Automated design of a scalable, additively manufactured robot system for microinvasive interventions in visceral medicine
Medical Physics, Biomedical Technology
Final Report Abstract
Im Zuge dieses Forschungsprojekts als interdisziplinäre DFG-Forschergruppe war es uns möglich, die internationale Grundlagenforschung im Bereich softrobotischer, additiv gefertigter Roboterstrukturen im Anwendungsfeld der minimalinvasiven Chirurgie entscheidend voranzutreiben und die erarbeiteten, vielversprechenden Forschungsergebnisse zu publizieren. Die Systemstruktur und der automatisierte Entwurf der monolithischen, lasergesinterten SPOT Manipulatorstrukturen konnte in Kombination mit den entwickelten, rein mechanischen Ansteuerungskonzepten anhand von endoskopischen SPOT-DMAN Manipulatorvarianten gezeigt werden, die mittels variierenden gastroenterologischen ex-vivo Eingriffsszenarien evaluiert wurden. Für die monolithischen Grundstruktur der Manipulatoren, welche auf selektiv lasergesinterten Festkörpergelenkketten basiert, konnte eine ausreichend Robustheit der dünnwandigen Strukturen gegenüber Dauerbelastung vor dem Hintergrund eines Einsatzes als Einweg-Manipulatoren nachgewiesen werden. Die Einsetzbarkeit in robotischen SPOT-EMAN Systemvarianten auf Basis der realisierten elektrischen Ansteuerungskonzepte konnte in diesem Zusammenhang auch grundsätzlich verifiziert werden. Die erste Evaluierung der telemanipulierten, endoskopischen SPOT-EMAN Systemvariante konnte anhand von erfolgreich durchgeführten endoskopischen Submukosadissektionen (ESD) im exvivo Versuch am explantierten Schweinemagen gezeigt werden. Das Gesamtkonzept der SPOT Operationsplattform konnte vollumfänglich vorgestellt werden. Das Grundkonzept und der automatisierte Entwurf der im Zuge des Forschungsprojekt entwickelten monolithischen „Shape Memory“ Strukturen, als Entwurfskonzept für softrobotische Manipulatoren mit vordefinierten Endposen, wurde erfolgreich publiziert. Besonders erfreulich in Bezug auf diese grundlegenden Forschungsergebnisse im Bereich der Softrobotik war zudem die Veröffentlichung unter Nennung des DFG-Forschungsprojekts auf der Titelseite des renommierten Soft Robotics Journals (Volume 6, Number 2, April 2019, Mary Ann Liebert).
Publications
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