Roboter in der Medizin – MitschriftMurmel ([email protected]) Mitschrift _________________________________________________________________ 2 Versuch einer Positionierung _____________________________________________________ 2 Grundbegriffe, Definitionen______________________________________________________ 2 Antriebsarten__________________________________________________________________ 3 Sicherheitsvorschriften für Industrieroboter (EN 775)________________________________ 4 Technische Problemstellungen____________________________________________________ 4 Kinematik-Konfigurationen______________________________________________________ 5 Rechnergestützte Planung und Durchführung von chirurgischen Eingriffen _____________ 6 Anwendung von Medizin-Robotersystemen allgemein ________________________________ 6 Einsatzgebiete von Medizin-Robotersystemen _______________________________________ 7 Neuro-Chirurgie / Stereotaktischer Rahmen ________________________________________ 7 Orthopädie____________________________________________________________________ 8 MIS minimal invasive Chirurgie, Tele-Chirurgie ____________________________________ 8 AI Lab MIT ___________________________________________________________________ 9 Interventionelle Radiologie ______________________________________________________ 9 Robotergestützte Radiochirurgie_________________________________________________ 10 Mikro-Chirurgie ______________________________________________________________ 10 Folien ___________________________________________________________________ 10 Serviceroboter ________________________________________________________________ 10 Roboter in der Rehabilitation ___________________________________________________ 11 Roboter in der Chirurgie _______________________________________________________ 11 Mikroroboter_________________________________________________________________ 11 Roboter in der Medizin_________________________________________________________ 12 Grundbegriffe und Definitionen _________________________________________________ 12 Komponenten des Robotersystems _______________________________________________ 13 Anwendungen von Robotern in der Medizin _______________________________________ 13 Roboter in der Telechirurgie ____________________________________________________ 14 Sicherheit von Medizin-Robotern ________________________________________________ 14 Anwendungen Serviceroboter in der Rehab________________________________________ 14 Medical Robots Entwicklungspotentiale___________________________________________ 14 1/15 Mitschrift Versuch einer Positionierung . Simulation…) • OP „nur mehr“ Umsetzung des Planes.früher: sehr aufwendig (zeitaufwendig).3.Isaak Asimov: „Drei Gesetze der Robotik“ -> Roboter sind Helfer des Menschen .Zukunft • Umsetzung vollständig durch Maschinen? Bsp: Gallenblasenoperation . Durchbiegung. aber sehr gut: 150-155 Firmen weltweit. die sich mit Robotern oder Robotertechnik beschäftigen.universell einsetzbar . RUR) .Trend • Dominanter Planungsteil (CAS.1956: Deval & Engelberger -> 1. Definition Industrieroboter . zunächst noch überwiegend „manuell“ => zunehmend „automatisiert“ .Industrieroboter .OP-Technik „bisher“ • Planungsteil untergeordnet • Aufwendiger OP-Teil => für den Patienten traumatisch .heute: laparoskopische OP Geschichte der Robotertechnik . Getriebespiel etc… Positionsgenauigkeit (= eine Zahl am Papier.1972 wurde der este Roboter in Betrieb genommen Roboter: . Industrieroboter . die man nicht unbedingt glauben soll) • „Wie genau erreicht der Roboter die gewünschte Position?