FAROS – Multisensorische Robotik

Karikatur eines Roboterarms des Projekts FAROS.

Das FAROS-Projekt bedeutet eine Trendwende in der konventionellen Robotik: Neueste Technik ermöglicht Robotern ein autonomes Verhalten mit physischer und kognitiver Intelligenz. FAROS steht für Functionally Accurate RObotic Surgery.

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Chirurginnen und Chirurgen nutzen alle ihre Sinne, um schwierige Operationen zu meistern. Bei schlechter Sicht auf die Anatomie ertasten Chirurginnen und Chirurgen die anatomischen Gegebenheiten oder sie achten auf akustische Signale, um festzustellen, wann sie mit dem Bohren aufhören müssen. Wer würde also seinen Körper einem Chirurgen oder einer Chirurgin anvertrauen, die sich allein auf ihr Sehvermögen verlassen und alle anderen Sinneswahrnehmungen ignorieren? Genau so funktionieren die heutzutage eingesetzten, halbautonomen Operationsroboter. Ähnlich wie ein Autopilot folgen sie einem vordefinierten Pfad, der ausschliesslich auf der medizinischen Bildgebung basiert. Wenn es schwierig wird, fehlt den Systemen die nicht-visuelle Sinneswahrnehmung, und der Mensch muss übernehmen.

Autonomes Verhalten nahe am menschlichen Vorbild

Eine internationale Forschungskooperation entwickelt nun chirurgische Roboter, die ein breites Spektrum an sensorischen Wahrnehmungen nutzen, um komplexe chirurgische Aufgaben autonom zu bewältigen. Die Navigationssysteme der Operationsroboter werden mit Ultraschall- und Hyperspektralkameras sowie mit auditiven und haptischen Sensoren ausgestattet. Dies ermöglicht Robotern ein autonomes Verhalten mit physischer und kognitiver Intelligenz. Die neuen sensorischen Fähigkeiten der Roboter sind mit denen des Menschen vergleichbar oder übertreffen diese sogar. Die Roboter lernen das Gewebe zu scannen, sie tasten, hören, fühlen, interpretieren und handeln. Das Ziel ist letztendlich eine herausragende «funktionelle» Genauigkeit.

FAROS ist ein Zusammenschluss von vier Universitäten

Die KU Leuven in Belgien koordiniert das Projekt und treibt den Arbeitsbereich der nicht-visuellen Sensorik federführend voran. Die Universität Sorbonne in Frankreich nimmt führende Aufgaben im Bereich Robotik wahr. Das King's College London in England leitet die Entwicklung der künstlichen Intelligenz. Die Universitätsklinik Balgrist übernimmt klinische, experimentelle und interdisziplinäre Aufgaben und fungiert als Bindeglied zwischen den Bereichen Robotik, Informatik und klinische Forschung. FAROS startete am 1. Januar 2021 und ist auf eine Dauer von drei Jahren ausgelegt. Die Leitung des Projekts am Balgrist haben Prof. Dr. sc. Philipp Fürnstahl, Professor für Orthopedic Computer Science, Prof. Dr. med. Mazda Farshad, Professor für Orthopädie, und Prof. Dr. med. Reto Sutter, Professor für Radiologie.

zur Website von FAROS