Sony präsentiert chirurgische Präzision mit Robotik im jüngsten Mikrochirurgie‑Demo

Kürzlich hat Sony einen Prototyp eines Roboters vorgestellt, der zur Unterstützung bei der Mikrochirurgie entwickelt wurde. Obwohl er sich noch in der Entwicklungsphase befindet, ist dies ein großer Erfolg mit dem Potenzial, Präzisionsoperationen zu revolutionieren.

Der Roboter gab seine öffentliche Premiere vor ein paar Wochen auf der International Conference on Robotics and Automation des Institute of Electrical and Electronics Engineers 2024.

Dann wurde ein Video davon auf YouTube veröffentlicht. Hochgeladen von Sony Group, das Video mit dem Titel ‘Microsurgery Assistance Robot Stitching a Corn Kernel’ zeigte die Genauigkeit des Prototyps eines Mikrochirurgie‑Assistenzroboters beim Vernähen eines Maiskorns mit winzigen Nadeln. Dieser bahnbrechende Roboter wurde bereits erfolgreich in der Tierchirurgie getestet. 

Laut Sony resultiert die neue Entwicklung aus dem Engagement des Unternehmens, fortschrittliche Operationen sowohl für die behandelnden Ärzte als auch für die Patienten zugänglicher zu machen. Diese Initiative stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Forschung und Entwicklung von robotergestützter Operationsassistenztechnologie dar.

Mikrochirurgie beinhaltet die Arbeit an extrem kleinen Bereichen, oft kleiner als ein Millimeter. Solche Eingriffe erfordern ein hohes Maß an Können, werden durch ein Mikroskop durchgeführt und können in der Regel nur von einer begrenzten Anzahl von Ärzten und Einrichtungen durchgeführt werden. 

Der Mikrochirurgie‑Assistenzroboter arbeitet fern und kann Chirurgen bei der Behandlung sehr kleiner und äußerst empfindlicher Körperteile unterstützen: Venen, Nerven und Gewebe. Er ermöglicht es Chirurgen, Aufgaben in einem Maßstab von bis zu einem Zehntel der Größe auszuführen, die mit bloßen menschlichen Händen nicht möglich wäre.

Das Video der Maiskorn‑Operation zeigt, wie ein Chirurg ein kleines Korn aufschneidet und es anschließend mit Stiften auf einer Vorrichtung, die die robotergesteuerten Arme der Operation fernsteuert, sorgfältig wieder zusammensetzt.

Sonys Robotersystem besteht aus einer Tischkonsole, die vom Chirurgen bedient wird, und einem Roboter, der die Eingriffe am Patienten durchführt. Der Prototyp‑Roboter wird mit einem kleinen, leichten und hochsensiblen Steuergerät geliefert, das die feinen Bewegungen menschlicher Finger nachahmt. Der Roboter repliziert alle Bewegungen, die die Hände des Chirurgen an der Konsole ausführen.

Es gibt zudem einen miniaturisierten automatischen Instrumentenwechsel, der es dem Roboter ermöglicht, eigenständig innerhalb von weniger als 10 Sekunden zwischen Werkzeugen zu wechseln, und das mit einem einfachen Befehl. Diese Fähigkeit sorgt für stabilere und schnellere Werkzeugwechsel, reduziert Verzögerungen und Unterbrechungen während der Operation. Sie eliminiert außerdem die Notwendigkeit, dass Chirurgen über hochentwickelte motorische und fingerfertige Koordinationsfähigkeiten verfügen müssen.

Der Roboter ist mit 1,3‑Zoll‑4K‑OLED‑Microdisplays ausgestattet, die von Sony Semiconductor Solutions Corporation entwickelt wurden. Diese Displays liefern hochauflösende (HD) Bilder des Zielbereichs und ermöglichen es den Bedienern, die Bewegung der chirurgischen Instrumente genau zu überwachen. Die 3D‑Kamera mit 4K‑Qualität überträgt die Bilder in Echtzeit an ein VR‑Headset, das am Operationstisch des Chirurgen befestigt ist. 

