Als der Sommer in den Winter überging, entfachten die Olympischen Spiele in Paris die Leidenschaft des ganzen Sommers und hielten lange an. Doch nur wenige wissen, dass nach diesem Grand Event in der Schweiz Schritt für Schritt weitere besondere Olympische Spiele durchgeführt werden: die „Global Assistive Technology Olympics“ (auch bekannt als „Cybionic Olympics“). Es handelt sich um ein gemeinnütziges Projekt, das von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich gegründet wurde. Es handelt sich um einen internationalen Wettbewerb für Menschen mit Behinderungen in Kombination mit fortschrittlichen technologischen Hilfsmitteln. Anders als im Leistungssport sind die Athleten bei dieser Veranstaltung eher Bediener technischer Geräte als Sportler. Sie müssen während des gesamten Wettkampfs mechanische Hilfsgeräte verwenden. Der Zweck der Veranstaltung besteht darin, die Entwicklung und Industrialisierung unterstützender Technologien zur Unterstützung von Menschen mit Behinderungen zu fördern, damit mehr Menschen mit Behinderungen von den Annehmlichkeiten profitieren können, die der wissenschaftliche und technologische Fortschritt mit sich bringt.

Obwohl der Wettbewerb erst vor kurzem ins Leben gerufen wurde und noch relativ unbekannt ist, haben viele Fachleute der Branche die Teilnahme an dieser Veranstaltung bereits zu einem wichtigen Ziel ihrer Karriere gemacht, wie beispielsweise das „Post-90s“-Forschungsteam der Southeast University und des Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Diese jungen Menschen sind zweifellos fleißig und haben großes Glück. Im dritten Wettkampf, der vor wenigen Tagen zu Ende ging, gewann ihr Bühnenpartner, der behinderte Athlet Xu Min aus Suzhou, der Seite an Seite mit ihnen gekämpft hatte, die Meisterschaft in der Gruppe „Obere Extremitätenprothesen“, indem er das französische und das italienische Team nach zwei Tagen und drei Runden Vorrunde und Finale mit einem hervorragenden Ergebnis von 90 Punkten besiegte.

Die chinesische Delegation bei den 3. Global Assistive Technology Olympics

Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass dies eine der wettbewerbsintensivsten Kategorien der Veranstaltung ist. Die Teilnehmer müssen zehn Aufgaben im Zusammenhang mit Prothesenoperationen gleichzeitig bewältigen, darunter das Heben schwerer Gegenstände mit Prothesen, die Zusammenarbeit beider Arme, das Greifen feiner Gegenstände und das Greifen von Blindboxen. Die Ergebnisse werden anhand der Anzahl der erledigten Aufgaben und der Bearbeitungszeit ermittelt. Die chinesische Delegation, die dieses Mal die Meisterschaft gewann, bestand aus nur 7 Personen. Neben dem Kandidaten Xu Min gehörten fünf weitere Forscher zum Team von Professor Song Aiguo vom Institute of Robotic Sensing and Control Technology der Southeast University. Der Teamleiter war Hu Xuhui, ein junger Postdoktorand, der dem Suzhou Institute of Biomedical Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften beigetreten ist. Erwähnenswert ist, dass er auch der Schlüssel zum Erfolg dieses Projekts ist.

Hu Xuhui (links) und Xu Min

Treffen in den frühen Morgenstunden

Im Jahr 2019 entwickelte Hu Xuhui, der an der Southeast University bei Professor Song Aiguo promovierte, erfolgreich den ersten „Roboterarm“ seiner Karriere. Er rekrutierte und suchte zu diesem Zweck umfassend nach Versuchspersonen, in der Hoffnung, „Feedback aus erster Hand“ von seinen behinderten Landsleuten zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt kam auch Xu Min in sein Blickfeld, der bei einem Unfall seinen rechten Unterarm verloren hatte.

