Steuerungssystem für kontinuierliche Roboter (CASCADE)

Beschreibung

Im EU-Projekt CASCADE (Cognitive AutonomouS CAtheter operating in Dynamic Environments) wird ein vereinheitlichtes Steuerungssystem für kontinuierliche Roboter entwickelt, das Operationen in komplexen und verformbaren Umgebungen (insbesondere dem kardiovaskulären System) ermöglichen bzw. vereinfachen soll. Diverse Forschungsprojekte in Robotik und Automation haben in jüngster Vergangenheit die Entwicklung von schlangenähnlichen, kontinuierlichen Robotern stark vorangetrieben.

Solche Roboter erfordern neuartige Steuerungskonzepte, denen die Wissenschaft bisher jedoch kaum Beachtung geschenkt hat. Robotergesteuerte Katheter sind innerhalb des Feldes der kontinuierlichen Roboter eine besondere Herausforderung, da sie sich in einem komplexen, empfindlichen, verformbaren und höchst dynamischen Umfeld bewegen, welches nur begrenzt visualisiert werden kann.

In einem ersten Schritt sollen allgemeine mathematische Modelle des Roboters und seiner Umgebung erstellt und mit realen Operationsdaten ergänzt werden. In Fällen, in denen Modell- und Operationsdaten nicht genügend verlässliche Informationen bieten, sollen diese durch Sensordaten ergänzt werden.

Ein User Interface soll dem operierenden Arzt die Kontrolle des Roboters ermöglichen, womit während einer Operation direkte Eingriffe möglich sind. Dieses Interface kann auch für Trainingszwecke und zur Standardisierung von Eingriffstechniken verwendet werden. Das entwickelte Steuerungssystem soll die Kontrolle über lokale (Kräfte/Steifheit) und globale (Form) Parameter des Roboters in sehr hohem Detaillierungsgrad ermöglichen.

Diverse Analysetools sollen zudem ermitteln, welche neuen Möglichkeiten kontinuierliche Roboter bei Katheter-Eingriffen bieten. Insbesondere sollen die in CASCADE entwickelten intuitiven und intelligenten Tools die Behandlung von kardiovaskulären Krankheiten erleichtern.