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Optische Navigationssysteme weisen bisher eine eindeutige Trennung zwischen nachverfolgendem Gerät (Tool Tracker) und nachverfolgten Geräten (Tracked Tools) auf. In dieser Arbeit wird ein neues Konzept vorgestellt, dass diese Trennung aufhebt: Jedes Tracked Tool ist gleichzeitig auch Tool Tracker und besteht aus Marker-LEDs sowie mindestens einer Kamera, mit deren Hilfe andere Tracker in Lage und Orientierung nachverfolgt werden können. Bei Verwendung von nur einer Kamera geschieht dies mittels Pose Estimation, ab zwei Kameras werden die Marker-LEDs trianguliert. Diese Arbeit beinhaltet die Vorstellung des neuen Peer-To-Peer-Tracking-Konzepts, einen sehr schnellen Pose-Estimation-Algorithmus für beliebig viele Marker sowie die Klärung der Frage, ob die mit Pose Estimation erreichbare Genauigkeit vergleichbar mit der eines Stereo-Kamera-Systems ist und den Anforderungen an die chirurgische Navigation gerecht wird.
Neuroprosthetics 2.0
(2019)
In the field of neuroprosthetics, the current state-of-the-art method involves controlling the prosthesis with electromyography (EMG) or electrooculography/electroencephalography (EOG/EEG). However, these systems are both expensive and time consuming to calibrate, susceptible to interference, and require a lengthy learning phase by the patient. Therefore, it is an open challenge to design more robust systems that are suitable for everyday use and meet the needs of patients. In this paper, we present a new concept of complete visual control for a prosthesis, an exoskeleton or another end effector using augmented reality (AR) glasses presented for the first time in a proof-of-concept study. By using AR glasses equipped with a monocular camera, a marker attached to the prosthesis is tracked. Minimal relative movements of the head with respect to the prosthesis are registered by tracking and used for control. Two possible control mechanisms including visual feedback are presented and implemented for both a motorized hand orthosis and a motorized hand prosthesis. Since the grasping process is mainly controlled by vision, the proposed approach appears to be natural and intuitive.
A new concept for robust non-invasive optical activation of motorized hand prostheses by simple and non-contactcommands is presented. In addition, a novel approach for aiding hand amputees is shown, outlining significantprogress in thinking worth testing. In this, personalized 3D-printed artificial flexible hands are combined withcommercially available motorized exoskeletons, as they are used e.g. in tetraplegics.
Restoring hand motion to people experiencing amputation, paralysis, and stroke is a critical area of research and development. While electrode-based systems that use input from the brain or muscle have proven successful, these systems tend to be expensive and di¨cult to learn. One group of researchers is exploring the use of augmented reality (AR) as a new way of controlling hand prostheses. A camera mounted on eyeglasses tracks LEDs on a prosthetic to execute opening and closing commands using one of two different AR systems. One system uses a rectangular command window to control motion: crossing horizontally signals “open” along one direction and “close” in the opposite direction. The second system uses a circular command window: once control is enabled, gripping strength can be controlled by the direction of head motion. While the visual system remains to be tested with patients, its low cost, ease of use, and lack of electrodes make the device a promising solution for restoring hand motion.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Geräts, insbesondere einer Handprothese oder eines Roboterarms, wobei wenigstens ein an oder im Bezug zu dem Gerät positionierter Marker von einer an einer Bedienperson angeordneten Kamera erkannt wird, wobei ab dem Erkennen des wenigstens einen Markers eine vordefinierte Bewegung der Bedienperson zusammen mit der Kamera erkannt wird und zum Auslösen einer entsprechenden Aktion des Geräts verwendet wird, wobei die vordefinierte Bewegung einer Bedienperson in Form eines Sehstrahls mittels Kamera-Tracking erkannt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung aus einem Gerät, insbesondere einer Handprothese oder eines Roboterarms, und einer AR-Brille zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.