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Forschungscampus STIMULATE - Forschungsgruppe Robotik
Finanzierung:
Bund;
Im Rahmen des Forschungscampus STIMULATE befasst sich die Forschungsgruppe Robotik unter der Leitung des Fraunhofer IFF mit applikationsübergreifenden Fragestellungen zum Einsatz von Robotern bzw. Robotik-Technologien für konkrete Anwendungen in der Medizin. Zu den Anwendungsszenarien zählt insbesondere die Elektrodenplatzierung für Radiofrequenzablationen bei Wirbelsäulentumoren. Der Schwerpunkt des Projekts liegt in der Entwicklung und Implementierung eines Assistenzrobotersystems zur Unterstützung des Chirurgen während der Intervention, mit dem Ziel, die Genauigkeit und Ergonomie des Eingriffs zu verbessern, sowie die Strahlenlast zu reduzieren. Um diese Ziele zu realisieren, werden entsprechend der klinischen Anforderungen neue Methoden und Technologien im Rahmen des Projekts entwickelt. Der Forschungsschwerpunkt am Fraunhofer IFF liegt in der Entwicklung von intelligenten Grundfertigkeiten für den Assistenzroboter und deren Einbettung in eine übergeordnete Softwarearchitektur. Des Weiteren werden Konzepte zur Mensch-Roboter-Interaktion und Mensch-Roboter-Sicherheit erarbeitet und umgesetzt. Im Gegensatz zu bestehenden stationären und telemanipulierten Assistenzsystemen, wird dabei auf eine intuitive Bedienung des Roboters mittels Handführens gesetzt. Dies ermöglicht es dem Chirurgen, auf Basis einer neu entwickelten Echtzeit-Bewegungsplanung, Instrumente in Kooperation mit dem Roboter zielgenau und sicher zu platzieren. Dabei gibt der Chirurg den Instrumentenvorschub vor, während der Roboter sicherstellt, dass die Instrumente entsprechend der Interventionsplanung bewegt werden. Des Weiteren wird der verwendete Leichtbauroboter mit einem optischen Trackingsystem ausgestattet, das es ermöglicht, nach einer initialen Registrierung, die Position und Bewegung des Patienten zu verfolgen. Dadurch kann zum einen die Patientenbewegung kompensiert werden und zum anderen wird die notwendige Bildgebung auf ein Minimum reduziert, was sowohl dem Patienten als auch dem medizinischen Personal zugutekommt. Während des gesamten Prozesses wird die Bewegung des Roboters durch eine neuartige Sicherheitssoftware überwacht, die aktuell gemessene Sensordaten mit Erwartungswerten abgleicht, welche aus den Bilddaten generiert werden. Auf diese Weise wird die Sicherheit der Intervention gewährleistet und eine hohe Verfügbarkeit des Systems garantiert. Im Rahmen des Projekts wird in enger Kooperation zwischen dem Fraunhofer IFF und der OvGU das relevante Anwendungsszenario entwickelt und für das Versuchsstadium integriert.

Schlagworte

Bewegungsplanung, Elektrodenplatzierung, Mensch-Roboter-Interaktion, Robotik
Kontakt
Prof. Dr. Norbert Elkmann

Prof. Dr. Norbert Elkmann

Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Robotersysteme

Sandtorstr. 22

39106

Magdeburg

Tel.+49 391 4090222

norbert.elkmann(at)iff.fraunhofer.de

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