“ 2/15 . Definitionen Genauigkeiten • Auflösung „diskreter“ Verteilung von Positionen im Arbeitsbereich • Fehler im kinematischen Modell des Roboters • Kalibrier-Ungenauigkeiten • Stochastischer Fehler.frei programmierbar Grundbegriffe. die Patienten mussten lange im Krankenhaus bleiben .mobile Roboter Der Markt ist endlich beschränkt. Jhdt vor Christus „automatischer Altar“ .„Roboter“ = rastlos arbeitende künstliche Menschen (Karal Capele. aufwendiger & teurer Explosionsschutz . da man bei der Fertigung immer „nur“ innerhalb gegebener Toleranzen liegen muss -> Kalibrieren Koordinatensysteme .Koordinatensystem = Position Ursprung + Orientierung der Achsen => mathematische Verbindung zwischen den Koordinatensystemen sehr kompliziert (auch Ungenauigkeiten => Rundungsfehler beim Invertieren der Matrix) Instrument tracking Die Steuerung eines Istruments erfolgt durch die Kopplung an dieses Instrument CCD Chip Charged Coupled Device Chip. die den Roboter möglichste genau steuert) => Genauigkeit => Zusammenspiel zwischen Mathematik & Technik => grundsätzlich ist jeder Roboter anders. im medizinischen Bereich aber sehr wohl (SW.• • Beschreibt die Abweichung zwischen gewünschter und erreichter Position Besonders wichtig bei Off-line-Programmierung Wiederholgenauigkeit • Abweichung zwischen wiederholt eingefahrenen Positionen • Resultat stochastischer Fehler -> keine kontinuierliche Verteilung des Arbeitsraumes => nur diskrete Verteilung (Raster) der Punkte möglich! => in der klassischen industriellen Programmierung sind die „Raster-Punkte“ kein Problem.meist Verwendung von Getrieben notwendig .höhere Instandhaltungskosten Pneumatische Antriebe VT: + günstiges Leistungewicht + Wartungsfreundlichkeit + Explosionssicherheit + einfacher Aufbau 3/15 . = Robotergehirn Nennlast = Nutzlast + Werkzeuglast Sensor Fusion = Verwendung sich ergänzender Sensorsysteme AGV = fahrerlose Transportsysteme MMI = Mensch Maschine Interface Antriebsarten Elektrische Antriebe VT: + elektrische Energie ist (fast) überall verfügbar + Reaktion auf Ansteuerung fast ohne Verzögerung + einfache Konzeption + geräuscharm + betriebssicher NT: .dienen zur Beschreibung der anzufahrenden Punkte .relativ kleine Momente und Kräfte übertragbar . “ Industrieroboter für medizinische Aufgaben? . sondern liegt frei am Bett und bewegt sich. Koordination zwischen Arzt & Roboter.thermische Einflüsse auf die Positionsgenauigkeit Sicherheitsvorschriften für Industrieroboter (EN 775) Ursachen der Gefährdung .mechanisches Design: Viele Teile sind bis jetzt noch nicht gelöst (Positionsgenauigkeit nicht „exakt“.Geräuschentwicklung .SW ist nicht das Wichtigste! => Spezialroboter für medizinische Aufgaben . Reichweite . „shared control“.Eingeschränkter Bewegungsbereich . Zwangsführungen) 4/15 .Sensorik.bewegliche mechanische Teile.zusätzliche Hydraulikaggregation .gespeicherte Energie .Not – Aus und sicheres Anhalten .Beschränkung bezüglich Aufbringung großer Kräfte .wichtigstes Auslegungskriterium: SICHERHEIT . Kompatibilität.reduzierte Geschwindigkeit .speziell gewählte Kinematik („mechanical constraints“.menschliches Versagen (Gleichzeitig auch Mindestanforderungen für die Medizinroboter!) Sicherheitsmaßnahmen: Sicherheitsfunktionen: . die zum Fangen oder Quetschen führen .große Lärmentwicklung .Kompressibilität der Luft! .Luft als Energieträger ist teuer Hydraulische Antriebe VT: + hohe Kräfte + stufenlose Geschwindigkeitsregelung + Wegfall von Bremseinrichtungen + Inkompressibilität des Mediums + geringe Instandhaltungskosten NT: .Bremsverschleiß . Steuerung .Begrenzung des Bewegungsraumes (mechanische Anschläge und/oder gleichwertige Maßnahmen) Technische Problemstellungen .Ausfall oder Fehler . „Der Mensch ist nicht eingespannt.Verriegelung trennender Schutzeinrichtungen bei Ausfall eines Bauteiles nicht beeinträchtigt („FAIL-SAVE“) .NT: .Geschwindigkeit.Energiequelle . limitierte Hand-Augen-Koordination .Autonome Roboterbewegung • z.Wer ist verantwortlich? (Arzt oder Roboter?) . der Arzt erholen + grundsätzlich sterilisierbar. exakte Position im 3D-Raum) + minimal invasive Eingriffe (Laparoskopie) + Sicherheit (Zwangsführungen) + konsistente Qualität + keine Ermüdung bei repetitiven Tätigkeiten + kleine Begegnungen mit kleinen aufgebrachten Kräften (skalieren) + komplexe Bewegungen mit hoher Genauigkeit + Möglichkeiten zur lückenlosen Dokumentation + „Indexing“ = Fixierung des Roboters in jeweiliger Position. einfaches mathematisches Modell.2^3 Möglichkeiten der Positionierung bei DDD (D…Drehen) .und Schneidevorgänge in der Orthopädie .Sicherheit .Intra-operative Bewegung der Organe / des Gewebes Arten der Interaktion . Strahlung NT: . desto komplizierter (und unangenehmer zu programmieren) SCARA Robot (=assembly Robot) = Horizontaler Knickarm-Roboter . dabei kann sich z.nicht gut für medizinische Anwendungen geeignet 5/15 .entweder reine translatorische oder reine rotatorische Gelenke .und Nachteile VT: + höhere Genauigkeit (v. Anwendungsmöglichkeit in der Medizin gibt es keine.Komplexität stark zunehmend .je mehr Drehachsen. resistent gegen Keime.B. mechanisch sehr einfach realisierbar Cylindrical Robot .Kosten! .1 Drehachse + 2 Linearachsen => 1 Radius + 1 Winkel + Höhe = Punktbeschreibung bei Zylinderkoordinaten => 2 Winkel + 1 Radius = Punktbeschreibung bei Kugel Spherical Robot Sehr wenige.interaktiv / Roboter-„assistenz“ • Roboter & Chirurg „teilen“ Arbeit („shared control“) • „Hands-on-systems“. „Tele-Presence“ => funktioniert derzeit am Besten! (auch im AKH) Kinematik-Konfigurationen Cartesian Robot Gibt es überall.keine Entscheidungskompetenz .B. für Labor geeignet . „active-constraints“ Methode • z. Strahlentherapie . Fräs.limitierte Flexibilität .B.Roboter in der Medizin: Vor.a. bei Einsetzen der Hüftprothesen.explizite Kontrolle durch Arzt („Master-Slave“) • Unterstützung bei minimal invasiven Eingriffen • „Tele-Operation“. Parallele Roboterkinematik Serielle Kinematik . große Beschleunigungen. kompakter . Registrierung • => Schwerpunkt auf prä-operativer Planung und intraoperativer Umsetzung .bildet fast den menschlichen Arm nach . ist in der Medizin nicht günstig Parallele Kinematik .kleinerer Arbeitsbereich => Vorteil für medizinische Anwendungen Rechnergestützte Planung und Durchführung von chirurgischen Eingriffen .Singularität: große Bewegungen.hat 6 Freiheitsgrade . deshalb nicht so groß .kann sehr schnell fahren Articulated Robot Vertikal-Knickarm-Roboter . Unterstützung bei der Erstellung eines optimalen Eingriffplans.Positionsfehler ist gemittelt über die Freiheitsgrade.chirurgische Assistenten CIS = Computer integrated surgical Systems CIS Anwendung von Medizin-Robotersystemen allgemein Patient Datenaufnahme Roboter Roboter Roboter Virtueller Patient Umsetzung Atlas Modelle Wissensbasis Arzt Entscheidung Roboter Orientierungshilfe Eingriffsplanung 6/15 .wird am Häufigsten eingesetzt .medizinisch höchst interessant Serielle vs.„chirurgisches CAD/CAM“ • Transformation präoperativer Daten in Modelle..kleiner.hat einen großen Arbeitsbereich .auch für medizinische Anwendungen geeignet Parallel Robot „Flugsimulatoren“ . THR.HNO MKM (Mehrkoordinatenmultiplikator) . .Kameraführung . Säge) 7/15 .stereotaktische Chirurgie .Orthopädie .Einsatzgebiete von Medizin-Robotersystemen Neurochirurgie .stereotaktische OP -> rahmenlose Stereotaxis Orthopädie .Fixieren des Rahmens Neuromate: Integrated surgical systems inc. neurochirurgische Eingriffe MINERVA Roboter ist im Tomograph eingebaut System OP 2015 Stuttgart . modular.Hexapod (6 DOF) als Endoskop & Navigationsroboter => Evolution 1 Evolution 1 7 Freiheitsgrade + 3 von dem Positionierungstool . integriert LurgiScope Parallelroboter mit 7 DOF LurgiScope 2000 Verschiedene Tools (Bohrer. TKR Einsetzen von Schrauben Allgemeine Chirurgie / Thoraxchirurgie (MIS) . Fräser.Neurochirurgie .Wirbelsäulenchirurgie .perkutane Interventionen Neuro-Chirurgie / Stereotaktischer Rahmen Neurochirurgie .rahmenlose.Manipulator als Mikroskopträger .aktive Instrumente .MIS bei der Neurochirurgie schwieriger .Erweiterung: Fest montiertes Endoskop als Zielinstrument PathFinder Präziser „Localizer“ für die naurochirurgie-Positionierung von chirurgischen Instrumenten entlang einer direkten Trajektorie BencaFlex Gibt es noch nicht (Design). offene Chirurgie: maximale Beweglichkeit / Einsicht OP-Feld unbeschränkt / visuelles + taktiles Feedback . keine Tiefeninformation.Spezialroboter für orthopädische Eingriffe .Endoskopie: • Begrenzte Freiheitsgrade / unnatürliche Hand-Augen-Koordination (gespiegelte Bewegung). aber erhöhte Schwierigkeit für Chirurgen . dass er nicht in den Blutkreislauf kommt.Viewing Wand Passiver 6 DOF Manipulator Messung der Winkelpositionen durch Encoder => Bezeichnung von Position und Orientierung Surgical Robotics Lab SRL März 2001: Robodenkt (Dental Implantate) => experimental OP -> reines Navigationssystem Orthopädie CASPAR .Bone motion monitor .automatische Diagnosefunktion bei Systemstart CRIGOS . Tele-Chirurgie Probleme MIS/Endoskopie VT für Patienten.Idee = zementfreies Implantieren. Sprachkontrolle ACROBOT .semi-aktiver Roboter für Operation am Knie .Robotersystem ROBODOC Sicherheitspakete: .Steuerung durch Joystick. höhere Lebensdauer der Prothese . man muss aufpassen.dreidimensionale Planungsstation . Kamera in dem Roboter durch Assistenten geführt -> Blickfeld nicht unter Kontrolle des Chirurgen / kein taktiles Feedback • Arbeit mit langen Instrumenten 8/15 .Computerunterstützte Endoprothetik des Hüftgelenks .höhere Genauigkeit durch Robotereinsatz -> genaue Geometrie.Unterstützung bei (manuell geführten) Schneidevorgängen -> verhindert Fehlbewegungen MIS minimal invasive Chirurgie.Erkennung der Femur-Position während CT-Scan . die Knochenzellen werden damit getötet .laufende Fehlerprüfung . Zement ist sehr giftig.6 DOF . US) . Nieren // CT.Eingabe über Joystick-Bewegungsbefehle werden „gespiegelt“ . Lunge. Hand des Chirurgen) 4 DOF Roboter + Hilfsgelenke . Verbindung mit real-time Bildgebung => Anwendungen der interventionellen Radiologie . Instrumenten („Endowrist“) . Leber. Dauer der Therapie reduziert.ablative Techniken (Leber. Produktion von Abszessen . Laserpointer) im Körperinneren unter Kontrolle durch intra-operative Bildgebung (CT. AKH hat’s auch! HUMAN .Force-Feedback Aufnahme der Kraft.Positionsmessung über Encoder + „Fingerhut“ – montiert auf (passivem) 3 DOF Gelenk => Fingerspitze als Punkt modellierbar Interventionelle Radiologie .Biopsie an Knochen (Hüftknochen // CT. Konsistenz der Therapie.„Motion Lealling“-Funktionen.zusätzliche Freiheitsgrade an med.Endo assist (= die 3.3 Werkzeug/Kameraführungen innerhalb Schaft mit 10 mm Durchmesser .Brachytherapie (Prostata. Biopsie an weichem Gewebe (Leber. Niere) und an Knochen (Hüftknochen).3 DOF Mechanismus-Antrieb über DC Motor .Einsetzen von Wirbelschrauben (Wirbelsäule // CT.Biopsie an weichem Gewebe (Gehirn. MR) .weniger Kamerawechsel. Wirbelsäule // US. Filterfunktionen . MR) 9/15 .Roboterunterstützung: Genauigkeit erhöht. Fluoroskopie) .Eingabegerät mit „high fidelity“ Feedback . MR) . Prostata // US.Brachytherapie. Röntgen. .Gentherapie (Prostata // US. Brust // US. MR) .Steuerung durch Kopfbewegung des Chirurgen (+ gleichzeitigem Drücken eines Fußpedals) .Radiochirurgie (Gehirn.Laparoskopie (Abdomen. Nieren // CT.Zusätzliche Gelenke auf einzelnen Werkzeugen AI Lab MIT PHANTOM . Bohrer.Biopsie an der Prostata (Prostata // US. die das Tool auf das Gewebe entwickelt hat und Übergabe an den Master.minimal – invasive Bypass-Operation . MR) . Fluoroskopie) . MRI. MR) . flexiblen Instrumenten (Nadeln. keine Missverständnisse Chirurg-Assistent Da Vinci Der am weitesten entwickelte Roboter -> heute) . Fluoroskopie) .CIS-System zur zielgenauen Positionierung von dünnen.> 300 Eingriffe erfolgreich absolviert => Herzzentrum Leipzig => sind auf die Bypass-OPs mit daVinci spezialisiert. Roboter kompatibel zur Bildgebung (CT. MR.Eingriffe an der Netzhaut .Notwendige Lernprozesse und Akzeptanz im Umgang mit Automaten 10/15 .Strahlungsquelle wird von 6 DOF Roboter bewegt .Wegfall der Infividualität und Einmaligkeit der Dienstleistung .Registration (Koordinatentransformation BV Roboterbasis Instrument) .Kunde (Patient) verliert das Gefühl der persönlichen Betreuung .Neurochirurgie .statt Fixierung des Patienten -> Vision System zur Aufnahme der Patientenbewegungen .Verwendung mit CT und US (Daten&Videoschnittstelle) Fluoroskopie-gestützte Intervention Robotergestützte Radiochirurgie . Im medizinischen Bereich muss ein Roboter im steten Kontakt mit Personen stehen.Anastomase (Gefäßchirurgie) .Orthopädie Folien Serviceroboter Roboter überwiegend im Dienstleistungsbereich.Überwachung der Roboterposition durch US-System .Herzchirurgie . Ohren) .Cyberknife-Accuracy Mikro-Chirurgie . Nase. Röntgen) und sterilisierbar ARCS . Befriedigung sozialer und psychologischer Bedürfnisse entfällt .programmierbares Remote-Center . Serviceroboter VT: + Reduzierung der Dienstleistungskosten + Dienstleistung kann industriell orientierte Rationalisierungsmaßnahmen nutzen + Größere Zuverlässigkeit bei der Erbringung der Dienstleistung + Entlastung des Dienstleisters von Routineaufgaben + Wahrung der Diskretion + Steigerung der Verfügbarkeit der Dienstleistung NT: .Dienstleistung reduziert sich auf sachliche Zweckerfüllung.7 DOF Robotersystem .schnelles zuverlässiges Backtracking .HNO (Hals.Kritische Faktoren . : robotergesteuerte Laserskalpelle / Endoskope VT: + wesentlich höhere (und konstante) Genauigkeit + Verkürzung Operationsdauer ( Regenerationsphase + Verminderung postoperativer Schmerzen + Verbesserung des Heilprozesses Behandlung: . welche außerhalb des Patienten fernbedient oder automatisch positioniert werden.B. Rollstuhlsystem.Absaugen von Hämatomen .automatisch positionierbare Kinematiken: Unmittelbare Verbindung von Diagnose und Therapie.Unterstützung Pflegepersonal .Biopsie .Passive Kinematiken zur Lokalisierung: Körperteile wie Kopf. Positionsfindung + Korrelation. . Status OP Lokalisierende Kinematiken . Entlastung des Pflegepersonals . Operationswerkzeug oder Hilfsvorrichtung in einer konstanten Relativstellung zum fixierten Körperteil.Grenzen der Sensorik + geringe Akzeptanz bei Patienten Roboter in der Chirurgie z.Hardware: „Gehirn“ Mikrochips .Sensoren für die Orientierung und Bewegung .Roboter in der Rehabilitation . Fähigkeit zur Steuerung (selbstnavigierende Rollstühle). .Chassis (Gehäuse) .Handhabungshilfe + rollstuhlbasierte Manipulation .Servicezentren Rehabilitation. Operationsfindung + Training Mikroroboter Besteht aus: .Thermische Behandlung im Bereich des Thalamus bei starkem Zittern zufolge der Parkinson’schen Krankheit Operation von Hirntumoren: Chirurg mit Hilfslaserstahl zu Tumor geführt.Elektrotherapie bestimmter Gehirnbereiche .Fahrhilfe und intelligente Rollstähle .Antriebsmotor .positionierbare Kinematiken: Dienen als Instrumententräger.Charged coupled Device – Chips Kamera . 3D Computersystembild + akt.Verschiedene Leitungen und Schläuche 11/15 .Implantationen von Strahlenquellen zur Zerstörung größerer Tumore . Kniegelenk fest positioniert.Entfernen kleinerer Tumore . Umgebungsgestaltung .Roboterglieder.hohe Systemanschaffungskosten .Sicherheitstechnik Diffusionshemmnisse: . .Freiheitsgrad (DOF) Jedes Gelenk liefert Freiheitsgrade Dreh.Ergonomie .Luftkissenantrieb .Sensorik .Verwendung spezieller und auf die Anwendung „maßgeschneidertes“ Robotersystem statt Robotern von der Stange.und Pflegeeinrichtungen .Roboter ist Werkzeug für Chirurgen und kein Ersatz .Ein neuer Entwicklungsschwerpunkt sollte die Entwicklung verbesserter.oder Linearfreiheitsgrade mit je 1 DOF für beliebige Position und Orientierung im Raum => 6 DOF 12/15 .Mensch-Maschine-Schnittstelle .Steuerungstechnik .lange Entscheidungswege Kranken.Antriebstechnik .„pneumatischer Balken“ .Simulation spielt eine zentrale Rolle bei der Verwendung medizinischer Robotersysteme .Mensch-Maschine Interaktion Grundbegriffe und Definitionen .Piezoelectric-inch-worm . Robotergelenke bilden die eigentliche medizinische Struktur eines Roboters .öffentliche Akzeptanz .weitestgehend Abhängigkeit Hersteller von staatlicher Förderung Entwicklungsparameter: .Visualisierung ohne Berücksichtigung des Tastsinnes ist „blind“ .Fortbewegung: .Organisation der Dienstleistungserbringung .steuerbarer Schwimmer in einem Magnetfeld Roboter in der Medizin Allgemein: . anwenderorientierter Mensch-Maschine-Schnittstellen sein IARP „International Advanced Robotics Programme“ Ziel: zur Förderung der Entwicklung fortgeschrittener Robotersysteme Beschäftigungsbereiche: .Dienstleistungsmarketing . hohe Zuverlässigkeit.: Bluttests) VT: wiederholende Tätigkeit bei hoher Geschwindigkeit ohne zu ermüden. Kosten. rechnerische Faktoren -> Abweichung bei wiederholt angefahrenen Punkten Komponenten des Robotersystems . Wäsche …) .Orientierungsachsen Beschreibung der Orientierung des End-Effektors (Roll. Bremseinrichtung .Steuerungssystem Interface zum Operation. Kolbenantrieb. die der Roboter ohne Einschränkung der für die Achse eingegebenen Geschwindigkeiten.Rehab-Roboter Unterstützung von vorübergehend/dauerhaft behinderten Menschen Stationäre Roboter (einfache Handling-Aufgaben) Mobile Roboter (Roboterarm montiert an Rollstuhl) 13/15 .Mechanischer Arm Roboterglieder. Basis. Arbeitsbereiche und Genauigkeiten handhaben kann .Programmiereinrichtung (SW-Test) Teach Panel.Arbeitsbereich Kinematische Struktur + Arbeitsbereiche der Gelenke ergeben fixen Arbeitsbereich . Grundsätzlich orientiert man sich nach dem menschlichen Arm.Tool Centre Point (TCP) TCP liegt entweder am Roboter oder am End-Effekt Beschreibung in kartesischem. angepasst an Anwendung. Yaw).Laborroboter Labortest (z. Personal sparend .Krankenhausroboter Transporttätigkeit im KH (Medizin. Greifer. .. zylindrischen Koordinatensystem .End-Effektor. NotAus… Anwendungen von Robotern in der Medizin . genügend strukturelle Stabilität zur Aufnahme der Nennlast . Speicherung der Punkte.Antriebssystem Motor. Bewegung der Achsen. Schrauben . Getriebe. Pitch. Programmerstellung.B. Ansteuerung der Roboterachse . End-of-Arm Tooling (EOAT) Spezielles Werkzeug. Gelenke. Zeit.Wiederholgenauigkeit Mechanisch. Essen. 6 Gelenke => 5 Freiheitsgrade.Nennlast = Nutzlast + Wekzeuglast Last. Distanz OP-Chirurg beliebig .fehlerhaftes Design . Neuroinformatik .Körperteilführung (Führung betroffener Körperteile) .Redundanz Verdopplung oder Verdreifachung wesentlicher Module (HW.Fehlinterpretation .Konsequenz aus Fehlverhalten . standardisierte Sensorschnittstelle. Miniatiurisierung 14/15 .Handhabungshilfe Behinderte (Mehrachsige Kinematik + Greifer) . Sicherheitsstrategien . Robotern.Roboter direkt und in „real-time“ vom Chirurgen angesteuert .Jeweils anzupassen an den Patienten (Tests. SW) Verwendung sich ergänzender Sensorsysteme -> „Sensor-Fusion“ .Fehlfunktion von HW oder/und SW Komponenten .Handhabungshilfe im Heimbereich (Mehrachsige Kinematik + Greifer auf Fahrzeug) .Faltbarer mobiler Rollstuhl (für Kfz-Kofferraum) .Einschränken der Funktionsvielfalt Fehlerwahrscheinlichkeit steigt mit zunehmender Komplexität Mögliche Abhilfen: Beschränkung Freiheitsgrade Beschränkung Arbeitsbereich Verringerung Arbeitsgeschwindigkeit => Spezielle Anforderungen für Rehab-Roboter Anwendungen Serviceroboter in der Rehab .fehlerhafte/unvollständige Spezifikation => absolute Sicherheit ist nicht möglich => „Fail-save“ Verhalten von med.Sensorik Integration von Erkennen + Eingreifen. Bildverarbeitng .Steuerungstechnik Dezentrale Steuerungsarchitektur. haptisches Feedback) . Integration.Feedback (visuelles.Roboter in der Telechirurgie .Chirurg muss auf Feedback vertrauen Sicherheit von Medizin-Robotern . Simulation…) Mögliche Fehlerquellen: .Antriebstechnik Höhere Leistungsdichte.aktive Endprothese (Myoelektrische Signale werden über Stellmotor in entsprechende Bewegung an der Prothese übersetzt) Medical Robots Entwicklungspotentiale . Erlernen und Integration von Gestik. Plausibilitätskontrolle . Gestaltungsregeln für den Entwurf sicherheitsgerechter Systemlayouts Weitere Folien (25-38) 15/15 . Verständnismultimodale Eingabe.Sicherheitstechnik Entwicklung raumüberwachender Sicherheitssensoren..Mensch-Maschine-Schnittstelle Verbesserung der Sprachverarbeitung.
Report "Roboter in Der Medizin Mitschrift_Zusammenfassung SS 2005 (TU_Kropatsch)"