Haptisches Display für einen VR-Arthroskopiesimulator

Zusammenfassung: Am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Darmstadt wurde ein Trainingsgerät für Kniegelenk-Arthroskopien entwickelt. Mithilfe von Techniken der Virtuellen Realität können Ärzte an diesem Simulator den Operationsablauf und die Handhabung der chirurgischen Instrumente üben. Da der Simulator bislang noch nicht über eine Kraftrückmeldung auf die Operationsinstrumente verfügte, wurde in dieser Diplomarbeit der mechanische Aufbau für ein sogenanntes "haptisches Display" entwickelt. Das Gerät soll die bei einer realen Operation auf die Instrumente wirkenden Gegenkräfte und -momente künstlich erzeugen und auf die Hand des Trainierenden übertragen. Schwerpunkte dieser Diplomarbeit waren die Entwicklung eines geeigneten mechanischen Übertragungssystems mit beherrschbaren kinematischen Verkopplungen, die Auswahl dazu benötigter Getriebe sowie die Auswahl geeigneter Aktoren. Der entwickelte Aufbau besteht aus einem im Unterschenkel einer Knie-Attrappe anzubringenden Teil und aus einer Instrument-Nachbildung, die nach vorne aus dem Knie herausragt. Mit Glockenläufer-Motoren und entsprechenden mechanischen Übertragungsgliedern werden folgende Größen erzeugt: 1. zwei orthogonale Momente um den Lagerungspunkt der Instrument-Nachbildung 2. eine Kraft in Richtung der Längsachse der Instrument-Nachbildung 3. ein Moment um die Längsachse der Instrument-Nachbildung Aus diesen Größen können alle auftretenden Reaktionskräfte und -momente nachgebildet werden