Ergebnisse

11/2019 Konferenzbeitrag

Titel: Energy-based Adaptive Control and Learning for Patient-Aware Rehabilitation
Autor: Shahriari, E., Zardykhan, D., Jensen, E., Koenig, A., Haddadin, S.
Konferenz: 2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)*
* Accepted but not yet published

Abstract: In this work we propose a novel energy-based control scheme for an assist-as-needed rehabilitation strategy, which both adapts the level of support based on patient participation and allows the patient to deviate from the prescribed motion in favor of their safety. We build a network of energy, with which we can monitor the energy flow through the system and prescribe a threshold on stored energy. We also develop an adaptive motion control law that shapes the desired trajectory in order to respect the stored energy threshold. Next, we show how adapting the stored energy threshold can be used to change the level of responsiveness to the patient as well as to prevent high energy transfer to the human by the system. A criterion is defined for setting this energy threshold, which can be further used for monitoring human participation level and for adapting and learning the appropriate assistance level during rehabilitation. Experimental results based on implementation on MATLAB Simscape and VEMO robotic system demonstrate the feasibility of the suggested approach. The presented control scheme can be applied to any system, including positionand torque-controlled robots, and does not require the use of EMG sensors or precise force measurements.

12/2018 Artikel: Robotik in der Medizin

Titel: Robotik in der Medizin - Gesellschaftliche Aspekte als Basis der rechtlichen Herausforderungen
Autor: Daniela Sprengel
Journal: Konferenzband der dritten transdisziplinären Konferenz "Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen"

Abstract: Für die dritte transdisziplinäre Konferenz „Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen“ hat Daniela Sprengel im Konferenzband einen Einblick in die rechtlichen Herausforderungen im Zusammenhang mit neuen Technologien gegeben. Als Einleitung wird der Wille des Menschen beleuchtet und infrage gestellt, ob es den einheitlichen Willen zur Technik überhaupt geben kann. Kategorien wie Sicherheit und Nutzen mögen ein Anhaltspunkt sein. Verdeutlicht man sich allerdings, dass der Einzelne keinesfalls logisch und rational Risiken bewertet und entscheidet, so ist der einheitliche Wille gerade bei neuen Technologien zumindest fraglich. Dieser gesellschaftliche Konsens ist aber auch rechtlich von Bedeutung, soll doch Recht das Abbild des „sozial Gewünschten“ sein. Gerade im Umgang mit neuen Technologien wie der Robotik tun sich vorhandene Gesetze schwer. Grundsätzlich sind Gesetze technikneutral; allerdings geht der Gesetzgeber davon aus, dass Handlungen und Entscheidungen einem verantwortlichen Menschen zugeordnet werden können. Mit künstlicher Intelligenz autonom agierende Roboter sind nicht vorgesehen. Die Haftung wird sodann mit anschaulichen Beispielen aus dem Medizinrecht konkretisiert: Einmal werden Vorsatz und Fahrlässigkeit beim Einsatz von traditioneller Technik veranschaulicht, etwa wenn ein Chirurg klassisches Operationsbesteck verwendet. Im Anschluss werden die Probleme beim Einsatz neuer Technologie aufgezeigt, bei der Nutzung des Operationsroboters „Da Vinci XI“ oder autonom entscheidender Roboter. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Fahrlässigkeitshaftung der Handelnden. Schon beim Einsatz der klassischen medizinischen Hilfsmittel fällt es schwer, den Sorgfaltsmaßstab im Einzelfall zu bestimmen. Diese Schwierigkeit und letztlich Rechtsunsicherheit potenziert sich bei neuen, unerprobten Techniken. Das Fazit wagt einen Ausblick in die Zukunft und stellt fest, dass es in der gesamtgesellschaftlichen Verantwortung liegt zu entscheiden, wie und in welchem Umfang neue Technik in den Alltag integriert werden soll. Sorgfaltsmaßstäbe können definiert, Chancen und Risiken sorgfältig abgewogen werden. Denkbar ist zudem eine Regelung des Gesetzgebers, was zur Rechtssicherheit beitragen kann.

10/2018 Konferenzbeitrag

Titel: Passivity Based Iterative Learning of Admittance-Coupled Dynamic Movement Primitives for Interaction with Changing Environments
Autor: Kramberger, A., Shahriari, E., Gams, A., Nemec, B., Ude, A. and Haddadin, S.
Konferenz: 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

Abstract: Encoding desired motions into dynamic movement primitives (DMPs) is a common way for generating compact task representations that are able to handle sensor-based goal adaptations. At the same time, a robot should not only express adaptive motion capabilities at planning level, but use also contact wrench feedback in the adaptation and learning process of the DMP. Despite first approaches exist in this direction, no fully integrated approach has been proposed so far. In this paper, we introduce a new class of admittance-coupled DMPs that addresses environmental changes by including contact wrench feedback dynamics into the DMP formalism. Moreover, a novel iterative learning approach is devised that is based on monitoring the overall system passivity analysis in terms of reference power tracking. Simulations and experimental results with the Kuka LWR robot maintaining a non-rigid contact with the environment (wiping a surface) are shown for supporting the validity of our approach.

05/2018 Veröffentlichung zur Einwilligungsproblematik

Titel: Zur Einwilligungsproblematik: Frühmobilisierung auf der Intensivstation
Autor: Daniela Sprengel
Journal: Rechtsdepeche für das Gesundheitswesen, Sonderausgabe zum JuraHealth Congress, 15. Jahrgang 2018

Abstract: Zur Einwilligung des Patienten bei der Frühmobilisierung auf der Intensivstation hat Daniela Sprengel einen Beitrag veröffentlicht. Er richtet sich an sämtliche Angehörige des Gesundheitswesens. Nach einer kurzen Vorstellung des MobIPaR-Projekts werden juristische Grundlagen des Medizinrechts aufgezeigt, insbesondere die Notwendigkeit der Einwilligung des Patienten in einen Eingriff. Anschließend wird dies konkretisiert. Nach einer kurzen Beschreibung der ausdrücklichen Einwilligung wird dargestellt, wie vorgegangen werden kann und muss, wenn der Patient nicht selbst entscheiden kann, etwa weil er im Koma liegt. Nach dem ausdrücklichen, vorab geäußerten Willen kommt es hilfsweise auf den mutmaßlichen Willen des Patienten an. Konkret bedeutet dies, dass die Mediziner mit Hilfe von Angehörigen des Patienten eine Prognose aufstellen, wie der Patient entschieden hätte, wenn er bei Bewusstsein wäre und selbst entscheiden könnte.