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HALEy - Hydraulischer schlangenartiger Roboter für die Endoskopie

HALEy - Hydraulischer schlangenartiger Roboter für die Endoskopie

E-Mail:  tim-lukas.habich@imes.uni-hannover.de
Team:  M. Sc. Tim-Lukas Habich
Jahr:  2020
Förderung:  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Laufzeit:  01.10.2020 - 30.04.2023

Endoskopische Verfahren für Diagnostik und Therapie verändern die Medizin nachhaltig. Interventionen können damit minimalinvasiv erfolgen und sind dadurch nicht nur effizienter geworden, sondern auch die Rekonvaleszenzzeit wurde minimiert. Für einen erfolgreichen Eingriff müssen zwei wichtige Faktoren erfüllt sein: Um schwer zugängliche Gebiete erreichen zu können, ist eine gute Manövrierbarkeit nötig. Zusätzlich erfordert der Eingriff im Zielbereich eine hohe Struktursteifigkeit, um Manipulationskräfte aufnehmen zu können und dem Arzt eine feste Arbeitsplattform zur Verfügung zu stellen. Heutige Endoskope können jedoch nicht beide Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Es werden entweder rein starre oder rein flexible Endoskope verwendet, äußerst selten sind – selbst in der Forschung – versteifbare Mechanismen anzutreffen. Als Brückenschlag zwischen flexiblen und starren Robotern soll daher ein hydraulisch aktuiertes, schlangenartiges Endoskop erforscht werden.

Im Vordergrund steht dabei ein Kippaktor, der verschiedene Vorteile vereint: Die hydraulische Druckbeaufschlagung zweier um eine Kippachse angeordneter, antagonistischer Bälge ermöglicht die Einstellung von unterschiedlichen Kippwinkeln, was die Positioniergenauigkeit des Endoskops deutlich erhöht. Bei einem geeigneten Aktordesign, einer geschickten Anordnung der Bälge und Ansteuerung der Ventile können außerdem unterschiedliche Systemsteifigkeiten erreicht werden. Durch eine hohe Anzahl von Aktoren kann neben der zeitlichen auch eine örtlich veränderliche Nachgiebigkeit erreicht werden, was eine Grundvoraussetzung für eine anatomieoptimale Anpassung bei gleichzeitiger Bereitstellung einer steifen Arbeitsplattform für den Arzt darstellt. Bei Wahl eines biokompatiblen Fluids sowie eines medizinisch vertretbaren Systemdrucks ist der reale Einsatz in der Klinik zudem aussichtsreich.