Personen-Transfer Roboter-Assistent(PeTRA)

Projekt im Rahmen der BMBF-Bekanntmachung „Robotische Systeme für die Pflege“

Laufzeit: 01.02.2020 - 31.01.2023

AUSGANGSLAGE

Der Personen-Transfer Roboter-Assistent soll die Pflegekräfte vom zeit- und personalaufwändigen Patiententransport entlasten und mehr Zeit für „gute Pflege“ geben.

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GESAMTZIEL

Das übergeordnete Ziel ist die Erschaffung einer Unterstützungslösung in der Patientenlogistik zur hochwertigen Erfüllung der Bedarfe bei gleichzeitiger Entlastung der Pflege(hilfs)kräfte.

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MULTI-MOBILITÄTS-METHODEN

Über drei Multi-Mobilitäts-Modi bietet es die bedarfsgerechte Erweiterung der Autonomie des Patienten, von der Kopplung von Gehhilfen bis zur Unterstützung des geführten und freien Gehens. 

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Betten Transporte
am Tag

PATIENTEN BEGLEITUNGEN
am TAG

ROLLSTUHL FAHRTEN
AM TAG

SONSTIGE Transporte
AM TAG

Ausgangslage 

Der Personen-Transfer Roboter-Assistent PeTRA soll die Pflegekräfte vom zeit- und personalaufwändigen Patiententransport (z.B. von Untersuchungsräumen auf Station) entlasten und mehr Zeit für „gute Pflege“ geben. Auch wenn die Transporttätigkeiten oftmals an Hilfskräfte delegiert werden, fallen in den Randzeiten, in denen diese Hilfskräfte in vielen Einrichtungen nicht im Dienst sind, die Transporttätigkeiten oftmals doch wieder auf examinierte Pflegekräfte zurück. Für den begleiteten Hin- und Rücktransfer einer Person sind bis zu vier Wege des Personals erforderlich (Hinbringen und zurück, Abholen und zurück), das in dieser Zeit dann nicht für die eigentlichen Pflegetätigkeiten zur Verfügung steht. Außerdem wird bei diesen Transporten die Mobilität der Personen nicht gefördert, weil die Zeit fehlt; stattdessen wird standardmäßig manuell und effizient per Rollstuhl oder Bett transferiert. Dem Beförderten wird zudem die Autonomie abgesprochen, selbst zu entscheiden, ob und wie er gehen möchte oder nicht. Berücksichtigt man, dass bei guter Pflege der Mensch im Fokus steht, ist die Anforderung, jede Person mittels eines menschlichen Begleiters zu bewegen, kaum noch aufrechtzuerhalten.

Aktuelle Situation ohne ein unterstützendes PeTRA-System: Überfordereung des Personals und der Pflegebedürftigen

Angestrebte Lösung: Gute Pflege am Menschen durch frei werdende Kapazitäten mithilfe eines robotischen PeTRA-Systems

Gesamtziel

Das übergeordnete Ziel von PeTRA (Personen-Transfer Roboter-Assistent) ist die Erschaffung einer Unterstützungslösung in der Patientenlogistik zur hochwertigen Erfüllung der Bedarfe bei gleichzeitiger Entlastung der Pflege(hilfs)kräfte. Hierdurch sollen Mehrwerte für Anwender und Betreiber entstehen, im Fokus steht dabei die Rückgewinnung von examinierten Pflege-Kapazitäten von nicht pflegerischen Aktivitäten. Die das System „nutzenden“ Patienten werden fallbezogen-flexibel und somit bedarfsgerecht z.B. zu Untersuchungen geleitet. Die Zeit, welche die Pflege(hilfs)kräfte durch die angestrebte Lösung gewinnen, kommt der Gesamtheit der Patienten durch mehr Zuwendung und Fürsorge zu Gute. Die angestrebte Lösung verursacht für die gesamte Organisation keinen finanziellen Mehraufwand und erfüllt damit die Anforderungen nach ELSI+ vollumfänglich.

PeTRA liefert „gute Pflege“, weil es durch die integrative Bedarfserhebung und eine durchgängige Projektbegleitung nach ELSI+ eine pflegepraxiskonforme Lösung anstrebt. Durch Berücksichtigung des EPT-Kriterien-Sets (Economi-cal, Practical and Technological) wird gewährleistet, dass sich die Lösungsansätze an den Bedarfen der Pflege-Praxis und den Pflegenden ausrichten. Durch Umsetzung des “Multi-Mobilitätskonzepts” wird die individuelle Mobilität des Patienten mit folgenden Vorteilen unterstützt:

Steigerung der Autonomie und Selbstständigkeit

Patienten werden ihren Fähigkeiten konform geführt. Niemand muss in den Rollstuhl: Wenn auch langsam, mit diesem System kann jeder ohne Personalaufwand gehen.

Termingerechte und fehlerfreie Abholung/Ablieferung von Patienten

Durch den Fokus auf den auto-matisierten Patiententransfer, wird die Termintreue und der Ablauf der internen Prozesse der Einrichtung deutlich verbessert.

Mobilitätsförderung durch Einsatz als Begleit-Assistent beim Spazierengehen

Erweiterbarkeit für Reha-Anwendungen

PeTRAs Roboterarm kann in zukünftigen Weiterentwicklungen auch Reha-Aufgaben übernehmen.

Entlastung der Pflegekräfte und Steigerung der Qualität der Pflege

Die Transportaufwände in einem 100 Betten-Haus können überschlägig 10 Vollzeitstellen betragen. PeTRA Systeme können hier zur Dämpfung es Personalmangels und zur Steigerung der Qualität der Pflege beitragen, weil den Pflegekräften mehr Zeit für die eigent-lichen Pflegetätigkeiten bleibt.

