesetzt.
Im zentralen Bereich der Vorrichtung ist in der Figur nicht erkennbar
ein Energieträger
in Form einer Batterie integriert. Auch eine externe Energieeinspeisung
ist je nach Einsatzfeld der Gehhilfe möglich. Weiterhin befinden sich
im Zentrum der Vorrichtung die Steuer- und die Auswerteeinrichtung
zusammen mit der Datenerfassungs-Einrichtung, die in einem Steuerrechner 6 integriert
sind. Am Fahrgestell 1 sind höhenverstellbare, Halte- und
Führungsgriffe 4 mit
integrierten Sensoren 5 befestigt, die dem Benutzer zum
Abstützen
und zum Steuern der aktiven Gehhilfe dienen. Die in den Haltegriffen 4 integrierten
Sensoren 5 dienen zur Messung der auf die Haltegriffe 4 durch
den Benutzer ausgeübten
Kräfte
und/oder Momente und sind in dieser Darstellung gesondert herausgezeichnet.
Weiterhin ist in dem in Laufrichtung vorderen Bereich der Gehhilfe
eine Sicherheits- und Navigationssensorik 8 angebracht,
die der Erkennung von Hindernissen sowie der Orientierung der Gehhilfe dient.
Beispiele für
eine derartige Sensorik 8 sind Laserscanner oder Ultraschallsensoren.
Das weiterhin im Steuerrechner 6 integrierte Navigationsmodul
der Auswerteeinrichtung kann mit diesen und weiteren Sensoren für die Navigation
der Gehhilfe verbunden sein. Als weitere Sensoren können beispielsweise
auch ein Gyroskop oder einen Radencoder eingesetzt werden. Die vorliegende
Vorrichtung umfasst weiterhin eine Bedien- und Kommunikationseinheit 7,
die beispielsweise als Touch-Screen ausgebildet sein kann.
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Die Steuereinrichtung sowie die Datenerfassungs-Einrichtung sind
im vorliegenden Beispiel ebenso wie die Auswerteeinrichtung mit
dem Navigationsmodul in dem Steuerrechner 6 integriert. 2 zeigt hierbei anhand eines
Schaubildes den grundsätzlichen
Aufbau der Datenverarbeitung in der vorliegenden Gehhilfe- Vorrichtung. Die
letztgenannten Module bzw. Einrichtungen, die zum Teil als Software
realisiert sein können, stellen
die notwendigen Voraussetzungen zur Durchführung der Gehhilfe- oder Zielführungsfahrten
bereit. Mit Hilfe der Sensorik ist die vorliegende Gehhilfe in der
Lage, sich selbständig
in bekannter Umgebung zu lokalisieren sowie den besten Pfad zu einem
Ziel zu planen und abzufahren. Voraussetzung hierfür ist eine
statische Karte der Arbeitsumgebung, die während der Installation der
Gehhilfe einmalig angelegt werden muss. Zum automatischen Erstellen
der Karte wird die aktive Gehhilfe durch einen autorisierten Benutzer
durch ihre Arbeitsumgebung bewegt. Das Einlernen von Zielpunkten
oder Trainingsprogrammen erfolgt analog. Auch hier wird die aktive
Gehhilfe entsprechend bewegt, wobei die aktuelle Position oder spezielle
Bewegungsmuster über
eine Eingabe an der Bedien- und Kommunikationseinheit abgespeichert
werden können
(Teach-In-Fahrt). Für die Erstellung
Benutzer-spezifischer Trainingsprogramme sowie der Spezifizierung
von Abhol- oder
Rückkehrpositionen
kann dann auf diese Daten zurückgegriffen
werden.
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Während
sich ein Benutzer mit der aktiven Gehhilfe bei einer Gehhilfe-Fahrt
fortbewegt, bestimmt dieser über
die auf die Haltegriffe 4 ausgeübten Kräfte direkt die Geschwindigkeit
der Gehhilfe. Die Ansteuerung der aktiven Gehhilfe erfolgt also
analog zu der von konventionellen Gehhilfen, auf die Haltegriffe
ausgeübte Schiebekräfte bewirken
eine automatische Bewegung nach vorne. Dafür werden die in den Haltegriffen 4 integrierten
Kraftsensoren 5 eingelesen und die Sensordaten verarbeitet.
Zunächst
wird eine Filterung der Sensordaten durchgeführt, um Unregelmäßigkeiten
bzw. fehlerhafte Sensorwerte auszugleichen. In einem zweiten Schritt
werden die gefilterten Daten aufbereitet und in Bewegungskommandos
für die
Antriebs- und Lenkeinrichtung
umgesetzt. Die maximale Fahrgeschwindigkeit kann für jeden
Benutzer individuell eingestellt werden.
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Bei einer Zielführungsfahrt erfolgt eine Verarbeitung
der eingegebenen Zielpunkte anhand der hinterlegten Umgebungskarte
im Navigationsmodul der Auswerteeinrichtung 9. Die Orientierung
wird hierbei über die
Sicherheits- und Navigationssensorik 8 in Form eines Laserscanners
erreicht.
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Eine Abweichung von der durch den
Benutzer gewünschten
(Gehhilfe-Fahrt) oder durch das Navigationsmodul vorgegebenen (Zielführungsfahrt)
Bahn kann bei Erkennen eines Hindernisses veranlasst werden. Hindernisse
können über die
angebrachte Sicherheitssensorik 8 erkannt werden, so dass
die Gehhilfe gegebenenfalls dynamisch ausweichen kann. Die jeweilige
Fahrtrichtung und Fahrgeschwindigkeit wird durch Ansteuerung der
einzelnen Antriebsräder 2 über die
Antriebs- und Lenkeinrichtung 3 erreicht.
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Im vorliegenden Beispiel erfasst
die Datenerfassungs-Einrichtung 12 die zur Ansteuerung
der Antriebs- und Lenkeinrichtung 3 von der Steuereinrichtung 11 generierten
Daten kontinuierlich während
der Bewegung der Gehhilfe-Vorrichtung durch den Benutzer und speichert
diese Daten ab, so dass sie anschließend ausgelesen und ausgewertet
werden können.
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Die Bedienung der aktiven Gehhilfe
erfolgt über
einen direkt an der Gehhilfe angebrachten Monitor (Touch-Screen).
Der Benutzer oder dessen Betreuer hat hier die Möglichkeit, den Operationsmodus
der Gehhilfe auszuwählen,
Ziele oder Trainingsprogramme einzugeben und die Gehhilfe zu starten
oder zu stoppen. Durch die Sensor- und Steuerungstechnik ist die
aktive Gehhilfe in der Lage, intelligente Mobilitätsunterstützung für Behinderte
zu leisten und Funktionen und Aufgaben zu erfüllen, die dem Arzt oder Betreuer
wertvolle Zusatzinformationen über
den Benutzer der Gehhilfe zu liefern.
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