Roboterhandschuh spielt im Studium Klavier, was bei der Genesung nach einem Schlaganfall helfen könnte

Forscher entwickeln einen Handschuh, der Menschen, die sich von einem Schlaganfall erholen, dabei helfen könnte, ihre Hände wieder funktionstüchtig zu machen. Bisher befindet es sich noch in der Entwicklung, aber in ersten Tests lernte der Robo-Handschuh, Klavier zu spielen.

Der Robo-Handschuh oder das Smart-Hand-Exoskelett in Aktion

Nach einem Schlaganfall fällt es den Betroffenen möglicherweise schwerer, ihre Hände zu benutzen, weil sie ihre koordinativen Fähigkeiten oder ihre Kraft verloren haben. Sie müssen die Aufgaben neu erlernen, die sie früher in der Rehabilitationstherapie bewältigen konnten. Schreiben, Abwaschen, Mantel anziehen – all diese alltäglichen Aufgaben erfordern Übung. Für Musiker könnte das bedeuten, dass sie ihr Instrument neu erlernen müssen.

Forscher der Florida Atlantic University haben einen Prototyp eines weichen Roboterhandschuhs entworfen, der Menschen nach einem Schlaganfall möglicherweise dabei helfen könnte, manuelle Aufgaben wieder zu erlernen. Es ist flexibel und leicht und kann an verschiedene Personen angepasst werden. Der Handschuh verwendet Aktoren, um die Finger zu bewegen, und Sensoren, um dem Träger Feedback zu geben.

Die erste Aufgabe, die die Forscher ihrem neuen Robo-Handschuh gaben, bestand darin, jemandem beim Klavierspielen zu helfen. Klavierspielen ist vielleicht nicht für jeden die wichtigste Lebenskompetenz, aber es beruht auf motorischen Fähigkeiten, die nach einem Schlaganfall oft verloren gehen. Und auch kreative Aktivitäten wie Klavierspielen unterstützen die Genesung, daher wäre es für Pianisten eine tolle Fähigkeit, wieder zurückzukommen.

Im Testlauf des Handschuhs nutzten die Forscher maschinelle Lernalgorithmen, um dem Handschuh beizubringen, welche Bewegungen mit dem Spielen bestimmter Stücke auf dem Klavier verbunden sind. Genauer gesagt brachten sie ihm bei, „Maria hatte ein kleines Lamm“ auf dem Klavier zu spielen.

„Während des Tragens des Handschuhs haben menschliche Benutzer weitgehende Kontrolle über die Bewegung jedes Fingers“, sagte Erik Engeberg, der das Design und die Studie des Handschuhs beaufsichtigte, gegenüber Frontiers.

Und abgesehen davon, dass er so programmiert ist, dass er die Melodie selbstständig spielt, konnte der Handschuh auch erkennen, ob jemand, der den Handschuh trug, eine falsche Note spielte oder den Rhythmus durcheinander brachte.

„Wir haben herausgefunden, dass der Handschuh lernen kann, zwischen richtigem und falschem Klavierspiel zu unterscheiden. Dies bedeutet, dass es ein wertvolles Instrument für die personalisierte Rehabilitation von Menschen sein könnte, die das Musizieren wieder erlernen möchten“, sagte Engeberg.

Bisher kann der Handschuh nur Klavier spielen, doch die Forscher hoffen, den Robo-Handschuh so weiterzuentwickeln, dass er auch andere Aufgaben übernehmen kann. „Eine Anpassung des aktuellen Designs an andere Rehabilitationsaufgaben über das Musizieren hinaus, beispielsweise die Manipulation von Objekten, würde eine Anpassung an die individuellen Bedürfnisse erfordern“, sagt der Hauptautor der Studie, Maohua Lin. Jeder Mensch ist anders, jede Aufgabe ist anders und der Handschuh müsste vollständig angepasst werden.

Darüber hinaus fügte er hinzu, dass die zugrunde liegende Technologie noch nicht für alle Aufgaben bereit sei, die erforderlich seien, damit der Handschuh zum Mainstream werde. Es wären einige Verbesserungen der Genauigkeit der taktilen Wahrnehmung und verfeinerte Algorithmen für maschinelles Lernen erforderlich.

Einen Handschuh zum Klavierspielen gibt es also noch nicht, aber diese Studie zeigt, dass es möglich sein sollte, weiche Roboteranpassungen zu verwenden, um Menschen nach einem Schlaganfall dabei zu helfen, ihre Bewegungen wiederzuerlangen.