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TU Berlin

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Aktuelle Projekte

Interaktive Tafel und Waage

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Projektbearbeiter*innen: Linda Kampe, Felix Richter, Alex Dobrzinski, Konstantina Kolovou-Kouri, Sywan Talib

Projektzeitraum: Dezember 2019 - Juni 2020

Projektstatus: Aktiv

Situations-/Problembeschreibung

Die August-Hermann-Francke-Schule des ev. Johannesstift in Spandau ist ein sonderpädagogisches Förderzentrum, mit Schwerpunkt die körperliche und motorische Entwicklung seiner Schülerinnen und Schüler. Dabei werden die Schüler*innen unterstützt, ihr Leben im Rahmen ihrer Möglichkeiten selbstständig und selbstbestimmt zu gestalten und verschiedenartige soziale Rollen einzunehmen. Die Schule besuchen Schüler*innen mit einfacher oder mehrfacher Behinderung, die sich teilweise nicht über die Lautsprache verständigen können. Nach einem Treffen mit einer der Lehrerinnen der Schule, wurde abgesprochen, welche zusätzliche Möglichkeiten den Schülern angeboten werden sollten/könnten, um ihre Bildung zu fördern. Auf spielerische Art und Weise sollten diese auf Feedback reagieren, ihre eigene Lautstärke spüren und lernen sich zu kontrollieren und ihre Portion an Keksen selbst wiegen können.

Projektziel

Ziel ist es Strukturen zu fertigen und bereits enthaltene Strukturen so auszustatten, dass die Schülerinnen und Schüler ein Feedback zu bestimmten Aktionen bzw. Aufgaben zu bekommen.

Vorgehen

Als erstes werden rechteckige Strukturen aus buntem Plexiglas mit unterschiedlicher Sensorik ausgestatten. Diese werden nun für Lernzwecke eingesetzt. Die Schüler sollen mit den Strukturen interagieren können, und Feedback zu bestimmten Aktionen bekommen. Die Grundstruktur besteht aus mehreren ineinander verschachtelten Würfeln. Jeder Würfel soll eine möglichst unterschiedliche Funktion aufweisen, damit die Schüler verschiedenste Arten von Feedback bekommen (akustisch, optisch, haptisch). Jeder Würfel ist mit einem Microcontroller ausgestattet. Je nach Eingangssignal (ob Lautstärke, Beschleunigung oder Berührung) soll ein optisches, akustisches oder haptisches Signal als Feedback ausgegeben werden. Ein erstes entwickeltes Modul (Funktionsmuster) ist eine Soundampel. Je nach Lautstärke lässt diese eine rote, gelbe oder grüne LED aufleuchten. Später soll dieses Konzept in den Würfel integriert werden, um den Kindern zu signalisieren wann sie zu laut sind. Weitere Module wie z.B. haptisches Feedback durch einen Vibrationsmotor bei zu starker Bewegung des Würfels oder akustisches Feedback sind in Planung.

Weiterhin, steht aktuell in der Schule eine alte Tischwaage, welche benutzt wird, um die tägliche Portion an Keksen für die Schüler abzuwiegen. Die Schüler können jedoch oft nicht einschätzen, wann die Waage im Gleichgewicht ist und packen sich oft zu viele oder zu wenige Kekse auf ihre Teller. Damit die Kinder selbst-ständig die richtige Portion an Keksen abwiegen können, besteht der Wunsch darin, die Tischwaage mit einer Akustik auszustatten, welche bei Gleichgewicht ein Signal ausgibt. Die Projektgruppe hat sich dabei auf eine magnetische Lösung geeinigt. Mit Hilfe eines Reed-Sensors und einem Magneten soll das Soundsignal gesteuert werden. Mit Hilfe von einem Mikroprozessor wird das Soundsignal auf einer SD-Karte gelesen und über einen Minilaut-sprecher abgespielt. Derzeit fehlt noch die Integration in eine klei-ne Box sowie ein Konzept der Stromversorgung (USB- Akku oder Batterie). Außerdem muss noch der richtige Sound ausgewählt in Abstimmung mit den Lehrern und Schülern ausgewählt werden.

Konstruktionen zur Therapieunterstützung eines Kindes mit Muskelschwäche

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Projektbearbeiter*innen: Vivian Waldheim, Leonie Lange

Projektzeitraum: seit November 2019

Projektstatus: Aktiv

Situations-/Problembeschreibung

Bei diesem Projekt steht die Hilfe für einen 3-jährigen Jungen, der an Agryposis Simplex leidet, im Vordergrund. Bei dieser Krankheit handelt es sich um eine angeborenen Gelenksteifigkeit, die einzelne oder mehrere Gelenke betreffen kann.

Die betroffene Person kann durch eine daraus resultierende unterentwickelte Muskulatur keine/kaum eigene Kraft aufbringen und somit keinerlei Bewegungen selbstständig ausführen.

Die geschätzte Häufigkeit dieser Erkrankung liegt bei ca. 1:3000-1000 (Quelle: Orphanet)

Hierbei ist ein möglichst früher Therapiebeginn für den Erfolg einer Behandlung entscheidend.

Bei dem Jungen wurde eine Therapie verhältnismäßig spät begonnen, wodurch die Einschränkungen seinen Alltag stark dominieren.

Um einige Beispiele zu nennen: Die Arme können nicht selbständig angehoben werden, der Kopf und der gesamte Körper müssen immer gestützt werden.

Somit ist das Kind immer auf fremde Hilfe angewiesen, kann keine Nahrung selbständig aufnehmen, nicht mit seinem Spielzeug spielen und hat demnach kaum eine Möglichkeit, sich alleine zu beschäftigen und kleine Erfahrungen zu sammeln.

Die Familie ermöglichte uns, ihn persönlich kennenzulernen und uns einen eigenen Überblick über die Situation zu verschaffen. Für dieses Vertrauen und die Erfahrung sind wir sehr dankbar. Er ist ein sehr aufgeschlossenes, freundliches und intelligentes Kind, welches stolz seine, wenn auch nur kleinen, Fortschritte zeigt.

Die Therapeutin erklärte uns, dass er sehr willensstark ist. Des Weiteren verdeutlichte sie, dass er kein Einzelfall sei. Oft sind es einfach Hilfsmittel, die fehlen, um eine Therapie entscheidend voranzubringen.

Ausgangssituation

Bisher fehlte es an einer kleinen, möglichst leichten Schiene zur Unterstützung der Handgelenke. Diese „knicken“ aufgrund der fehlenden Muskulatur ab, sodass Greifbewegungen sehr schwer zu erlernen sind. Bisherige Schienen waren zu groß und zu schwer.

Des Weiteren fehlt es an einer Armunterstützung, die das Gewicht der Arme etwas verringert, um ein Anheben der Arme anfangs mit wenig Gewicht anzutrainieren. Es ist zwar bereits eine Art Armunterstützung vorhanden, jedoch kann diese nur sehr begrenzt eingesetzt werden.

Projektziel

Unser Ziel war es, so schnell wie möglich eine einfache, leichte Schiene herzustellen, damit die Therapie schnellstmöglich unterstützt wird und weitergearbeitet werden kann.

Im nächsten Schritt soll eine Armunterstützung mit Gegengewicht konstruiert werden. So kann der Junge Schritt für Schritt lernen, Kraft aufzubringen, um seine Arme zu heben, mit dem Ziel, bald das komplette Gewicht seiner Arme selbständig anheben zu können.

Vorgehen

Nach einem, wie bereits weiter oben beschriebenen, Kennenlernen und einem ersten eigenen Eindruck der Situation begann das erste Brainstorming bereits vor Ort, gemeinsam mit der Therapeutin.

