Weiterverfolgung von Robotic Sleeves und anderen BCOE-Forschungsprojekten

Professor Jun Sheng gab in einem exklusiven Interview weitere Einblicke in das Robotic Sleeves-Projekt.

Forscher der University of California, Riverside (UCR) haben ihre Bemühungen fortgesetzt, die Unabhängigkeit von Kindern mit Zerebralparese und anderen körperlichen Behinderungen durch die Entwicklung einer weichen Roboterhülle zu verbessern. Dieser Ärmel soll die Armbewegungen unterstützen und es dem Träger ermöglichen, Aufgaben selbstständig auszuführen. Dieses Projekt wird parallel zu vielen anderen Projekten am Bourns College of Engineering (BCOE) durchgeführt.

Assistenzprofessor Jonathan Realmuto von der Fakultät für Maschinenbau der UCR fungiert als Hauptforscher des Projekts und arbeitet mit dem Co-Hauptforscher Jun Sheng, einem UCR-Assistenzprofessor für Maschinenbau, sowie dem Co-Hauptforscher und klinischen Partner Terry Sanger, a pädiatrischer Neurologe und Computerneurowissenschaftler am Kinderkrankenhaus in Orange County und Professor an der UCI. In einem exklusiven Interview mit The Highlander beleuchtete Professor Sheng seine Rolle im Projekt und die spannenden Entwicklungen, die derzeit stattfinden.

Auf die Frage nach seiner Perspektive auf das Projekt betonte Professor Sheng drei Hauptaspekte: den Soft-Roboter-Mechanismus, die neue Hard- und Software sowie die neue Mensch-Roboter-Schnittstelle. Er zeigte ein besonderes Interesse an der Entwicklung der Hardware, die als Grundlage für die Roboter dient, und erläuterte, wie seine Expertise darin liegt, Materialien in Soft-Roboter-Techniken zu integrieren und die Möglichkeiten neuer Hardware-Designs zu erkunden.

In Bezug auf die Softwareentwicklung hob Professor Sheng seine Erfahrung mit Soft-Robotern und sein Wissen über Materialien hervor. Die Entwicklung von Software für dieses Projekt umfasst die Steuerung der Dämpfung und Steifigkeit der Formmetalllegierungen und Stoffhüllen für ihre Prototypen. Das Team arbeitet außerdem daran, die Impedanz der Softroboter zu erhöhen, indem es die Temperatur intelligenter Materialien verändert. Durch eine Reihe von Experimenten wollen sie die Leistung dieser Soft-Roboter kategorisieren und optimieren.

Professor Sheng erklärte, dass bei den Experimenten Legierungen in verschiedenen geometrischen Formen wie Drähten und Federn in die Hülsen integriert werden. Sie untersuchen die Auswirkung intelligenter Materialien auf die Impedanz und führen mehrere Tests mit Motoren durch, um menschliche Bewegungen nachzuahmen. Das Team wendet einen Versuch-und-Irrtum-Ansatz an und nimmt Anpassungen basierend auf den erzielten Ergebnissen vor. Studierende, die sich an dem Projekt beteiligen möchten, können zu diesen Experimenten beitragen, indem sie bei der Datenerfassung, -analyse und -prüfung mithelfen.

Im Hinblick auf die Zukunftspläne gab Professor Sheng bekannt, dass die Hardware-Entwicklung für das Projekt Priorität hat. Ziel ist es, die Hardware bis Ende des Jahres fertig zu haben und mit Tests ohne aktive Kontrolle zu beginnen, wobei der Schwerpunkt auf der biomimischen Kontrolle an menschlichen Probanden liegt. Das Team beabsichtigt, iterative Designs durchzuführen, um die Hardware basierend auf Testergebnissen zu verbessern. Derzeit können sie jedoch nur die Dämpfung und nicht die Steifigkeit einstellen. Im nächsten Jahr wollen sie biomische Steuerungs- und Simulationsplattformen integrieren, um allgemeine Aufgaben zu simulieren.

