Medizinische Miniaturroboter mit weichem Körper in unserem Körper

• Antragsteller: Professor Christoph Keplinger, seit 3/2024
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Mikrosysteme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497562474

Das Forschungsziel dieses Vorschlags ist die Entwicklung von drei drahtlosen medizinischen Softroboter-Designs, die vielversprechend sind, um sich in flüssigkeitsgefüllten, begrenzten In-vivo-Umgebungen adaptiv, robust und sicher fortzubewegen und zu funktionieren. Dieses Ziel erreichen wir in folgenden vier Schritten:Schritt 1. Wir werden untersuchen, wie die Fortbewegungsleistung des blattförmigen weichen Roboterdesigns durch die nicht-Newtonschen Eigenschaften der Bioflüssigkeiten und die Oberflächenreibung auf biologischem Gewebe beeinflusst wird. Oberflächenmodifikationstechniken werden verwendet, um die Reibung des Roboters mit den umgebenden Grenzen für eine bessere Fortbewegung in realistischen Umgebungen zu modifizieren. Biokompatible magnetische Materialien werden schließlich verwendet, um den Roboter zu bauen, um ihn in biologischen In-vivo-Umgebungen besser anwendbar zu machen.Schritt 2. Wir werden untersuchen, wie die unterschiedlichen Geometrien des beengten Raums die Fortbewegungsfähigkeit des Rohrroboterdesigns beeinflussen. Für unterschiedliche medizinische Aufgaben in einem Blutgefäß werden unterschiedliche Funktionselemente in den Roboter integriert. Es werden Möglichkeiten untersucht, den Rohrroboter mit biokompatiblen Materialien herzustellen.Schritt 3. Wir werden die Möglichkeit untersuchen, eine multimodale Fortbewegung des ballonförmigen Soft-Roboter-Designs zu erreichen. Der Mechanismus hinter seiner Deformation und Fortbewegung wird untersucht und verschiedene Strategien zur Leistungssteigerung werden dementsprechend vorgeschlagen. Verschiedene Funktionen wie Okklusion und Öffnen eines Stents werden in einem röhrenförmigen Umgebungsphantom untersucht.Schritt 4. Wir werden die Fortbewegungsleistung der drei oben beschriebenen Roboterdesigns unter Phantom- und Ex-vivo-Testbedingungen nahe der realistischen biologischen Umgebung charakterisieren. Es wird eine Tracking- und Kontrollstrategie entwickelt, um den Roboter in Richtung medizinischer Anwendungen zu navigieren. Die Vor- und Nachteile der einzelnen Roboterkonstruktionen werden abschließend im Detail verglichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2100: Soft Material Robotic Systems
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Metin Sitti, bis 2/2024