Dabei stellte sich heraus, dass es unglaublich viele „Baustellen“ gibt und in Zukunft noch viele kleine Projekte für Konstruktionen zur Therapieunterstützung möglich wären.

Unsere Erfahrungen und erste Ideen präsentierten wir in einem der zweiwöchigen Treffen von SEI. Hierbei kamen sehr schnell viele anregende Hinweise und neue Ideen durch die anderen Mitglieder hinzu, so dass wir sehr schnell anfangen konnten, erste kleine Konzepte zu skizzieren.

Nach dem Erstellen eines Zeitplans und dem Festlegen von festen Treffen mit der Familie und des 2er-Teams in Abstimmung mit dem aktuellen Stundenplan, fingen wir an, erste Meilensteine festzulegen. Ein großes Ziel war es, als erstes eine erste Schiene herzustellen. Nachdem wir bei einem weiteren Treffen alle Maße der Hände und Arme genommen hatten, machten wir schnell ein Treffen mit dem Fachgebiet Medizintechnik aus. Hier bekamen wir zusätzlich hilfreiche Ratschläge und die Möglichkeit, das Archiv zu durchsuchen und geeignete Materialien zu verwenden.

Wie in den Bildern zu erkennen ist, ist die Schiene sehr einfach gestaltet. Es handelt sich hierbei um ein Thermoplast, das auf ca. 60 °C erhitzt wird und anschließend sehr formbar ist. Innerhalb von einigen Minuten kühlt es aus und erstarrt.

Dieses Material schnitten wir zurecht und passten es bei einem nächsten Treffen an die Handgelenke an.

Da wir in diesem Bereich selber keinerlei Erfahrung hatten, brauchten wir natürlich mehrere Anläufe, aber dank der Geduld des Jungen und seiner Familie kamen wir doch zu einem Ergebnis, was sofort zu einem sichtbaren Erfolg führte.

Anfangs waren wir etwas skeptisch, da die Schiene optisch nicht unseren Vorstellungen entsprach, aber zu sehen, wie er plötzlich die Finger bewegte und mit seinem Spielzeug spielen konnte, war für uns beide sehr überwältigend und ein tolles Gefühl.

Das motivierte uns sehr, den Bau der Unterarmunterstützung voranzubringen.

Wir einigten uns auf die CAD Software Inventor 2019 und begannen gemeinsam eine erste Konstruktion in Anlehnung an das Therapiegerät „Helparm“ für Erwachsene, worauf wir durch andere Therapeuten, die von unserem Vorhaben wussten, hingewiesen wurden.

Dank der großartigen Hilfe vom Fachgebiet Medizintechnik konnten wir unsere erste Konstruktion schnell fertigstellen.

Vor Ort beim Patienten wurde das Gerät gleich ausprobiert. Seine Begeisterung über seinen "fliegenden Arm" war ansteckend und laut der Therapeutin hat er auch sofort erste Fortschritte in der Mobilität des Handgelenks erreicht. Dennoch gibt es immer noch Verbesserungspotential. Die Überarbeitung der Armschlaufen, sowie das Einbauen federnder Komponenten, statt der unflexiblen Schnüre, stehen noch aus. So soll auch die eigenständige Nahrungsaufnahme trainiert werden. Aufgrund der derzeitigen Situation sind weitere Besuche bei der Familie jedoch nicht möglich. Wir hoffen natürlich, dass sich das bald ändert, um das Projekt erfolgreich abschließen zu können."

Externe Unterstützung

  • Therapeutin (Kinderpraxis für Neurologische Rehabilitation und Physiotherapie in Charlottenburg)
  • Fachgebiet Medizintechnik: Materialien, Beratung, Fertigung

Kamera-Lupe

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Projektbearbeiter*innen: Dennis Tettke, Justin Wolf, Florian Weber, Maria Schubring, Adrian Gronau

Projektzeitraum: November 2019 - Mai 2020

Projektstatus: Aktiv

Situations-/Problembeschreibung

Für einen Studierenden mit starker Sehbehinderung wurde durch das Studierendenwerk ein digitales Vergrößerungssystem angeschafft. Dieses erwies sich jedoch in der Praxis als untauglich, da es zu groß, zu schwer und eine zu hohe Stromaufnahme besitzt.