Für Studierende, die sich dem Projekt anschließen möchten, erwähnte Professor Sheng Möglichkeiten zur Beteiligung. Derzeit besteht das Team aus einem Doktoranden, der an der Hardware arbeitet und sich dabei auf die Steifigkeit konzentriert, während sich ein anderer Doktorand mit der Dämpfung beschäftigt. Die Zusammenarbeit mit dem Labor von Professor Realmuto ermöglicht es einem Bachelor-Studenten, sechs Monate lang an dem Projekt teilzunehmen. Professor Sheng heißt weitere Studenten willkommen, sich dem Projekt anzuschließen, und ermutigt sie, sich per E-Mail an das Projekt zu wenden und die Website für weitere Informationen zu besuchen.

Professor Sheng drückte seine Zukunftsziele aus, unter anderem, sich eingehender mit den Fortschritten bei chirurgischen Robotern zu befassen. Er ermutigte die UCR-Gemeinschaft, sich weiterhin zu engagieren und über die laufenden Projekte auf dem Laufenden zu bleiben, und betonte die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Disziplinen, um komplexe Herausforderungen im Gesundheitswesen und in der Robotik zu bewältigen

Neben dem Projekt „Roboterhülsen“ erwähnte Professor Sheng kurz ein weiteres Projekt, an dem er beteiligt ist und das sich auf die Entwicklung chirurgischer Roboter zur Entfernung von Hirntumoren konzentriert. Dieses vom Cancer Research Committee (CRCC) finanzierte Projekt zielt darauf ab, die Wirksamkeit der Therapie durch Stammzellforschung und präzise Zellabgabe an verschiedene Orte zu verbessern. Es unterstreicht Professor Shengs umfassendes Fachwissen und sein Engagement für die Weiterentwicklung des Bereichs der Robotik.

In einem früheren Interview ging Professor Realmuto auf einige der Projekte ein, die noch in Arbeit sind. Es gibt ein separates Projekt, das sich auf die Entwicklung weicher Roboterstrukturen für Menschen mit Behinderungen der unteren Gliedmaßen konzentriert, die den Übergang von einer sitzenden in eine stehende Position erleichtern und die Haltungsstabilität unterstützen können. Das Projekt beinhaltet auch die Zusammenarbeit mit Professor Sheng sowie Professor Erfan Nozari von der BCOE-Abteilung für Maschinenbau und Professor David Rosenbaum von der Psychologieabteilung. Sie werden von Jerry Lob vom USC in einer laufenden Zusammenarbeit zum Aufbau eines künstlichen Wirbelsäulenkontrollsystems unterstützt.

Das Ziel dieses Projekts besteht darin, dieses System mit dem Konzept der Verwendung weicher Aktuatoren in Einklang zu bringen, die ähnliche Eigenschaften wie biologische Muskeln besitzen. Durch die Nutzung des Verständnisses der Kontrollmechanismen der Wirbelsäule und die Integration von Prinzipien aus der Biologie wollen Forscher einen weichen Roboteraktuator entwickeln, der die automatisierten Funktionen von Muskeln nachahmen kann, die vom Rückenmark gesteuert werden. Trotz des Potenzials dieses Soft-Roboter-Aktuatorprojekts für die unteren Gliedmaßen muss noch eine Finanzierung gesichert werden. Allerdings herrscht Optimismus hinsichtlich des Projekts, da derzeit ein Vorschlag aussteht. Realmuto brachte zum Ausdruck, dass er gespannt auf die Gelegenheit warte, dieses Projekt voranzutreiben und die Anwendungen eines superspinalen Soft-Roboteraktuators zu erkunden.

Für Studenten und Forscher an der UCR, die sich für Robotik begeistern, bieten die Projekte von Professor Jun Sheng die Möglichkeit, zur Spitzenforschung beizutragen und auf diesem Gebiet etwas zu bewirken. Ob durch die Entwicklung von Soft-Roboter-Mechanismen, die Erforschung neuer Hardware und Software oder die Zusammenarbeit bei der Weiterentwicklung chirurgischer Roboter – es gibt zahlreiche Möglichkeiten für Studierende, sich zu engagieren und die Zukunft der Robotik im Gesundheitswesen mitzugestalten.

Um mehr über das Projekt zu erfahren oder sich an der Entwicklung zu beteiligen, wenden Sie sich bitte an Professor Realmuto über seine E-Mail-Adresse [email protected] oder Professor Sheng über seine E-Mail-Adresse [email protected].

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