3. Design of Haptic Devices for Rehabilitive/Assistive Applications

Das Kapitel beginnt mit der Diskussion über die wachsende Bedeutung haptischer Technologien für die Reproduktion taktiler, kinästhetischer und hautrelevanter Empfindungen, die für die Verbesserung des Engagements und der Leistung der Anwender in verschiedenen Bereichen von entscheidender Bedeutung sind. Sie unterstreicht das rasche Wachstum des Marktes für Rehabilitationsrobotik, das durch die Komplexität und Langfristigkeit der medizinischen Rehabilitation angetrieben wird, und die Notwendigkeit eines intensiven Trainings ohne ständige physische Interaktion mit Physiotherapeuten. Die COVID-19-Pandemie hat zudem die Bedeutung der Aufrechterhaltung sozialer Distanz und der Minimierung physischer Kontakte betont, wodurch haptische Technologien zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Hand als primäre Schnittstelle menschlicher Interaktion ist ein zentraler Schwerpunkt bei der Entwicklung haptischer Technologien. Die meisten Geräte zur taktilen Stimulation konzentrieren sich auf die Finger oder das Handgelenk, weniger zielen gezielt auf die Handfläche. Das Kapitel stellt ein neuartiges haptisches Gerät vor, HAPP, das für präklinische Untersuchungen zur Korrelation zwischen der Symptomreduktion beim Komplexen Regionalen Schmerzsyndrom Typ-I (CRPS-I) und der manuellen Therapie (MT) sowie für die klinische Behandlung von CRPS-I und anderen Erkrankungen des Karpus und Metakarpus entwickelt wurde. HAPP ahmt traditionelle mechanische und rhythmische Stimulationen nach, die für die manuelle Therapie charakteristisch sind, und bietet eine parallele kinematische Struktur mit 3-DoFs für planare Bewegungen und die Orientierung seines austauschbaren Endeffektors unter der Handfläche des Patienten. Das Gerät ist so konzipiert, dass es gezielte mechanische Stimulation liefert, die auf spezifische Forschungsbedürfnisse und -ziele zugeschnitten ist. Das Kapitel untersucht auch das Design und die Funktionalität tragbarer Haptik-Geräte wie HANS, die den Kontakt zwischen den Händen beim Händedruck aus der Ferne wahrnehmen und reproduzieren sollen. Diese Geräte sind von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung sozialer und emotionaler Interaktionen, insbesondere in Szenarien, in denen der Körperkontakt eingeschränkt ist. Das Kapitel enthält eine detaillierte Analyse der Biomechanik der Handfläche, der Konstruktionsprinzipien haptischer Geräte und der mathematischen Modellierung kabelgetriebener Parallelmechanismen. Außerdem werden die strukturellen und mechanischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Design tragbarer haptischer Geräte diskutiert und die Bedeutung der Gewährleistung von Robustheit, Ergonomie und geringem Gewicht hervorgehoben. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die möglichen Anwendungen dieser Technologien in der klinischen Forschung und Rehabilitation, wobei ihre Rolle bei der Verbesserung der Fernversorgung und Rehabilitation hervorgehoben wird.