Projektziel

Ziel des Projekts ist es eine Vergrößerungskamera zu konstruieren, welche es sehbeeinträchtigten Studenten erleichtert, in Großveranstaltungen Aufzeichnungen anzufertigen.  Das zuvor ausgeführte Vorgehen, bestehend aus Bildern der Tafel aufnehmen, diese abspeichern und nach der Veranstaltung selbstständig nachzuarbeiten, war sehr zeitaufwendig.

Vorgehen

Da heutzutage jedes Handy über eine leistungsstarke Kamera verfügt wird eine Kameraaufnahme konstruiert. Diese verfügt über zwei Achsen mit Servomotoren welche über einen Laptop gesteuert werden können. Die notwendige Vergrößerung der Kamera wird über ein Aufsatzobjektiv für Handykameras erreicht und das Bild auf den Laptop übertragen. So kann der Student während der Vorlesung mit der Kamera die Tafel abfahren und Einzelbilder oder Videoaufnahmen anfertigen.

Projekte Archiv

Indoor Navigation in der TU Berlin

Projektbearbeiter*innen: Stephanie List, Erik Stiegemann

Projektzeitraum: November 2019 bis Februar 2020

Projektstatus: Zurückgestellt

Situations-/Problembeschreibung

Die Mitarbeiter*innen der Beratung für Studierende mit Behinderungen und chronischen Krankheiten der TU Berlin haben bemängelt, dass das Wegeleitsystem mit den gelben Schildern im Hauptgebäude für Menschen mit Sehbeeinträchtigungen sehr schlecht zu lesen ist. Zur Verbesserung der Wegeleitung für sehbehinderte Studierende aber auch für Erstsemester, Besucher*innen und alle anderen kam zusammen mit dem Team von SEI die Idee auf, eine Indoor-Navigation in den Gebäuden der TU Berlin zu etablieren.

Projektziel

Das erste Ziel dieses Projekts war zum einen die Klärung der Bedarfe potentieller Nutzer*innen und außerdem die Untersuchung der technischen Umsetzbarkeit eines solchen Systems.

Bei einer eventuellen Weiterführung des Projekts könnte die Bedarfsanalyse noch durch Befragungen potentieller Nutzer*innen ergänzt werden. Sobald eine Umsetzung realistisch und sinnvoll erscheint, müssten wir uns auf eine Technologie festlegen und Testläufe im kleinen Rahmen durchführen, um für eine erste Pilotanwendung in der Praxis die zuständigen Stellen der TU Berlin unterstützen zu können.

Vorgehen

Zu Beginn haben wir viel zum Thema Indoor-Navigation recherchiert und die vielen möglichen Herangehensweisen kennengelernt. Als Ausgabemedium des Systems wäre eine barrierefreie Smartphone-App mit Sprachausgabe und Kartenansicht das Mittel der Wahl.

Viele Varianten gibt es bei der Umsetzung der Ortung innerhalb von Gebäuden, wo man kein GPS-Signal empfängt. BLE-Beacons, Ortung über WLAN-Access-Points oder eine einfache Weiterschaltung der Navigationsschritte durch die Nutzer*innen ganz ohne Ortung sind denkbar. Hier wurden einige grobe Konzepte entwickelt. Außerdem haben wir in einem Brainstorming potentielle Nutzer und ihre Anforderungen zusammengetragen.

