Bei hochgradiger Schwerhörigkeit oder Taubheit werden dem Patienten Cochlea-Implantate eingesetzt. Die ARTORG will diesen operativen Eingriff verbessern und standardisieren. Dies wollen sie mit dem Einsatz eines Roboters erreichen, der die heiklen Fräsarbeiten an der lateralen Schädelbasis übernimmt.

Der fünf-achsige Roboter setzt einen Meilenstein in der modernen Medizinal- und Operationstechnik. Er zeichnet sich nicht nur durch sein geringes Gewicht und dadurch einfache Handhabung  im Operationssaal  aus.  Bei  den Fräsarbeiten,  welche bisher vom Chirurgen manuell ausgeführt wurden, kann die Genauigkeit um das zehnfache gesteigert werden. Zudem wird es möglich sein aus den Computertomographie-Daten direkt ein Fräsprogramm zu erstellen und so den Eingriff präoperativ exakt vorzubereiten.

Zu beginn des Projektes wurden die Anforderungen des Partners in einem Pflichtenheft erfasst. Es war allerdings nicht ganz einfach die Wünsche aller auf einem Papier niederzuschreiben, deshalb wurde entschieden mehrere Iterationsschritte in der Entwicklung zu durchlaufen und die so entstandenen Prototypen als Modell mit dem Chirurgen zu prüfen.

Die Grösse und Kinematik des Roboters wurde so gewählt, dass das Operationsteam in ihren Tätigkeiten möglichst nicht beeinträchtigt wird. Zudem war darauf zu achten, dass eine Schwester den Roboter handeln kann, was zusätzlich Anforderungen an das Gewicht stellt.

Die Antriebseinheiten in den Achsen wurden nach einem iterativen Verfahren ausgelegt. Sie bestehen aus einem Harmonic-Drive-Getriebe, einer Zahnriemenstufe, einem DC-Motor mit Encoder und Bremse und beinhalten die Lager der jeweiligen Achse. Zudem wurde die  Vorwärtskinematik und die inverse Kinematik berechnet.

Während der Konstruktion des Roboters wurde das Gewicht verringert und die Steifigkeit erhöht. Dazu wurde der gesamten Roboters  fortlaufend mit einem Finite Elemente Programm überprüft. Dadurch ist sichergestellt, dass der Roboter die geforderte Genauigkeit auch einhalten kann.

Publikation:

Internationales Forum Mechatronik

HNO-Roboter für Fräsarbeiten an der lateralen Schädelbasis ISBN 978-3-033-02655-1