Robotik: Roboterhand lehrt Mediziner das Abtasten

Mit einem haptischen Interface sollen angehende Mediziner die Diagnose durch Abtasten lernen, zum Beispiel bei Brustkrebs. Das Besondere: Es kann verschiedene Gewebe simulieren.

Artikel veröffentlicht am 4. Juni 2014, 11:57 Uhr, Werner Pluta

Haptische Roboterhand: Elastomer fühlt sich an wie menschliches Gewebe. (Bild: Universität Gifu)

Japanische Forscher haben ein System entwickelt, das die Berührung von weichen Oberflächen auf dem menschlichen Finger simulieren soll. Es soll in erster Linie in der medizinischen Ausbildung eingesetzt werden. Damit sollen angehende Ärzte beispielsweise üben, die weibliche Brust nach Knoten abzutasten.

Multi-Fingered Haptic Interface Robot - etwa: vielfingrigen Berührungsinterface-Roboter - nennen die Forscher der Universität in Gifu auf der Hauptinsel Honshu ihre Entwicklung. Sie besteht aus einem Roboterarm, an dem eine Hand mit fünf kleinen Kappen befestigt ist. Dort hinein steckt der Träger seine Hand.

Neues Fingerkuppen-Interface

Vom Aufbau her unterscheidet sich das System nicht von anderen haptischen Roboterhänden, etwa der Exohand von Festo. Das Neue an dem System von Takahiro Endo, Haruhisa Kawasaki, Yuta Kazama und Satoshi Tanimura sei der Mechanismus für die Haptik an den Fingerkuppen, berichtet das US-Wissenschaftsmagazin IEEE Spectrum.

Die Oberfläche, die die Fingerkuppen berühren, besteht aus einem Elastomer mit der Bezeichnung Hyper Gel Sheet. Das Elastomer wird unter anderem zur Schwingungsdämpfung eingesetzt. Bei einer Berührung fühlt es sich ähnlich an wie menschliches Gewebe.

Folie wird gespannt

Die Fingerkuppe liegt auf der Elastomerfolie. Die läuft über zwei Umlenkrollen und ist an ihren beiden Enden an zwei weiteren Rollen befestigt. Mit einem Motor kann die Folie gespannt werden - auf diese Weise wird das Gefühl unterschiedlicher Gewebetypen simuliert: Ist die Folie stärker gespannt, fühlt sie sich fester an. Ist sie weniger stark gespannt, ist der haptische Eindruck weicher.

Es gebe schon haptische Interfaces, die Weichheit simulieren könnten. Diese ermöglichten es aber lediglich, Objekte in bestimmten Größen und Formen eines Gegenstandes zu ertasten, erklären die Forscher. Dadurch seien sie aber für die Ausbildung im medizinischen Bereich nicht geeignet. Vorteil ihres Systems sei die Vielseitigkeit: Damit könnten unterschiedliche Körperpartien simuliert werden.

Vergleich mit anderen Simulationen

Für Tests hatten die Forscher mit ihrem System eine weibliche Brust simuliert. Zum Vergleich bekamen die Probanden ein konventionelles haptisches System sowie eine Silikonbrust, wie sie sonst in der Ausbildung eingesetzt wird. Der Eindruck des neuen haptischen Systems sei dem einer echten Brust am nächsten gekommen, befanden die Testpersonen.

Endo, Kawasaki, Kazama und Tanimura haben ihre Entwicklung auf der International Conference on Robotics and Automation (Icra) vorgestellt. Die Icra, die von dem Ingenieursverband Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ausgerichtet wird, findet derzeit in Hongkong statt. Sie endet am 7. Juni 2014.