Multi-Mobilitäts-Methoden

Über drei Multi-Mobilitäts-Modi bietet es die bedarfsgerechte Erweiterung der Autonomie des Patienten, von der Kopplung von Gehhilfen bis zur Unterstützung des geführten und freien Gehens. Pflegewissenschaftliche Ziele sind die Identifikation und Analyse geeigneter Zielszenarien und -prozesse zur Integration dieser Robotersysteme in den Pflegealltag.

Ankopplung eines Rollstuhls

Für diesen Zweck ist das Fahrzeug mit einer Kopplungseinrichtung versehen, die an Rollstühle der Einrichtung ankoppeln kann. Das Fahrzeug bringt P daher ähnlich einem Pfleger zum Ziel und entkoppelt sich dort vom Rollstuhl. Explizit sind hier verschiedene Koppelverfahren zu untersuchen.

Ankopplung eines Rollators

Der Rollator wird dabei mit einer kraftsensitiven Verbindung an das Fahrzeug angekoppelt. Der Anwender regelt mit seiner Schubkraft die Geschwindigkeit des Gespanns. Die Lenkung erfolgt jedoch automatisch. Mit Hilfe einer Kamera wird das Verhalten des Patienten überwacht und z.B. das Gespann angehalten, wenn der Patient stehenbleibt, oder der Patient den Rollator nicht mehr mit beiden Händen festhält.

Führen durch haptische Verbindung zum Unterarm

Hierbei geht der Patient dicht neben dem Fahrzeug her, wobei sein Arm eine physisch-haptische Verbindung mit dem distalen Ende des Roboterarms hat. Zum Losgehen erzeugt der Roboter einen Kraftvektor, so dass der Patient Moment und Richtung erkennt und loslaufen kann. Ein Regelungsverfahren erzielt eine gute Geh-Geschwindigkeit ohne den Patienten zu überfordern. Gleichzeitig wird der Mensch durch die Kamera beobachtet. Sobald der Patient eine deutliche Gegenkraft aufbaut oder loslässt, gewissermaßen bremsen oder anhalten möchte, wird das Fahrzeug wieder langsamer. Die Kameradaten werden ebenfalls zur Geschwindigkeitsregelung herangezogen. 

Wissenschaftliche Arbeitsziele

1

Wie lassen sich methodisch Prozesse in der Pflege erkennen, die für eine Unterstützung durch robotische Systeme geeignet sind – und wie deren Mehrwert erfassen?

3

Welchen Mehrwert generiert die von Robotik generierte Lösung gegenüber der von Personen durchgeführten Pa-tientenlogistik (vgl. Total Cost of Ownership)?

2

Welche Deskriptoren sind relevant für Bewertung einer Eignung von robotergeführten Patiententransportsyste-men in Kliniken – und welche weiteren Pflegebereiche lassen sich identifizieren?

4

Welchen Einfluss haben personenbezogene Merkmale (z. B. Demografie, Bildung etc.) auf Usability, User Expe-rience, User Acceptance bei den Patienten und Pflegekräften?

Technische Arbeitsziele

Übergeordnetes technisches Ziel des PeTRA-Projekts ist die Entwicklung eines Robotersystems zur Unterstützung der Patientenlogistik im Pflegealltag. Das zu entwickelnde System besteht aus einer frei navigierenden Fahrzeugbasis und einem kollaborativem Roboterarm.

1

Entwicklung einer neuen mobilen Plattform, der Koppelmodule für Rollstühle und Rollatoren, sowie ein neuer kostengünstiger kollaborierender Roboterarm.

3

Aufbau eines Demonstrators, der im Zielszenario die „multi-mobile“ Führung von Menschen übernimmt und damit das Personal und Budget von pflegefremden Leistungen entlastet.

2

Entwicklung von Mensch-Maschine-Interaktionsmethoden, die es ermöglichen, einen Menschen effizient, autonom und fallbezogen-flexibel und somit bedarfsgerecht zu einem Ziel zu geleiten.

Darstellung Navigierende Fahrzeugbasis und kollaborativer Roboterarm

Das Projekt-Konsortium

Klaus Miller

Corporate Research

Zugspitzstr. 140
86165 Augsburg
Tel.: 0821 / 7971210
E-Mail: Klaus.Miller@kuka.com

Prof. Dr.-Ing. Christian Wurll

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Moltkestr. 30
76133 Karlsruhe
Tel.: 0151 / 42237283
E-Mail: Christian.Wurll@hs-karlsruhe.de

Prof. Dr.-Ing. Mathias Hüsing

Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR)
Templergraben 55
52056 Aachen
Tel.: 0241 / 8095554
E-Mail: Huesing@igmr.rwth-aachen.de

Prof. Dr. Peter Bradl

Institut für Rettungswesen, Notfall- und Katastrophenmanagement (IREM)
Südwestpark 37-41
90449 Nürnberg
Tel.: 0931 / 3511 8135
E-Mail: Peter.Bradl@fhws.de

Susanne Arnold

Medizinische Informationstechnik (MIT) und Zentraler Einkauf (ZEK)
Stenglin Str. 2
86156 Augsburg
Tel.: 0821 / 400 4451
E-Mail: Susanne.Arnold@uk-augsburg.de

Harald Raab-Chrobok

Krankenhaus
Stadenstr. 58
90491 Nürnberg
Tel.: 0911 / 959 1040
E-Mail: Harald.Raab-Chrobok@martha-maria.de

Michael Winklmaier

Barmherzige Brüder gemeinnützige Krankenhaus GmbH
Prüfeninger Str. 86
93049 Regensbrug
Tel.: 0941 / 369 1175
E-Mail: Michael.Winklmaier@barmherzige-regensburg.de

Das Projekt wird gefördert von