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M. Kuna-Kliszko:
"Entwicklung eines 3D-Druck-fähigen passiven Exoskeletts für die obere Extremität";
Supervisor: M. Gföhler, M. Puchinger; E307-3, 2021; final examination: 2021-11-18.

Eine körperliche Beeinträchtigung in der oberen Extremität kann durch mehrere
Faktoren verursacht werden. Zu den häufigsten Ursachen zählt der Schlaganfall. Die
für eine Wiederherstellung der partiellen oder vollständigen Körperleistung
erforderliche Rehabilitation sollte man sowohl in einer Klinik als auch zu Hause
durchführen können, wobei die Rehabilitationsgeräte vor allem bei einer
Durchführung zu Hause möglichst klein, leicht und mobil sein sollten.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde basierend auf dem Re-Trainer Exoskelett ein
passives Exoskelett für die obere Extremität entworfen. Durch die Anwendung der
generativen Fertigung wurden die vorhandenen Baugruppen zusammengefasst, um
eine schlankere Baugröße zu erreichen. Für diesen Zweck wurde ein Markforged®
Filamentdrucker eingesetzt. Dadurch konnte die Anzahl der konventionell gefertigten
Teile verringert werden.
Das Exoskelett besteht aus mehreren durch Karbonstangen verbundenen Modulen,
die die Anpassung an den Patienten erleichtern sollen. Im Ellbogen- und Schulter-
Modul wurden Gewichtskompensationseinheiten eingesetzt, um das Eigengewicht
des Armes zu reduzieren und somit eine Bewegung durch die eigene und nur
minimal vorhandene Muskelkraft zu ermöglichen, die sonst nicht mehr möglich
wären. In den beiden oben genannten Modulen wurden Bremsen integriert. Durch
die Vorgaben des passiven Exoskelettes sind keine Motoren vorhanden. Die
Durchführung der Übungen erfordert eine Restkraft, die sich trotz der Unterstützung
des Exoskeletts für die Bewegung als ausreichend erweist.
Das Exoskelett kann in zwei Modi arbeiten, nämlich mit einer oder zwei seriell
geschalteten Federn für die Gewichtskompensation. Die theoretischen
Drehmomentverläufe wurden berechnet und erweisen sich in der vorgesehenen
Gruppe vom fünften Perzentil weiblich bis zum 95sten Perzentil männlich als
genügend. Die Verwendung bei Kindern wurde nicht geplant.
Die Beurteilung der Wirksamkeit dieser Ausführung des Exoskeletts erfordert
Versuche mit Probenden, die im Rahmen dieser Diplomarbeit nicht vorgesehen
wurden. Die Funktionsweise des Geräts wurde überprüft und einige
Verbesserungsvorschläge für eine Weiterentwicklung wurden angeführt.