Hydraulik-Antrieb für den OP-Roboter der Zukunft von IPA-Ingenieure

IPA-Ingenieure entwickeln MRT-geeignete Aktoren

Hydraulik-Antrieb für den OP-Roboter der Zukunft

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3D-gedrucktes Robotergelenk mit integriertem Balg-Aktor Bild: Fraunhofer IPA/Julian Weigelt
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Roboter können den Arzt beim Aufspüren und Behandeln von Tumoren unterstützen, indem sie etwa eine feine Sonde an der richtigen Stelle positionieren. Damit die Robotik bildgebende Verfahren wie die Magnetresonanztomographie nicht stört, haben IPA-Ingenieure eine neue Antriebstechnik entwickelt. Die Lösung: ein hydraulischer Roboter-Antrieb. Herzstück dieses Aktors sind mit 3D-Drucktechnik gefertigte Kunststoff-Bälge. Diese sehen aus wie eine kleine Ziehharmonika, die mit einer dünnen, mit Flüssigkeit gefüllten Leitung verbunden ist. Wird die Flüssigkeit unter Druck gesetzt, dehnt sich die Ziehharmonika aus oder biegt sich. Diese Biegung lässt sich nutzen, um einen Roboterarm, der beispielsweise eine Nadelsonde führt, zu bewegen. Durch Kombination von zwei hydraulischen Aktoren soll der Roboterarm in zwei Raumrichtungen genau gesteuert werden können. Dank eines Kraftrückkoppelungsmechanismus spürt der Chirurg, der den Roboterarm bewegt, wenn die Sonde auf einen Widerstand trifft. „Die eigentliche Innovation besteht darin, dass die Aktoren keine Teile enthalten, welche die MRT-Aufnahmen stören“, erklärt Johannes Horsch von der Projektgruppe Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB des Fraunhofer IPA. Durch die Hydraulik lassen sich große Kräfte in einem kleinen Bauraum erzeugen. Damit sind die Platzprobleme innerhalb der MRT-Röhre gelöst. Man brauche zwar immer noch einen Motor, der den Druck in den Leitungen erzeuge, doch dieser lasse sich gut abgeschirmt in einem Nebenraum unterbringen. Untersuchungen an der Universitätsklinik Mannheim haben jetzt gezeigt, dass die neue Antriebstechnik die Erwartungen erfüllt. »Damit wurde die Grundlage geschaffen für die Entwicklung eines praxistauglichen, robotergestützten Positionierungssystems für Interventionen im MRT«, so Horsch. In einem Folgeprojekt will er gemeinsam mit seinem Team die Biege-Aktoren in einen Roboter einbauen, der ebenfalls mit 3D-Drucktechnik gefertigt werden soll. bt

www.ipa.fraunhofer.de

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