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Vollaktuierter elektromagnetischer Biegeaktor für die Endoskopie

Leitung:Prof. Dr.-Ing. Axel Mertens
Bearbeitung:Michael Dörbaum
Laufzeit:01.07.2012 - 30.06.2015
Förderung durch:DFG

Im Rahmen des Projektes ist die Erforschung eines neuartigen Konzepts für ein vollaktuiertes Endoskop geplant. Dadurch sollen zwei für die Endoskopie wichtige Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden. Zum einen wird das Endoskop entlang seiner gesamten Struktur aktiv bewegbar und vermeidet so in Kombination mit einer geeigneten Steuerung die Schleifenbildung beim Vorschub. Zum anderen wird eine Versteifung des Endoskops und somit eine stabile Plattform zur Aufnahme von Manipulationskräften möglich. Dadurch liegt das Endoskop beim Eingriff definiert im Raum und feine Strukturen sind sicherer zu bearbeiten.

Die genannten Eigenschaften werden durch ein neuartiges elektromechanisches Biegeaktorkonzept umgesetzt, sodass eine Aktuierung über die gesamte Länge des Endoskops möglich ist. Der Biegeaktor selbst besteht aus einzelnen Kippaktoren, die jeweils einen Winkel von einigen Grad besitzen und digital zwischen einzelnen Ruhepositionen umgeschaltet werden können. Durch eine Anreihung und geeignete Anordnung der einzelnen Elemente zueinander ist eine Abwinklung in beliebige Richtungen erreichbar. Durch hohe Kräfte in den Endpositionen der Kippungen können Manipulationskräfte aufgenommen werden. Die Segmente sind einfach aufgebaut und besitzen dadurch ein hohes Miniaturisierungspotential. Sie sind als Ringstrukturen ausgelegt, so dass ein Arbeitskanal in der Mitte des Endoskops frei bleibt.

Das Projekt gliedert sich in zwei Arbeitslinien. Im Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik findet die Entwicklung des eigentlichen Biegeaktors einschließlich einer dezentralen Ansteuerung der Aktorelemente statt. Im Institut für Mechatronische Systeme wird die Koordination der einzelnen Aktorelemente zu einer Gesamtbewegung nach dem „Follow-the-Leader“ Prinzip konzipiert und untersucht.

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