Im Jahr 1992 arbeitete die damals erst 17-jährige Xu Min in einer Fabrik für elektrische Ventilatoren, als ihr rechter Unterarm von einer 60 Tonnen schweren hydraulischen Stanzpresse zerquetscht wurde. Seitdem ist sie behindert und kann nur mit der linken Hand essen, schreiben und Dinge bewegen lernen. Später ging die Fabrik, in der Xu Min arbeitete, aufgrund von Missmanagement in Konkurs und ihre Behinderung führte dazu, dass sie bei ihrer Arbeitssuche immer wieder frustriert war. Also gründete Xu Min 2003 sein eigenes Unternehmen. Er arbeitete als Immobilienmakler und eröffnete einen Supermarkt, doch die meisten dieser Unternehmungen endeten mit einem Misserfolg. Im Jahr 2008 eröffnete sie ein Restaurant und ihr Geschäft florierte dank ihrer harten Arbeit. Als 2017 die Verkehrsvorschriften geändert wurden, um Menschen mit einseitigem Handverlust das Autofahren zu ermöglichen, legte Xu Min sofort die Prüfung für den C5-Führerschein ab. Obwohl sie nur ein von einer Spezialagentur modifiziertes Auto fahren konnte, gab sie ihren Glauben an ein ganzheitliches Lebenserlebnis nie auf.

Wie das Sprichwort sagt: Hilf dir selbst, dann hilft dir Gott. Schließlich stellte die Suzhou Disabled Persons‘ Federation Xu Min Hu Xuhuis „magisches“ Gerät vor. Obwohl dieser kleine Junge namens Hu Xuhui noch nicht geboren war, als Xu Min ihren rechten Unterarm verlor, bescherte er Xu Min später im Leben die wunderbare Erfahrung, die Kontrolle über ihre „rechte Hand“ wiederzuerlangen.

Hu Xuhui (links) und Xu Min im Experiment

Die beiden lernten sich in jungen Jahren kennen, wurden aber zu wissenschaftlichen Forschungspartnern, die einander vertrauten und unterstützten. Im Jahr 2022 schloss Hu Xuhui sein Studium an der Southeast University ab und begann am Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zu arbeiten. Dort trieb er den Fortschritt des Projekts weiter voran und arbeitete weiterhin mit seinem Mentor, Professor Song Aiguo, zusammen, um seine Forschung zu interaktiven Mensch-Maschine-Manipulatoren fortzusetzen. Auch Xu Mins rechte Hand veränderte sich immer wieder.

Hu Xuhui sagte: „Ich habe damals eine ‚intelligente Hand‘ entworfen. Diese ‚intelligente Hand‘ konnte zunächst die Funktionen eines normalen Arms erfüllen, deshalb lud ich Xu Min immer wieder ein, sie anzuprobieren. Damit sie sich beim Tragen wohlfühlte, habe ich die Details der ‚intelligenten Hand‘ viele Male angepasst.“ Für die endgültige Version dieser „intelligenten Hand“ wurde die 3D-Drucktechnologie verwendet. Die Komponenten, die die Prothesenstruktur und den Prothesenschaft verbinden, wurden im 3D-Druckverfahren hergestellt, wodurch das Gewicht der gesamten „Hand“ erheblich reduziert wurde und eine schnelle und synchrone Steuerung der Hand- und Handgelenke möglich wurde, was von Xu Min sehr gelobt wurde.

Vom Leben in die Arena

„Es war schon immer mein Ziel, an den Global Assistive Technology Olympics teilzunehmen, die international sehr einflussreich sind.“ Hu Xuhui war stets bereit, sein Selbstvertrauen und seinen Mut zum Ausdruck zu bringen. „Einerseits hoffe ich, der Welt durch meine Teilnahme am Wettbewerb Chinas bahnbrechende Errungenschaften auf dem Gebiet der Rehabilitationsroboter zur Unterstützung von Menschen mit Behinderungen und die Erfolge bei der Rehabilitation von Menschen mit Behinderungen in meinem Land zu zeigen. Andererseits können wir durch den Vergleich der neuesten globalen Technologien und Produkte zur Rehabilitation von Menschen mit Behinderungen den Ballast aussortieren und das Wesentliche bewahren, die unabhängige Forschung und Entwicklung, Förderung und Anwendung sowie die Modernisierung der neuen Generation von Rehabilitationsprodukten in meinem Land weiter vorantreiben und mehr Menschen mit Behinderungen davon profitieren lassen.“

Da Sie sich entschieden haben, vorwärts zu gehen, wird das Segeln bei Wind und Regen zur Normalität. Das Wettkampffeld unterscheidet sich vom Leben und die Anforderungen an die Flexibilität und Genauigkeit von Prothesen sind erheblich höher. Insbesondere in einer Umgebung, in der die Signalquellen zur Steuerung von Prothesen für behinderte Menschen sehr begrenzt sind, ist die Gewährleistung einer zuverlässigen Bewegung von Fingern und Handgelenken von größter Bedeutung.