Als nächstes fand ein Gespräch mit einer Vertreterin der Beratung für Studierende mit Behinderungen und chronischen Krankheiten statt. Hier zeichnete sich ab, dass Konzepte, die bauliche Maßnahmen innerhalb der Gebäude der TU Berlin erfordern, nicht realisierbar sind, da selbst für kleinste Maßnahmen zur Verbesserung der Barrierefreiheit Kapazitäten und Personal fehlen. Außerdem ist durch die geringe Anzahl der Neueinschreibungen von Studierenden mit Sehbehinderung der Bedarf nicht groß genug, um neben weiteren Investitionen in dieses Projekt die Entwicklung einer App etc. zu rechtfertigen.

Aus diesen Gründen wurde das Projekt vorerst zurückgestellt. Der Wissensgewinn im Bereich der Barrierefreiheit für Sehbehinderte sowie in der technischen Umsetzung einer Indoor-Navigation wird trotzdem als Erfolg gewertet und kann eventuell zukünftig in anderen Projekten genutzt werden.

Externe Unterstützung

  • Beratung für Studierende mit Behinderungen und chronischen Krankheiten

MP3 Player mit Handsteuerung für einen Wachkomapatienten

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In dem Projekt geht es um einen Patienten mit Apallischem Syndrom. Der Wunsch ist die Entwicklung eines Geräts zur Unterstützung der Physiotherapeutischen und Logopädischen Therapie des Patienten. Aufbauend auf Beobachtungen in der bisherigen Arbeit mit dem Patienten soll zunächst ein Gerät entwickelt werden, mit dem der Patient Musik abspielen kann. Wünschenswert wäre ein Gerät, welches durch Einstellung der/des Therapeuten angepasst werden kann. Ein kurzfristiges Ziel ist dabei die Entwicklung eines Handschalters (siehe Bild), welcher kabellos Lieder auf einem Android Handy vor- und zurückschalten kann.

Entwicklung eines Dressursattels für eine beidseitig oberschenkelamputierte Dressurreiterin

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In diesem Projekt wurde ein Dressursattel für eine beidseitig oberschenkelamputierte Turnierreiterin entwickelt. Dazu wurde nach den Leitlinien des methodischen Konstruierens zunächst mithilfe einer Anforderungsliste und einer Funktionsanalyse die Aufgabe präzisiert und in weniger komplexe Teilbereiche gegliedert. In einer morphologischen Analyse wurde der Lösungsraum durch die variable Kombination unterschiedlicher Teillösungen miteinander systematisch erweitert. Eine technisch-wirtschaftliche Bewertung der gefundenen Konzepte resultierte in der Auswahl eines optimalen Konzepts. Aufbauend auf dem Wirkkonzept der morphologischen Analyse wurde die Verbindung zu den einzelnen Wirkorten des Sattels über die Produktarchitektur geschaffen, die den grundlegenden Aufbau des Sattels beschreibt. Anhand dieses Konzepts wurden Modelle des Sattels, der Reiterin und des zentralen Konstruktionselements, dem sogenannten Panikhaken, gefertigt.

Einrichtung eines Tablets und Sprachassistenten für einen Neglect Patienten

Nach einer Gehirnblutung leidet der Patient an einem Neglect (einseitige Nichtbeachtung von Reizen), sodass er die linke Seite eines Raumes oder eines Objektes nicht wahrnehmen kann. Ziel des Projekts war es, eine technische Inklusion mittels existierender Produkten und softwaretechnische und konstruktiver Anpassungen dieser Produkte zu erreichen.