Mikrochirurgie erfordert extrem präzise Bewegungen, wie das Einführen von Nadeln in winzige Blutgefäße, sowie relativ größere Bewegungen, wie das Ziehen von Fäden. Daher hat Sony den Mikrochirurgie‑Assistenzroboter so konzipiert, dass er nicht nur die sehr kleinen Bewegungen vereinfacht, sondern auch die größeren Bewegungen der Chirurgen unterstützt, ohne dass diese ihren Ansatz anpassen müssen.

Durch den Einsatz einer Bewegungs‑Skalierungstechnik und eines Steuergeräts, das mit den Fingerspitzen wie herkömmliche chirurgische Instrumente manipuliert werden kann, ist Sony in der Lage, seinem Roboter extrem präzise Eingriffe in einer stabilen Haltung zu ermöglichen.

Für reibungslose und ruckfreie Bewegungen hat das Unternehmen gelenklose Verbindungen für den Roboterarm verwendet, „von den Gelenken, die den menschlichen Schultern und Ellbogen entsprechen, bis hin zu den ultra‑kleinen Handgelenk‑gelenken an der Spitze des Werkzeugs.“ Zusätzlich wird die Reaktionsfähigkeit der Roboterbewegungen durch ein elektrisches Steuerungssystem verbessert, das auf niedrige Latenz und ein leichtes mechanisches System ausgerichtet ist.

Während Roboter, die Ärzten im medizinischen Bereich assistieren, bereits seit einiger Zeit existieren, haben sie noch keinen vollständig autonomen Status erreicht. Diese Roboter unterstützen derzeit Chirurgen dabei, Handbewegungen zu reduzieren und ihre Sicht zu vergrößern. Sie eröffnen jedoch zweifellos neue Möglichkeiten in der Chirurgie.

Laut dem in Japan ansässigen Sony haben sie den Prototyp entwickelt, um die Herausforderungen zu überwinden, denen die alternde Gesellschaft derzeit gegenübersteht, in der die Arbeitskräfte schwinden, was die Arbeitsbelastung der Mediziner erhöht.

“Im chirurgischen Bereich, in dem hohe Qualifikationsniveaus erforderlich sind, wird erwartet, dass der Einsatz von chirurgischen Robotern, die präzise Operationen unterstützen, die Arbeitsbelastung der Chirurgen reduziert und die Verbreitung fortschrittlicher medizinischer Dienstleistungen fördert.”

– Sony

Potenzielle Anwendungen von Sonys Mikrochirurgie‑Assistenzroboter

Der Roboterprototyp von Sony wurde von Chirurgen der Aichi Medical University in Japan getestet. Im Februar gelang es ihnen, den Prototyp zu verwenden, um tierische Blutgefäße zu verbinden, was den weltweit ersten erfolgreichen Fall einer Blutgefäßanastomose in der Super‑Mikrochirurgie mit einem chirurgischen Assistenzroboter markiert.

Die Studie bewertete die Fähigkeit des Roboters, die Fertigkeiten unerfahrener Mikrochirurgen zu verbessern, und stellte fest, dass der Prototyp „außergewöhnliche Kontrolle über die Bewegungen unerfahrener Ärzte“ bietet, sagte Professor Munekazu Naito von der Aichi Medical University, Fachbereich Anatomie. Dies ermöglicht es Sonys Technologie für chirurgische Assistenzroboter, komplexe und empfindliche Aufgaben mit der Gewandtheit erfahrener Experten auszuführen. Er fügte hinzu:

“Ich hoffe, dass die Technologie für chirurgische Assistenzroboter eine Zukunft bringt, in der die erweiterten Fähigkeiten menschlicher Ärzte fortschrittliche medizinische Praktiken ermöglichen.”

Der Roboter ist jedoch noch nicht zum Verkauf verfügbar. Sony hofft, den Roboter zu nutzen, um die Effektivität und Genauigkeit der Mikrochirurgie zu verbessern. Sein kompaktes Design und die Steuerkonsole ermöglichen den Einsatz in verschiedenen Umgebungen, einschließlich Katastrophengebieten. Der Mikrochirurgie‑Assistenzroboter könnte sogar während Personalengpässen, die derzeit eine Herausforderung für Gesundheitssysteme weltweit darstellen, von Wert sein.

