BIONIX: Niedrigpreisiger, drahtloser Prothesarm mit EEG- und EMG-Steuerung

Ein neues, kostengünstiges Prothesarsystem namens BIONIX kombiniert EEG- und EMG-Signale, um amputierten Personen eine intuitive, mehrgradige Kontrolle ihres Arms zu ermöglichen. Durch die Integration von Gehirn- und Muskelaktivität kann das Gerät in Echtzeit die Finger und den Ellbogen steuern, ohne dass teure Sensoren oder komplexe Hardware benötigt werden.

Für die EEG-Erfassung nutzt BIONIX das handelsübliche NeuroSky MindWave Mobile 2. Die Signale werden über ThinkGear-Bluetooth an einen ESP32-Mikrocontroller gesendet, der ein leichtgewichtiges Klassifikationsmodell ausführt. Das Modell wurde mit 1500 Sekunden EEG-Daten trainiert und erkennt starke Blinzelereignisse, die den Handzustand zwischen offen und geschlossen umschalten. Durch die Verwendung eines 6‑Frame‑Schiebefensters, Low‑Pass‑Filterung und einer 70/20/10‑Aufteilung in Training, Validierung und Test wurde die Genauigkeit optimiert.

Die EMG-Steuerung erfolgt über einen MyoWare 2.0 Sensor und ein SparkFun Wireless Shield, die die Daten an einen zweiten ESP32 übertragen. Dieser erkennt Muskelaktivität anhand von Schwellenwerten und unterscheidet drei Aktivierungsbänder: Ruhe, Extension und Kontraktion. Nur wenn acht aufeinanderfolgende Frames einer Bewegungsklasse entsprechen, wird der Ellbogen bewegt, um Stabilität zu gewährleisten. Der erste ESP32 steuert vier Finger‑Servomotoren, während der zweite zwei Ellbogen‑Servomotoren ansteuert.

Der Prototyp wurde mit preiswerten Materialien zusammengebaut und kostet insgesamt rund 240 US Dollar, wobei der größte Kostenfaktor das EEG-Headset ist. Zukünftige Entwicklungen planen die Umstellung auf einen 3‑D‑gedruckten Gehäuse und die Erweiterung der Steuerungsfunktionen, um die Alltagstauglichkeit weiter zu erhöhen.