Ein miniaturisierter Roboter, der von Shane Farritor, Ingenieurprofessor aus Nebraska, erfunden wurde, könnte bald in den Weltraum fliegen, um seine Fähigkeiten zu testen.
Die NASA hat der University of Nebraska-Lincoln kürzlich 100.000 US-Dollar über das Established Program to Stimulate Competitive Research (EPSCoR) an der University of Nebraska Omaha zugesprochen, um den chirurgischen Roboter für eine Testmission im Jahr 2024 an Bord der Internationalen Raumstation vorzubereiten.
„Die NASA ist ein langjähriger Unterstützer dieser Forschung und als Höhepunkt dieser Bemühungen wird unser Roboter die Möglichkeit haben, auf der Internationalen Raumstation zu fliegen“, sagte Farritor.
Farritor ist Mitbegründer von Virtual Incision, einem Startup-Unternehmen mit Sitz auf dem Nebraska Innovation Campus. Seit fast 20 Jahren entwickeln er und seine Kollegen den winzigen Operationsroboter MIRA, kurz für „miniaturized in vivo robotic assistant“. Das Unternehmen hat seit seiner Gründung im Jahr 2006 bisher mehr als 100 Millionen US-Dollar an Risikokapitalinvestitionen angezogen.
Im Laufe des nächsten Jahres werden Farritor und die Ingenieurstudentin Rachael Wagner Software schreiben, MIRA so konfigurieren, dass es in einen Raumstations-Experimentierschrank passt, und das Gerät ausführlich testen, um sicherzustellen, dass es robust genug ist, um den Start zu überstehen, und dass seine Systeme im Weltraum wie erwartet funktionieren. Dann warten sie etwa ein Jahr, bis der Roboter an Bord der Station an der Reihe ist.
Wagner, die aus Lincoln stammt, begann als Studentin im Grundstudium bei Farritor zu arbeiten und nahm nach Abschluss ihres Bachelor-Abschlusses in Maschinenbau im Jahr 2018 eine Stelle bei Virtual Incision an. Eine zweite Studentin im Aufbaustudium wird möglicherweise später im Jahr 2022 dem Team beitreten.
MIRA hat zwei entscheidende Vorteile. Erstens kann es durch einen kleinen Einschnitt eingeführt werden, was es Ärzten ermöglicht, minimal-invasiv Bauchoperationen durchzuführen. In früheren Tests haben Chirurgen das Gerät erfolgreich zur Durchführung von Dickdarmresektionen eingesetzt.
Zweitens könnte die Technologie es Chirurgen ermöglichen, aus der Ferne zu arbeiten – vielleicht eines Tages den geplatzten Blinddarm eines Astronauten auf einer Mission zum Mars zu reparieren oder Splitter von einem Soldaten zu entfernen, der von einem Tausend Kilometer entfernten IED verletzt wurde. In einem früheren Experiment übernahm der pensionierte NASA-Astronaut Clayton Anderson im Johnson Space Center in Houston die Steuerung des Roboters und wies MIRA an, in einem 900 Meilen entfernten Operationssaal des University of Nebraska Medical Center in Omaha operationenähnliche Aufgaben durchzuführen.
Während seiner Reise an Bord der Raumstation wird MIRA autonom arbeiten, ohne die führende Hand eines Arztes oder Astronauten. In einem mikrowellengroßen Experimentierschrank schneidet er straff gespannte Gummibänder und schiebt Metallringe entlang eines Drahtes, Gesten, die denen in der Chirurgie nachempfunden sind.
„Diese Simulationen sind sehr wichtig wegen all der Daten, die wir während der Tests sammeln werden“, sagte Wagner.
Es wird der bisher autonomeste Betrieb des Roboters sein. Obwohl Farritor davon ausgeht, dass MIRA in 50 bis 100 Jahren selbstständig funktionieren wird, ist das Ziel dieser Mission nicht die Autonomie, sondern die Feinabstimmung des Betriebs des Roboters in der Schwerelosigkeit.
Das Gerät wird so programmiert, dass es autonom arbeitet, um die Kommunikationsbandbreite der Raumstation zu schonen und die Zeit, die die Astronauten mit dem Experiment verbringen, zu minimieren.
„Der Astronaut legt einen Schalter um, der Prozess beginnt und der Roboter erledigt seine Arbeit von selbst“, sagte Farritor. „Zwei Stunden später schaltet der Astronaut ab und fertig.“
Farritor, David and Nancy Lederer Professor of Engineering, fungiert als Chief Technology Officer von Virtual Incision, das zusammen mit Dmitry Oleynikov, dem ehemaligen Professor für Chirurgie des University of Nebraska Medical Center, gegründet wurde. Im April 2022 wurde Farritor zum ersten Gewinner des Intellectual Property Award des Systems der University of Nebraska, dem Faculty IP Innovation and Commercialization Award, ernannt.
Sowohl die NASA als auch die US-Armee haben die Robotikforschung von Farritor finanziell unterstützt.
„Wenn die Menschen immer tiefer in den Weltraum vordringen, müssen sie möglicherweise eines Tages operiert werden“, sagte Farritor. „Wir arbeiten auf dieses Ziel hin.“