Robotica nieuws

Per jaar krijgen in Duitsland meer dan 400.000 mensen een nieuw heup- of kniegewricht. Maar na de operatie ontstaat in een aantal gevallen luxatie (dislocatie) of een infectie van de nieuwe prothese. Ook zijn patiënten niet altijd tevreden met het nieuwe kniegewricht, omdat ze na de operatie onverklaarbare pijn hebben. Onderzoekers van de Univer-sität Rostock hebben een nieuwe benadering van het onderzoek ont-wikkeld.

De aanpak in Rostock berust op een koppeling van het door een robot ondersteunde testproces voor kunstmatige gewrichten en computersimu-laties. Met behulp van robots kunnen duurtesten van de nieuwe generatie kunstmatige gewrichten worden uitgevoerd, waardoor op termijn verbeterde implantaatontwerpen ontstaan die vormen van instabiliteit en slijtageprocessen in kunstmatige gewrichten kunnen verhinderen of vertragen.

Het gedrag van kunstmatige gewrichten (protheses) en bot implantaten in het menselijk lichaam wordt voorafgaande aan de klinische toepassing steeds vaker virtueel, dus met computermodellen, uitgetest. De combinatie van door robot ondersteunde testprocessen en computersimulaties voor implantaten bestond tot nu toe echter nog niet.

Uitdaging
De technische uitdaging is om een werkelijke prothese virtueel in te voeren in computersimulaties met constante data feedback. Met de zogenaamde ‘hardware in the loop’ simulatie zouden de onderzoekers kunnen waar-nemen, hoe kunstmatige gewrichten in het lichaam zich gedragen onder invloed van verschillende belastingen en randvoorwaarden, rekening houdend met de spieren en gewrichtskapsels.

Daartoe wordt de prothese door een robot, volgens de specificaties van de computer, belast en bewogen. De robot herkent de daaruit voortvloeiende bewegingen en de optredende krachten. Omdat de metingen in de virtuele mens worden teruggekoppeld, ontstaat er een continu wisselwerking met de aan de robot bevestigde prothese en de virtuele patiënt. De onder-zoekers gebruiken bij de testen met de virtuele mens echte protheses. Robots en simulatie computers zijn met elkaar verbonden door een data interface. Op deze manier is precies vast te stellen, hoe de prothese zich in het menselijk lichaam zou gedragen.

Dataverwerking
De onderzoekers hebben daarvoor een samenwerkingsverband met een onderzoeksinstituut in San Diego (USA) en met de Technische Universität München opgebouwd. Vanuit de USA krijgen de onderzoekers data voor de beweging en belasting van kunstmatige gewrichten. Uit München komt de wiskundige beschrijving over het gedrag van de spieren, pezen en gewrichtsbanden bij patiënten. De virtuele patiënt wordt bijvoorbeeld ‘opgebouwd’ met concrete data als lichaamsgrootte en gewicht. Op deze manier kan de ideale en op de echte patiënt toegesneden implantaat worden berekend.


Met robots en simulatietechnieken kunnen de onderzoekers het gedrag van protheses voorspellen en optimaliseren.

De onderzoekers uit Rostock beschikken over twee numerieke simulatie-processen: eindige elementenanalyse en multi body simulatie. De praktische toepassing hiervan in de klinische praktijk staat echter nog in de kinderschoenen. Het is relatief nieuw om deze vorm van onderzoek direct te koppelen aan de klinische toepassing. Virtuele simulaties worden in de klinische praktijk alleen gebruikt bij schade- en foutenanalyse. Als bij een patiënt echter problemen met de prothese ontstaan, kan dit met behulp van de computer in combinatie met de patiëntendata worden geanalyseerd.

Dat is echter slechts het begin. Het onderzoeksteam in Rostock zou de virtuele patiënt verder willen ontwikkelen en na afsluiten van het onderzoek voor de heup- en knie implantaten willen doorgaan met problemen van de tussenwervelschijven en de wervelkolom. Voor het onderzoeksproject is tijd nodig. Nauwkeurigheid en validiteit zijn nu eenmaal de hoogste principes voor een gefundeerd onderzoek, zeker als het mensen betreft.

  • ABB verwerft grote order voor levering van frequentieomvormers aan ProRail

    ABB verwerft de opdracht voor een grootschalige levering van frequentieomvormers aan ProRail. (Foto: ABB)ABB gaat de bestaande statische frequentieomvormers van spoorwegbeheerder ProRail vervangen door 300 toekomstbestendige UPS-systemen. Deze zijn ontwikkeld voor een hoge efficiëntie, lagere energiekosten, milieu-impact en cost of ownership en verminderde downtime. Het… Lees verder →

  • Video conferences en IoT: de toekomst van virtuele vergaderingen

    Covid-19 heeft zich in bijna alle landen verspreid en overschrijdt alle menselijke grenzen van een provinciaal, spiritueel en sociaal wezen. Om de verspreiding te vertragen en te beheersen, hebben verschillende landen landelijke afsluitingen en reisverboden opgelegd om grote bijeenkomsten te vermijden en menselijke migratie te… Lees verder →

  • Eltrex Motion treedt toe tot Brainport Industries

    Eltrex Motion levert diverse soorten aandrijvingen, ook op klantwens aangepast (foto: Eltrex Motion)Eltrex Motion, specialist in aandrijf- en positioneertechniek en onderdeel van de internationale Eight Lakes group, is lid geworden van Brainport Industries. Dit ecosysteem bundelt de krachten van toeleveranciers in de maakindustrie voor het… Lees verder →

  • Nationale Aandrijftechniekdag Faulhaber

    ‘Micromotoren steeds kleiner en in andere bouwvormen’ (+video)

    Tijdens de Nationale Aandrijftechniekdag op 2 november verzorgt Faulhaber de presentatie ‘DC micromotors, best practice’ (foto: Richard Kok)Robotisering en miniaturisering in de aandrijftechniek zetten door. Dat betekent dat micromotoren steeds kleiner worden en andere bouwvormen krijgen. Tijdens de Nationale Aandrijftechniekdag gaat Faulhaber dieper in op… Lees verder →

  • Nationale Aandrijftechniekdag 2021

    ‘De motor als sensor biedt onbegrensde mogelijkheden’ (+video)

    De motor als sensor komt aan bod tijdens de presentatie van Bosch Rexroth tijdens de Nationale Aandrijftechniekdag (foto: Richard Kok)De data die motoren in de aandrijftechniek leveren, bieden onbegrensde mogelijkheden. Met de feedback kunnen we prestaties verbeteren, onderhoud voorspellen en crashes analyseren en zelfs voorkomen.… Lees verder →

  • 3D-printen met hoge herhaalbaarheid dankzij technologie van B&R

    Roboze gebruikt B&R-technologie om zijn 3D-printer te integreren in de industriële productie. (Foto: B&R Industrial Automation)Roboze heeft zijn Argo 500 3D-printer uitgerust met technologie van B&R. Het brengt hiermee de mogelijkheden van additive manufacturing naar het industriële productieproces. De Argo 500 biedt een hoge herhaalbaarheid… Lees verder →

  • Pilz biedt advies en ondersteuning voor AGV’s

    Pilz biedt advies en ondersteuning bij het uitvoeren van veilige toepassingen met autonome transportvoertuigen. (Foto: Pilz)Pilz biedt met zijn servicepakket advies en ondersteuning bij het uitvoeren van veilige toepassingen met bestuurderloze transportvoertuigen (AGV’s). Het aanbod van Pilz begint bij de ontwikkeling van veiligheidsconcepten in de… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven