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Fernsteuern mit Gefühl

Chirurgieroboter: Trends bei der Entwicklung der Aktoren
Fernsteuern mit Gefühl

Die haptische und taktile Rückmeldung bei der Fernsteuerung von Chirurgie-Robotern gewinnt stark an Bedeutung. Als Mitglied des Komitee der Messe Actuator 2012, die vom 18. bis 20. Juni in der Messe Bremen stattfindet, gibt Dr. Emmanuel Vander Poorten einen Ausblick auf die Zukunft dieser Technologie.

Herr Dr. Vander Poorten, vor welchen Herausforderungen stehen die Entwickler von Aktuatoren heute ?

Eine wichtige Aufgabe ist es, mit der Datenflut fertig zu werden, die uns das digitale Zeitalter beschert. Alle Arten von Informationen gilt es aufzunehmen, zu sammeln und zu klassifizieren. Um sie auch interaktiv zu nutzen, brauchen wir neue Methoden. Die Technologie der haptischen Rückmeldung entwickelt sich vor diesem Hintergrund zu einer Schlüsseltechnologie, die mithilft, die Fülle der Informationen zu verarbeiten.
Was ist darunter zu verstehen?
Haptische Bedienelemente sollen in Zukunft Steueroperationen vereinfachen, und drastisch zur Schonung der Finger, Handgelenke und Ellbogen beitragen. Die neue taktile Technologie basiert auf smarten Aktoren. Diese werden eingebettet in alle Arten von Touchscreens, sei es für Smartphones, eBook-Lesegeräte oder Armaturentafeln. Sie werden aber nicht nur die Ergonomie verbessern, sondern auch unsere oft überstrapazierten Sinne entlasten.
Für welche Anwendungen kommen diese Lösungen in Frage
In Navigationsgeräten fürs Auto werden uns fühlbare Signalgeber mit einem hohen Maß an Intuitivität durch die Menüs führen. Deren Anweisungen werden erfühlbar sein, sodass der Fahrer sie auch versteht, wenn im Auto gerade gesprochen wird. Gaspedale und Lenkräder mit haptischer Signalausgabe und in den Fahrersitz eingebettete Vibrationselemente erhöhen bei Gefahr unsere Aufmerksamkeit und unterstützen uns aktiv beim Fahren. Entsprechende Technologien könnten auch bei der „virtuellen Produktentwicklung“ für schnellere Datenbankzugriffe benutzt werden, oder um für Kinder die Prinzipien der Physik leichter begreiflich zu gestalten.
Sind auch Anwendungen im Gesundheitsbereich vorstellbar?
In der Pharmaforschung könnten Forscher interaktiv Molekularstrukturen erkennen und vieles andere mehr. Forschungsprojekte in Bezug auf haptisch ausgerüstete Textilien eröffnen Möglichkeiten, um über Armbänder oder Gurte zum Beispiel Umweltinformationen an ihre Träger weiter zu geben. So zum Beispiel die zunehmende Sauerstoffknappheit an den Weinbauern, der gerade die Innenreinigung eines großen Weinfasses durchführt. Vorausgesetzt sei dabei natürlich, dass solche Technologien klein genug gestaltet werden können, sind sogar Kleidungsstücke mit taktilen Kommunikationselementen vorstellbar. Das obere Ende der Skala bilden aber medizintechnische Anwendungen.
Was ist hier der Reiz der neuen Technologie?
Haptische Technologien können hier die Funktionalität und Qualität von Prothesen und Exoskeletten erhöhen – in der direkten Interaktion mit ihren Trägern. Nach einer Vielzahl von Forschungsprojekten sind auch die Erwartungen fürs haptische Feedback bei der Fernsteuerung von Operationsrobotern gestiegen. Der Chirurg, der von seiner Steuerkonsole aus die Operationsroboter lenkt, kann endlich fühlen, mit welcher Kraft die Werkzeuge in der Roboterhand auf das Gewebe oder den Knochen des Patienten wirkt. Dies sollte zu einer verbesserten Operationsqualität führen und Patienten mehr Sicherheit bieten. Wenn immer mehr Roboter in Fabriken, Werkstätten und Haushalte vordringen, brauchen auch diese die Möglichkeit natürlicherer Interaktion. Dies soll sowohl der Sicherheit der Menschen dienen als auch der Akzeptanz. Haptisch optimierte Roboterapplikationen könnten sich auch in therapeutischen Einrichtungen beim Training der Motorik von Rehabilitanten ergeben. Und die Gedanken reichen bis hin zur Erhöhung des Spaßfaktors bei modernen Spielen.
Welche Anwendungen erreichen in nächster Zeit voraussichtlich die Praxisreife?
Das ‚Anycall‘-Smartphone von Samsung weist den Weg und macht deutlich, dass wir uns unmittelbar vor dem großen Durchbruch für Displays mit taktilem Output befinden. Viele führende Hersteller von Handys wie zum Beispiel Nokia arbeiten aktiv daran, diese Technik zur Serienreife zu bringen. Aber auch pfiffige Start-ups wie Senseg, Tactus und Pacinian haben die Chancen der Technologie der haptischen Rückmeldung erkannt und forschen daran. Es scheint, als sei es nur noch eine Frage der Zeit, bis diese Technologie omnipräsent in einer neuen Generation von Touchscreens erscheint.
Lässt sich das auf die Medizin übertragen?
Eine Reihe von Forschergruppen, die zusammen mit Unternehmen chirurgische Operationsroboter mit Systemen fürs haptische Feedback entwickeln, verfolgen konkrete wirtschaftliche Ziele mit dieser Technologie. Das lässt erwarten, dass diese Technologie schon bald im großen Stil verfügbar wird. Beispiele sind Amadeus Robotic Surgical System, Titan Medical, SOFIE robot TU Eindhoven, das DLR MiroSurgetelemanipulation System oder auch Telelap Alf-X robotic System by SOFAR.
Wie beurteilen Sie den Markt für mikromechanische oder adaptronische Systeme mittelfristig?
Vor allem der Markt für Touchscreens und Bediener-Interfaces rechtfertigt große Erwartungen für den Absatz mikromechanischer Komponenten.
Was zeigen Sie zur Messe Actuator 2012 ?
Ein Exponat ist die haptische Navigationsunterstützung für die sichere Steuerung elektrisch angetriebener Rollstühle. Dann wird eine Versuchseinrichtung für die Entwicklung qualitativ hochwertiger Systeme mit haptischem Feedback für den Einsatz bei minimal-invasiven Roboteroperationen zu sehen sein sowie eine Methode zur Steigerung der realitätstreuen Wahrnehmung starrer Objekte in virtuellen Welten.
Gerhard Vogel Fachjournalist in Landsberg
Weitere Informationen zur Messe: Die internationale Konferenz und Ausstellung zu neuen Aktuatoren und Antriebssystemen findet vom 18. bis 20. Juni in Bremen statt. www.actuator.de
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