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Ein Robomedic für das Schlachtfeld
Die ersten 30 Minuten nach einer Verletzung auf dem Schlachtfeld sind schlimm: Dann treten fast 86 Prozent der Todesfälle auf dem Schlachtfeld auf. Vor der Versorgung der Verwundeten müssen die Ärzte an vorderster Front den Verletzten schnell lokalisieren und ihn, oft unter schwerem Beschuss, vom Schlachtfeld holen. Dies kann kostspielige Minuten in Anspruch nehmen und Sanitäter selbst als mögliche Ziele entlarven.
Roboinspektor: Ein Schlangenroboter inspiziert den Kopf eines Skeletts, das auf einer vom Militär konstruierten Hightech-Bahre liegt, dem sogenannten Life Support for Trauma and Transport System.
Jetzt entwickeln Forscher der Carnegie Mellon University (CMU) eine Technologie, um Schlachtfeld-Medizinern buchstäblich zu helfen. Howie Choset , ein außerordentlicher Professor für Robotik an der CMU, hat einen schlangenähnlichen Roboterarm entwickelt, der mit verschiedenen Sensoren ausgestattet ist, die den Zustand eines Soldaten überwachen können. Der Roboter kann drahtlos über einen Joystick gesteuert werden, sodass ein Arzt in einer entfernten Klinik den Roboter an eine beliebige Stelle am Körper eines Soldaten bewegen kann, um seine Verletzungen zu beurteilen, während er an einen sicheren Ort gebracht wird. Die Serpentinenflexibilität des Roboters ermöglicht es ihm, innerhalb enger Grenzen zu manövrieren, sodass, falls ein Verletzter nicht sofort vom Schlachtfeld befreit werden kann, der Roboter eine erste medizinische Untersuchung vor Ort durchführen kann.
Choset und seine Kollegen bauen seit über 10 Jahren Snakebots, verbessern die Bewegungsfreiheit und Flexibilität und minimieren die Gesamtgröße in mehreren Prototypen. In der Vergangenheit hat die Gruppe Roboter für städtische Such- und Rettungsmissionen entwickelt und mit der Ford Motor Company zusammengearbeitet, um Schlangenroboter für die präzise Karosserielackierung zu bauen. Das Team hat kürzlich ein Start-up-Unternehmen gegründet, um eine seiner neuesten Technologien zu kommerzialisieren, einen Roboter, der möglicherweise Herzoperationen durchführen kann.
Derzeit arbeitet das Team mit der US-Armee zusammen Forschungszentrum für Telemedizin und fortgeschrittene Technologien (TATRC), um den Roboterarm in die Hightech-Trage des Militärs zu integrieren, die als Life Support for Trauma and Transport System (LSTAT) bezeichnet wird. Diese Trage ist im Wesentlichen eine tragbare Intensivstation mit einem Beatmungsgerät, einem Defibrillator und anderen physiologischen Monitoren und wird derzeit in Gebieten des Irak und Afghanistans eingesetzt. Sanitäter können einen Verletzten schnell auf die Trage laden und Verletzungen mit der Ausrüstung an Bord versorgen.
Es hat all diese Sensoren an Bord, damit wir eine vorläufige Diagnose und möglicherweise therapeutische Maßnahmen durchführen können, um das Leben des Mannes zu retten, sagt Choset. Das Problem ist, dass diese Sensoren am LSTAT befestigt sind und Sie sie von Hand bewegen müssten, und wenn jemand angeschossen wird und Sie rübergehen und ihm helfen, sind Sie ein leichtes Ziel. Also wollen wir dieses ganze System automatisieren und die Sensoren roboterartig auf den Patienten bewegen, während er vom Schlachtfeld gezerrt wird.
Choset und seine Studenten haben einen stark gelenkigen Roboterarm entwickelt, der aus mehreren angetriebenen Gelenken besteht, die dem Roboter eine schlangenartige Flexibilität verleihen. Jedes Gelenk hat zwei Freiheitsgrade, die es dem Roboter ermöglichen, sich in verschiedene Konfigurationen zu biegen, zurückzuziehen und zu drehen, ähnlich wie bei einer lebenden Schlange.
Da es für eine Person unmöglich ist, alle Gelenke der Schlange gleichzeitig zu steuern, entwickelte das Team eine Software, die eine präzise Steuerung der Bewegungen des Roboters über einen Joystick ermöglicht. In Labortests konnten die Forscher den mit einer Kamera montierten Arm mit dem Joystick erfolgreich am Körper eines Skeletts auf- und abführen und die resultierenden Bilder auf einem Laptop ansehen.
Choset hat verschiedene physiologische Sensoren am Roboterarm angebracht, darunter einen Detektor für Kohlendioxid und Sauerstoff, um zu testen, ob eine Person atmet. Er sagt, dass der Roboter auch eine Sauerstoffmaske tragen kann und, wenn er mit dem bordeigenen Beatmungsgerät der Trage verbunden ist, möglicherweise ohne die Hilfe eines Sanitäters über den Mund eines Soldaten manövrieren und Sauerstoff abgeben kann.
In Zukunft hofft Choset, dem Roboter eine Ultraschallkomponente hinzuzufügen, damit er einen Soldaten schnell auf Anzeichen einer inneren Blutung scannen kann. Sein Team entwickelt gemeinsam mit Forschern der Georgetown University eine Ultraschallsonde für den Roboterarm. Um Ultraschall durchzuführen, benötigt der Roboter laut Choset ein gewisses Maß an Kraft und Feinheit, damit er bestimmen kann, wie viel Kraft aufgebracht werden muss, um eine Sonde sanft gegen die Haut zu drücken. Er und seine Studenten planen, diese Roboterherausforderung in Zukunft zusammen mit anderen Anwendungen für den Schlangenroboter zu erkunden.
Sylvain Cardin, ein leitender Wissenschaftler für Medizinrobotik bei TATRC, vermutet, dass es andere militärische Anwendungen für den Roboterarm geben könnte. Es könnte sich um ein kleines Fahrzeug handeln, das Sie ins Feld schicken könnten, und der Sanitäter könnte den Patienten an einem abgelegenen Ort behandeln, sagt Cardin. Sie könnten also unter Beschuss stehen und dieses kleine Fahrzeug mit dem Schlangenarm losschicken und dem Unfall beiwohnen, ohne allen zu zeigen, dass wir den Unfall begleiten.