Barrieren mit Prototypen überwinden

Zu Beginn des Projekts stand einzig das Ziel fest. Doch mithilfe welcher Technologie der Rollstuhl die Treppe erklimmen soll, wurde anfangs lange im Team diskutiert. «Wir diskutierten alle grösseren Entscheidungen stets so lange, bis wir uns alle einig waren und einen gemeinschaftliche Entscheid fällen konnten», erinnert sich ETH-Student Beni Winter an den Projektstart. Ausgefallen ist die erste grosse Entscheidung zugunsten ausfahrbarer Raupenbänder, die mit Gummiriffeln versehen sind. Dank den Raupen gleitet das Gefährt ohne Assistenz einer Hilfsperson Treppen rauf und runter. Beim Fahren auf ebenen Flächen balanciert der Rollstuhl – ähnlich einem Segway – auf zwei Rädern. Dadurch ist der Rollstuhl äusserst agil und kann auch bei engeren Platzverhältnissen problemlos gewendet werden. Sensoren überprüfen sowohl beim Geradeaus- als auch beim Treppenfahren laufend die Position des Rollstuhls; droht der Rollstuhl auch nur leicht aus dem Gleichgewicht zu geraten oder vom Kurs abzukommen, gibt der Motor umgehend Gegensteuer.

Ganz ohne Stützräder kommt aber auch Scalevo nicht aus: diese befinden sich auf der hinteren Seite des Rollstuhls. Erreicht der Rollstuhl das Treppenende werden sie automatisch ausgefahren und sorgen so für ein sanftes Ankommen. Die kleinen Räder sind weiter Teil eines Hilfssystems, das es dem Fahrer ermöglicht, kleinere Hindernisse wie Bordsteine zu überwinden.

Die Zusammenarbeit mit zwei Industriedesignern der Zürcher Hochschule der Künste zeigt sich im kompakten Design des Rollstuhls. «Dank ihrer Hilfe ist überhaupt erst ein stimmiger Prototyp entstanden, der den Leuten nicht Angst macht, sondern nach einem fertigen Produkt aussieht», lacht Teammitglied Milan Schilling.

«Kommerzielle Exoskelette funktionieren auf perfekt ebenen Flächen bereits relativ gut», erklärt Teammitglied Manuela Rotach. Stösst der Träger jedoch auf eine Unebenheit – wie zum Beispiel einen herausstehenden Pflasterstein – wird es problematisch: die auf Höhe der Hüfte und Knie angebrachten Motoren fahren stur die von der Software vorgegebenen Bahnen ab. Das Hilfsgerät ist so eingestellt, dass es den angefangenen Schritt erst auf Bodenhöhe beenden kann – da der Stein dies aber verunmöglicht, kippt der Träger des Exoskeletts zur Seite. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, haben die Studierenden ihren Prototyp mit einer anpassungsfähigen Steifigkeit versehen. Die nötige Flexibilität im Bein wird über eine spannbare Feder erreicht, die in den Kniebereich des Gerätes eingebaut ist. Diese Feder erlaubt es dem Hilfssystem, automatisch leicht nachzugeben und so kleinere Unebenheiten auszugleichen. Ein weiterer Vorteil der elastischen Nachgiebigkeit besteht darin, dass das Bein nicht in allen Phasen des Bewegungsablaufes aktiv bewegt werden muss, sondern ganz natürlich mitschwingen kann. «Wir sind optimistisch, dass morgen alle einzelnen Komponenten des Systems gut zusammenspielen und wir erste Schritte mithilfe des Exoskeletts vorführen können», sagt Manuela Rotach.