Zunächst wurde hierzu eine allgemeine Marktrecherche zu möglichen Neglecttherapien und der Eignung verschiedener Tablet-Betriebssysteme für Menschen mit Wahrnehmungsstörung durchgeführt. Um die Zielsetzung zu bestätigen und die Anforderungen zu ermitteln, wurde eine Wahrnehmungsanalyse durchgeführt. Hierzu wurde eine Mischung aus neuropsychologischen Tests und einigen anwendungsbezogenen Tests mit Tablets genutzt. Es wurde einmal ein iOS und einmal ein Android OS getestet. Basierend auf den Ergebnissen wurde festgelegt, dass im Rahmen des Projektes ein Android Tablet mit einem geeigneten Launcher eingerichtet werden soll, der die Benutzeroberfläche ersetzt. Nachdem mittels Wahrnehmungsanalyse und Ausmessungen der Bedingungen vor Ort die Anforderungen an die Hardware (Tablet, Tablethalterung und andere Schnittstellen) und an die Software (Funktionen und Sicherheit) definiert wurden, wurden über die Aufstellung einer Funktionsstruktur die Anforderungen abstrahiert. Über eine detaillierte Marktrecherche wurden im Anschluss Lösungen für die einzelnen Teilfunktionen der Funktionsstruktur gesucht.

Bei der Software wurden die ermittelten Applikationen basierend auf der Anforderungsliste bewertet und im Anschluss aus den passenden Applikationen zwei Konzepte entwickelt. Die zwei Konzepte wurden iterativ entwickelt, sodass das Konzept 2 die Schwächen des Konzepts 1 behebt. Für das Tablet und den intelligenten Sprachassistenten konnte nach der Bewertung der Marktrecherche eine Entscheidung für das Samsung Galaxy Tab A und Amazon Echo Dot gefällt werden. Für die Tablethalterung wurde bei der Marktrecherche keine passende Lösung ermittelt, weshalb basierend auf einem morphologischen Kasten vier eigene Konzepte entwickelt wurden von denen ein Konzept entworfen und gefertigt wurde. Zum Projektabschluss wurde der Sprachassistent in Kombination mit dem Tablet und der Tablethalterung vor Ort installiert. Der Sprachassistent ist mittlerweile täglich in Benutzung und wird ebenfalls von der Pflege und der Ergotherapie genutzt. Die selbstständige Nutzung des Tablets muss über einen Zeitraum trainiert werden, um die Bedienphilosophie zu erlernen. Neben der Telefonfunktion und der Galerieanwendung, die momentan auf dem Tablet installiert sind, können bei Bedarf noch weitere Therapieapplikationen installiert werden. Allgemein stellen Tablet und Halterung eine ideale Therapiemöglichkeit für einen Neglectpatienten dar. Sowohl die Exploration als auch eine aufrechte Sitzposition können hiermit trainiert werden. Die zusätzliche Nutzung von Amazon Echo Dot erlaubt das Training von kognitiven Fähigkeiten.

Unterstützung eines blinden Studenten bei der Einrichtung der Interaktion seines Screenreaders "JAWS" mit dem Statistikprogramm "SPSS"

Ziel dieses Projekts war die Unterstützung eines blinden Studenten der FU Berlin bei der Verbindung seines Screenreaders „JAWS“ (Version 18) mit dem Statistikprogram „SPSS“ (Version 20). „JAWS“ sollte in der Lage sein sowohl das Menü als auch die Tabelleneinträge bei „SPSS“ laut vorzulesen. Es wurde schon bei der Recherche - bevor ein erstes Treffen mit dem Studenten geplant wurde - klar, dass es sich hierbei um ein bekanntes Problem handelt. Eine einfache und allgemein funktionierende Lösung konnte jedoch in keinem Forum und auch nicht auf den Webseiten der Software-Anbieter gefunden werden. Es wurde zunächst versucht die bereits verfügbaren Programmversionen zu verwenden und Anleitungen aus dem Internet abzuarbeiten. Dies führte allerdings nicht zum Erfolg. Erst bei weiteren Treffen konnte mit der SPSS Version 22, welche die Verbindung zu „JAWS“ bereits in der Installation abfragt, die Verbindung erfolgreich erzielt werden. Eine große Hürde stellten insbesondere die hohen Kosten für die beiden Programme dar.

Im Laufe des Projektes war es beeindruckend zu erleben, wie der Student trotz der Behinderung seinen Alltag meistert und derzeit einen PhD Abschluss anstrebt!

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