Robotik

Das Labor verfügt über eine mit öffentlichen Fördermitteln finanzierte Master-Slave 6-Achs Robotermanipulatoreinheit der Firma DENSO mit hoher Positioniergenauigkeit, wie sie in der Fertigungsautomatisierung für fest einprogrammierte Prozesse, z.B. der Automobilindustrie eingesetzt wird. Ein Schwerpunkt der geplanten Forschungsaktivitäten ist die intelligente Ansteuerung der Robotereinheit mit Hilfe einer Multisensorplattform, um die Bewegungen der Greifer für komplexe Manipulationsaufgaben zu regeln.

In Synergie mit vorhandenen Projekten und Kompetenzen der Fachhochschule sind mit dem Aufbau vielfältige Szenarien der Automatisierungstechnik realisierbar. Bei mehr als einem Manipulator spielen aber intelligente Systeme mit komplexer Sensorik und Regelung eine immer größere Bedeutung. Der Trend zeigt zudem den Bedarf an Produktionsstätten auf, die nicht nur fest einprogrammierte Abläufe, sondern auch unbekannte, sich wechselnde Bedingungen und Anforderungen bedienen können. Im industriellen Umfeld kommen derartige Robot-Vision Systeme bereits zum Einsatz, wobei das Potenzial hier noch nicht ausgeschöpft scheint.

Neben der Automatisierungstechnik soll das Haupteinsatzfeld der Manipulatoreinheit in der Medizintechnik, genauer der Medizinrobotik liegen. Auf Basis des 3D-Endoskops als optischer Sensor werden herausfordernde Themen wie die automatische Navigation / Bahnführung oder die Positionsregelung medizinischer Instrumente in aktuellen Forschungsaktivitäten verankert. Das 3D-Endoskop wird mit Algorithmen der Bildanalyse zu einem messenden Instrument ausgebaut. Auf dieser Basis wird man in der Lage sein, die räumliche Lage von Objektpunkten zu messen. Ist diese Information verfügbar, lassen sich Instrumente oder das Endoskop selbst autonom oder semi-autonom durch Verfahren der Regelungstechnik in der Position stabilisieren, in komplexen Bewegungsbahnen führen oder gar für medizinische Eingriffe nutzen. Im Folgenden seien exemplarisch zwei Applikationsszenarien genannt.

Operative Eingriffe durch kleinste Öffnungen im Körper stellen sehr hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit des Chirurgen bei der Handhabung der Instrumente. Hier steht die intrakorpale Positions- und Lageregelung im Vordergrund, welche eine echtzeitfähige Ansteuerung der Manipulatoreinheit bzw. der Instrumente voraussetzt.
Das autonome Agieren im Operationsgebiet und die Durchführung von Teilaufgaben durch den Roboter soll den Mediziner unterstützen und z.B. durch die Positionierung von medizinischen Instrumenten von Routinearbeiten entlasten. Die höchste Herausforderung an ein technisches System und die zugleich sicherheitskritischste Applikation wäre jedoch sicherlich der aktive chirurgische Eingriff, also das Durchtrennen und Veröden von Gewebestrukturen und Gefäßen oder die Ausführung eines Nahtvorgangs. Laparoskopische Operationen sind für den Mediziner von besonderem Schwierigkeitsgrad, da das Fehlen der taktilen Rückkopplung eine sehr gute Hand-Auge-Koordination erforderlich macht, so dass ein aktives Assistenzsystem Vorteile liefert.