„Deshalb haben wir einen tragbaren Schultergurt für Xu Min entwickelt. Der Schultergurt ist mit einem Dehnungssensor ausgestattet, der die Bewegung von Xu Mins Schultern beim Krümmen des Rückens überwachen kann. Der Sensor überwacht das Schulterverschiebungssignal und koordiniert es mit dem vom Stumpfende empfangenen elektromyografischen Signal, um den Öffnungs- und Schließwinkel der Finger sowie den Drehwinkel des Handgelenks zu steuern. Je größer der Krümmungswinkel, desto größer die Schulterverschiebung und desto größer der Öffnungs- und Schließgrad der Finger. Und umgekehrt“, erklärte Hu Xuhui.

Während des Wettbewerbs variieren die Gegenstände, die die Teilnehmer greifen müssen, und die Bewegungen, die sie ausführen müssen, erheblich. Manchmal müssen sie in der Lage sein, eine Glühbirne fein zu drehen oder Tassen durch Drehen ihrer Handgelenke zu stapeln; Manchmal müssen sie eine Mineralwasserflasche hochheben, einen Hammer halten oder einen Wasserkocher tragen können. Dann wird die Frage „Wie kann man die Kraft hier kontrollieren?“ zum Problem. Professor Song Aiguo erklärte dazu: „Das Team implantierte taktile Kraftsensoren in die Finger der Prothesen, um die Größe und Verteilung der Greifkraft der Prothese beim Greifen von Objekten zu erfassen und durch Vibrationsstimulation Signale an den Arm zu übertragen. Bei größerer Greifkraft ist die Vibrationsstimulation stärker und die Teilnehmer können anhand der Vibrationsintensität entscheiden, wie viel Kraft sie aufwenden.“

Xu Mins meisterschaftsgekrönter „Roboterarm“

Gleichzeitig haben wir an den Fingerprothesen vier verschiedene Greifbereiche eingerichtet. Der erste Funktionsbereich ist möglichst horizontal gestaltet, um das Greifen flacher Gegenstände wie Papierschnipsel und Medizinlöffel zu erleichtern. Der zweite Funktionsbereich hat die Form eines eingebetteten Bogens, sodass er Gegenstände wie Hämmer und Flaschen halten kann. Der dritte Funktionsbereich hat eine halbkugelförmige Oberfläche, mit der runde Gegenstände wie Perlen gegriffen werden können. Der vierte Funktionsbereich befindet sich an den beiden Fingergelenken, was praktisch ist, um die Position von Gegenständen bei gewichttragenden Aktionen, wie beispielsweise dem Tragen eines Wasserkochers, zu fixieren. Hu Xuhui fügte es zum richtigen Zeitpunkt hinzu.

Natürlich ist es schwierig, alle Details zu berücksichtigen. Um beispielsweise die Prothese durch die blockierende Bürste passieren zu können, muss die „Blindbox“ geöffnet werden, wenn das Objekt mit bloßem Auge nicht sichtbar ist. Das Team installierte Kameras in den Prothesenfingern, die als „Augen“ fungierten, und nutzte visuelle Erkennungstechnologie, um die erfassten Bildsignale in Lichtsignale umzuwandeln und so Xu Min beim Greifen zu unterstützen. Durch den atemberaubenden Countdown auf dem Spielfeld war Xu Min der einzige Spieler aller teilnehmenden Teams, der die entsprechende Aufgabe erfüllte. Es gibt unzählige Beispiele wie dieses, die nicht nur den Einfallsreichtum und die Akribie des Teams von Hu Xuhui widerspiegeln, sondern auch ihre aufrichtige Liebe zur Sache der Wissenschaft und Technologie zur Hilfe für Behinderte.

Die Zukunft ist noch weit entfernt und ihre wissenschaftliche Forschungskarriere hat gerade erst begonnen, aber der Weg ist in ihren Augen bereits klar und hell. „Führen Sie wissenschaftliche Forschung durch, die auf den tatsächlichen Bedürfnissen der Menschen basiert.“ Dies ist die ernsthafte Lehre ihres gemeinsamen Mentors, Professor Song Aiguo, und es ist auch das Berufsmotto, das tief in Hu Xuhuis Herzen verwurzelt ist und für immer Bestand hat.