19. Januar 2022, von Starmühler

Trainingsbuddy Roboter

Was hat Muskelaufbau mit Robotern zu tun? So einiges! Dass das Training mit einem Roboter anstatt mit herkömmlichen Maschinen große Innovationen mit sich bringt, zeigt etwa das RoboGym.

Bereits auf der FIBO digital 2020 wurde der erste RoboGym vorgestellt: Ein Roboter, der anstatt gewöhnlicher Trainingsmaschinen für das Krafttraining eingesetzt wird. Zugegeben: Ein richtiges Fitnessstudio ist RoboGym noch nicht – aber wenn es nach Kirsten Albracht ginge, könnte es das bald werden.

© BEC GmbH

Von Forschung zu Gym

Die Professorin hat zusammen mit ihrem Team Björn Braunstein und Fabian Göll am Institut für Bewegungs- und Neurowissenschaft der Deutschen Sporthochschule Köln an der Entwicklung eines Trainingsprogramms mittels Roboter gearbeitet. Was als staatlich finanziertes Forschungsprojekt „RoSylerNT“ im Jahr 2015 begann, wurde nun zu einem realen Leuchtturmprojekt. Für die Umsetzung arbeitete die Deutsche Sporthochschule mit der BEC GmbH (medizinische Roboter-Applikationen), der Koordinauten GmbH (Cloud-Database und User-Interface), KUKA Roboter GmbH (Sicherheit der Mensch-Roboter Schnittstelle), sowie der Technischen Hochschule RWTH Aachen (Regelung des Roboters) zusammen. 

 

Entstanden ist schließlich ein Roboter-Trainingssystem für ein personalisiertes Krafttraining in jedem körperlichen Kraftzustand. Von außen sieht das Ganze aus wie eine herkömmliche Trainingsmaschine – eine Beinpresse etwa –, an deren Ende allerdings keine Gewichte hängen, sondern ein großer Roboterarm steht, der den Widerstand leistet. Dazu gibt es einen Monitor zur Anzeige des Trainings.

© BEC GmbH
Kirsten Albracht hat zusammen mit ihrem Team an der Entwicklung eines Trainingsprogramms mittels Roboter gearbeitet. 

© BEC GmbH
Gemeinsam mit dem Roboter lässt sich die Belastung an den Gelenken und Muskeln bestimmen. 

Schritt 1: Kennenlernen mit dem Roboter

Zuerst werden kleine Kügelchen als reflektierende Marker an bestimmten Körperstellen angebracht. „Mittels Infrarotkameras können damit die Bewegungen der Person ganz genau aufgenommen werden“, erklärt Kirsten Albracht. „Gemeinsam mit dem Roboter und dem Smartadapter können wir die Belastung an den Gelenken und Muskeln abschätzen.“ Denn vor dem Training muss der Roboter den Sportler kennenlernen – mit einer Referenzbewegung und der Messung von Körperteilen. Anhand der Bewegungen entsteht ein virtuelles Modell des Körpers, also ein digitaler Zwilling. So kalibriert sich das System ganz persönlich auf die trainierende Person. Die Daten werden in der Cloud eingespeist und stehen jederzeit und überall zur individuellen Nutzung zur Verfügung.

Dann werden noch die jeweiligen Übungsstrecken festgelegt, also welcher Bewegungsradius individuell möglich ist. RoboGym erfasst die Bewegungen in Echtzeit. Auf der Grundlage eines biomechanischen Muskel-Skelett-Modells erkennt RoboGym, ob der Sportler im effizientesten und ergonomischsten Bewegungsbereich trainiert. „Das Tolle an der Robotik ist, dass wir ein individuelles Training anbieten“, sagt Albracht. „Durch die künstliche Intelligenz sind wir in der Lage, dass sich der Roboter an die Person anpassen kann. Der Roboter lernt den Sportler Trainingseinheit für Trainingseinheit besser kennen und kann die Belastung seinen individuellen Bedürfnissen anpassen.“ So wird Training auch bei körperlichen Einschränkungen möglich.

Jetzt kann lostrainiert werden.

© BEC GmbH
Der Roboter lernt den Sportler mit jeder Trainingseinheit besser kennen. 

Schritt 2: Das Training

Am Monitor neben dem Roboter sieht man während des Trainings ein digitales Modell des eigenen Körpers. Bei jeder Bewegung wird angezeigt, was gerade wie sehr belastet wird. Der große Unterschied zu einer herkömmlichen Trainingsmaschine ist also, dass genau gesagt werden kann, in welchen Gelenken und Muskeln welche Belastung anliegt. RoboGym stellt sich ganz genau auf die Person ein und schafft vielfältige und zielgerichtete Trainings. 

Der Roboter schützt vor falschen Bewegungen und beugt so Verletzungen vor. Zudem ist das RoboGym in der Lage, die Belastung der passiven Strukturen des Sportlers (z. B. Knorpel, Bänder und Knochen) zu überwachen, was etwa im neuromuskulären Training eine wichtige Innovation darstellt. Vor allem die Physiotherapie und Reha-Kliniken, aber auch der Leistungssport, Seniorensport sowie Trainierende in Fitnessstudios werden die Zukunft der Gesundheit damit gestalten.

 

Roboter statt Trainer und Therapeuten?

Noch wird RoboGym einigen letzten Tests unterzogen, bald ist der Fitnessroboter aber marktreif. Kirsten Albracht blickt visionär in die Zukunft: „Ich denke, dass in Zukunft sehr viele Roboter in der Rehabilitation zum Einsatz kommen.“ Trotzdem bleiben Therapeuten unabdingbar. „Der Roboter kann das Training oder die Therapie aber sinnvoll ergänzen.“