Diplomarbeit von: Philipp J. STOLKA

Robotergestützte Navigation zum Fräsen an der lateralen Schädelbasis (RONAF):
Auswertung von Kraftsensordaten


Diagramm
Diagramm

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Arbeit werden die zwei Aufgabenbereiche sichere Registrierung durch kraftbasierte manuelle Führung sowie Erkennung von Prozeßzuständen und lokale Navigation behandelt.

Registrierung

Die Probleme beim kraftbasierten manuellen Führen liegen in der wenig intuitiven Handhabung: Da der Roboter über eine Nullkraftregelung der Bewegung des Operateurs folgt, muß dieser ständig eine Kraft auf den Roboter ausüben. Aus Stabilitäts- und Präzisionsgründen muß der Proportionalitätsfaktor des verwendeten Reglers recht klein sein. Allerdings werden großräumige Bewegungen sehr erschwert, da dies lang anhaltende und hohe Kräfte erfordert. Aus Sicherheitsgründen führen hohe Kräfte aber zur Abschaltung des Roboters. Es soll nun ein neues Reglerkonzept entworfen und implementiert werden, das die Bedienung vereinfacht. Weiterhin muß auf die Sicherheit der Beteiligten geachtet werden sowie der Prozeßablauf ungestört vonstatten gehen können; dazu werden die Gefahrenquellen in dieser Registrierungsphase identifiziert und mögliche Lösungen analysiert und umgesetzt.

Lokale Navigation auf Kraftsensordaten

Zweitens müssen Durchbrüche des rotierenden Fräsers auf die Dura mater erkannt werden. Wird der Kontakt zu lange aufrecht erhalten, so kann es zu einer Duraruptur und zu späteren Komplikationen kommen. Deswegen muß nach einmaliger Erkennung eines Durchbruchs an einer Position weiterer Kontakt vermieden werden. Dazu muß eine geeignete Datenstruktur entworfen werden, die Positionen mit erkannten Zuständen verknüpfen kann. Das setzt natürlich eine vorhergehende Identifikation und Definition aller möglichen Prozeßzustände voraus. Kriterien wie Ausführungs- und Darstellungsgeschwindigkeit der beteiligten Rechnersysteme müssen beachtet werden, um eine schnelle und sichere Ausführung zu erlauben. Lokale Navigation auf diesen ermittelten Daten erfordert schließlich noch sinnvolle Reaktionen auf kritische Prozeßzustände in anzufahrenden Positionen.