Exoskelett wird trotz Rauschen mit reiner Gedankenkraft gesteuert

Roboter und Exoskelett könnten zukünftig komplett mit der Gedankenkraft ihrer Piloten gesteuert werden. Ein entsprechendes System wurde in Zusammenarbeit zwischen Forschern der Technischen Universität Berlin und der Korea University entwickelt. Das ganze wirkt noch etwas hakelig, doch im Grundprinzip bewegt sich die Maschine so, wie der Mensch es in seinem Gehirn abbildet.

Das Problem besteht vor allem bei Exoskeletten darin, dass diese eine ausreichend starke elektromagnetische Streustrahlung erzeugen, um das Auswerten der schwachen Hirnströme über ein EEG sehr schwer zu machen. Entsprechend schwer ist es, nicht nur die Signale des Gehirns selbst mit Sensoren zu erfassen, sondern diese auch noch so zu analysieren, dass quasi die Gedanken des Menschen richtig interpretiert werden.

Konzentration auf LEDs

Damit das nicht nur mit einer bestimmten Person funktioniert, auf deren Signale ein System optimiert wurde, haben die Forscher zu einem kleinen Trick gegriffen. Der Pilot denkt nicht konkret an die Bewegung, sondern konzentriert sich jeweils auf eine von fünf LEDs, die jeweils mit leicht unterschiedlichen Frequenzen flackern. Diese symbolisieren verschiedene Befehle an das Exoskelett, unter anderem die Bewegungsrichtung.

"Das eigentlich interessante EEG-Signal wird unter all dem technischen Rauschen begraben - aber unser System kann nicht nur das EEG-Nutzsignal trennen, sondern zusätzlich auch die Frequenz der flackernden LEDs unterscheiden", erklärte Klaus-Robert Müller von der TU Berlin den Durchbruch des Forschungsprojektes. Die Analyse ist ausreichend fein justiert, um in Echtzeit zu funktionieren.

Die Probanden brauchten bei Experimenten jeweils nur wenige Minuten, um die Kommunikation mit dem Exoskelett zu lernen. Wenn ein solches System weit genug ausgereift ist, soll es in erster Linie Menschen wieder Mobilität verleihen, die entweder nahezu komplett gelähmt oder aus anderen Gründen bewegungsunfähig sind. Die Feinheit der Signalerkennung kann aber auch für andere Systeme nutzbar gemacht werden, bei denen in ungünstigen Umgebungen eine Steuerung per Brain-Computer-Interface realisiert werden soll.