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S T U D I U M & L E H R E Angriff Ausfall. Thomas Zimmermann, Stützpunkttrainer in Heidenheim, landet gekonnt einen Treffer auf dem Rumpf der motorisierten Fechtpuppe. Sie soll künftig zur individualisierten Leistungsoptimierung der deutschen Fechter eingesetzt werden. Neue Wege zum Olympia-Gold Im Fechten zählt Deutschland zur Weltspitze. Damit das so bleibt, ist heute individualisiertes Training unerläßlich. Studierende der Medizintechnik haben nun eine Fechtpuppe entwickelt, die eine fechtspezifische Leistungsdiagnostik des Athleten unter wettkampfnahen Bedingungen erlaubt. Ein Wettkampf der besonderen Art fand unlängst am Trainingsstützpunkt des Deutschen Fechter-Bundes in Heidenheim statt. Der Gegner war nicht aus Fleisch und Blut, sondern ein auf einem Fahrgestell ruhender Puppentorso. Dieser hatte es jedoch technisch gesehen in sich: Ausgestattet mit leuchtenden Drucksensoren und einer dank Bluetooth-Anbindung kabellosen Signalübertragung zum Computer, legte er schonungslos offen, wie schnell ein Fechter einen Angriff des Gegners zu parieren vermag. Obwohl Fechten eine alte und weitverbreitete sportliche Disziplin ist, gelten die biomechanischen Vorgänge der Attacken als wenig erforscht. Moderne Trainingsmethoden, die das wettkampfentscheidende Quäntchen Mehr aus jedem einzelnen Spitzensportler herauskitzeln sollen, erfordern eine zuverlässige Leistungsdiagnostik. Daran arbeitet die Sektion Sport- und Rehabilitationsmedizin des Universitätsklinikums Ulm im Auftrag des Deutschen Fechterbundes. „Als wir über einen unserer Studenten, der dort sein Praktikum absolvierte, vom Projekt Fechtpuppe erfuhren, nahm ich sofort Kontakt mit dem Projektleiter auf“, so Professor Dr. Martin Heßling. Gemeinsam mit seinem Kollegen Professor Dr. Thomas Engleder hat er in den letzten beiden Jahren eine ganze Reihe von Studierenden für das Projekt begeistern können. Wettkampfnahe Simulation Das Messprinzip und der prinzipielle Aufbau eines motorisierten Fahrgestells waren bereits anhand von zwei Bachelor-Projekten erarbeitet worden (siehe Kasten). Christoph Lesser hat darauf aufbauend die Fechtpuppe in seiner Bachelorarbeit zu einem vollwertigen Prototypen weiterentwickelt, der in 10
Heidenheim den Beifall des Bundestrainers Walter Steegmüller fand. In der aktuellen Ausführung kann sich die Fechtpuppe entlang der Fechtbahn mit einer Maximalgeschwindigkeit von drei Meter pro Sekunde vor und zurück bewegen. Für die Tests in Heidenheim wurde die Geschwindigkeit auf einen Meter pro Sekunde gedrosselt, was in etwa der Standardsituation im Wettkampf entspricht. Während dieser Fahrbewegungen fordert sie den ihr gegenüberstehenden Athleten zum Angriff auf. Am Körper des Athleten sind Infrarot-Marker befestigt, die von sechs Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen werden. Mit ihrer Hilfe lassen sich Reaktions- und Bewegungsschnelligkeit des Fechters analysieren. Für die Motorisierung wird ein Elektromotor mit einer Leistung von 430 Watt verwendet, der von einem Pedelec- Akku versorgt wird und die Räder antreibt. Damit die 60 Kilogramm schwere Fechtpuppe keinen Athleten oder Trainer verletzt, sind zahlreiche Sicherheitsmaßnahmen installiert. Die Puppe stoppt bei mechanischem Kontakt des Fahrgestells mit einem Hindernis, oder wenn die Ultraschallsensoren vorne oder hinten zu geringe Abstände anzeigen oder ein Betreuer den Notausschalter betätigt. Ein Trainingsgerät mit Potenzial Christoph Lesser hat auch die Motorsteuerung und die Bedienoberfläche für die Steuerung und Eingabe der Fahrprofile programmiert. Das Programm erlaubt es, Fahrweg und Geschwindigkeit individuell einzustellen, sodass die per Video analysierte Bewegungsdynamik eines bekannten Gegners simuliert werden könnten. Bisher ist die Fechtpuppe für die Angriffsstrategie Ausfallschritt ausgelegt. Um die Strategie Flèche zu trainieren, bei der der Athlet seitlich an der Fechtpuppe vorbeiläuft, müsste das Fahrgestell umgebaut werden. Solche und andere Anregungen waren in Heidenheim unter den Fachleuten Gegenstand reger Diskussion. Wenn bei der Olympiade 2016 in Rio de Janeiro deutsche Fechter wieder Medaillen holen, dürfte auch die Ulmer Fechtpuppe ihren Anteil an einem solchen Erfolg haben. Ingrid Horn Feuerprobe bestanden. Den erfolgreich getesteten Prototypen umrahmen knieend Dr. Mario Weichenberger (links) und Professor Dr. Martin Heßling (rechts) sowie stehend von links nach rechts: Degenfechter Stephan Rein, Volker Schilling-Kästle, Professor Dr. Thomas Engleder, Bundestrainer Walter Steegmüller und Christoph Lesser. D I E F E C H T P U P P E Vom Bachelor-Projekt zur Bachelor-Thesis Durch das Bachelor-Projekt, das in Teamarbeit im 4. Semester erstellt wird, stehen die Studierenden erstmals vor der Aufgabe, ein Problem kundengerecht zu lösen und nach den Regeln des Projektmanagements zu arbeiten. Im Falle der Fechtpuppe ist der Kunde Dr. Mario Weichenberger vom Universitätsklinikum Ulm. Projekt 1: Marlene Mayer, Verena Mühleck, Simone Rieger und Larissa Schraudolf hatten die Aufgabe übernommen, eine Fechtpuppe zu entwickeln, mit der sich die Reaktionsschnelligkeit des Fechters analysieren lässt. Ihre stationäre Puppe ist mit zehn auf Druck reagierende Trefferflächen bestückt. Das Signal für den Angriff wird über eine Lichtschranke ausgelöst, indem die Trefferfläche grün aufleuchtet. Bei einem Treffer, den der Drucksensor registriert, wechselt die Farbe nach rot. Aus der gemessenen Aktionszeit lässt sich durch eine 3D-Bewegungsanalyse die Reaktions- und Bewegungszeit ermitteln. Die Entwicklung der hierfür notwendigen Steuerungs- und Messelektronik gehörte zum Leistungskatalog. Projekt 2: Nico Dürr, Simon Keller, Christoph Mielke und Andreas Rehn befassten sich mit der motorgetriebenen Plattform und definierten deren Grundelemente wie Antrieb, Motor, Steuerung, Spursensor und Ultrasensoren. Sie realisierten ein zerlegbares Fahrgestell, das den Oberkörper der Fechtpuppe trägt. Aus beiden Projekten entstand die Aufgabenstellung für Christoph Lessers Bachelor-Thesis (S. 10f). 11
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