Laut Sonys Pressemitteilung haben Dr. Hisako Hara und Dr. Makoto Mihara den Roboter getestet und sind vom Prototypen sehr beeindruckt. Sie stellen fest, dass die Roboter natürlich und harmonisch mit ihren eigenen Bewegungen arbeiten.

Der Technologieriese plant, künftig mit medizinischen Einrichtungen und universitären medizinischen Abteilungen zusammenzuarbeiten, um seine Technologie weiter zu verfeinern und ihre Wirksamkeit zu überprüfen. 

Wie zu sehen ist, arbeitet Sony intensiv an Robotik. Das globale Unternehmen, das in den Bereichen Gaming, Musik, Filme, Elektronikprodukte, Bildlösungen, Finanzen und anderen Geschäften tätig ist, erforscht ebenfalls eifrig die Robotik. 

Sonys F&E‑Aktivitäten im Bereich Robotik konzentrieren sich darauf, Roboter zu schaffen, die in Zusammenarbeit mit Menschen arbeiten. In diesem Feld entwickelt das Unternehmen ein Rahmenwerk zur Unterstützung von Erkennungsprozessen und Aktionsplanung sowie die Hypothese einer Architektur für fortschrittliche intelligente Verarbeitung.

Um die kooperativen Ganzkörperbewegungen eines Roboters zu steuern, nutzt das Unternehmen sein einzigartiges Verfahren der verallgemeinerten inversen Dynamik (GID). Dieses Verfahren ermöglicht es jedem Körperteil, sich auf viele verschiedene Arten zu bewegen und die Nachgiebigkeit nach Wunsch zu ändern.

Sonys Robotikbemühungen umfassen zudem kraftgesteuerte Aktuatoren. Der virtualisierte Aktuator (VA) verwendet die von dem patentierten Verfahren des Unternehmens berechneten Gelenkkraft, um modernste Stabilität zu liefern. Dann gibt es die Multi‑Contact‑Stabilitätskontrolle, die es beinahgelaufenen Robotern ermöglicht, stabil zu gehen, selbst wenn der Untergrund uneben ist.

Trotz all des Fortschritts, den dieser Riese in verschiedenen Bereichen erzielt hat, sind die Aktien des Unternehmens im Jahresverlauf (YTD) um 15,21 % gesunken. Mit Sony Group‑Aktien (SONY : NYSE), die derzeit bei 80,29 $ gehandelt werden, hat das Unternehmen eine Marktkapitalisierung von 100,25 Mrd. $. Laut CNBC‑Daten beträgt das EPS (TTM) von Sony 5,20, das KGV (TTM) 15,45 und die Eigenkapitalrendite (ROE) (TTM) 13,68. Die Dividendenrendite liegt meanwhile bei 0,69 %.

Was die Finanzen des Unternehmens betrifft, so meldete Sony für die drei Monate bis März 2024 einen Jahresvergleichs‑Umsatzanstieg von 13 % auf 3,481 Billionen Yen (über 22 Mrd. $). Der Nettogewinn des Unternehmens sprang im gleichen Zeitraum um 34 % auf 189 Milliarden Yen (etwa 1,21 Mrd. $).

Sonys Gaming‑Geschäft hat insbesondere floriert, mit einem Betriebsgewinn, der sich mehr als verdoppelt hat auf 105,98 Milliarden Yen. Das Unternehmen meldete im Geschäftsjahr den Verkauf von 20,8 Millionen PlayStation 5‑Einheiten. Ähnlich wie im Gaming‑Sektor verzeichnete Sonys Filmgeschäft einen fast verdoppelten Betriebsgewinn auf 30,67 Milliarden Yen. Tatsächlich hat Sony Pictures Entertainment eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) unterzeichnet, um die Bücher des Filmstudios Paramount zu prüfen, bevor ein möglicher Übernahme‑bote für dessen Vermögenswerte abgegeben wird.

Somit hat Sony, ein seit vielen Jahrzehnten erfolgreiches Unternehmen, mit seinem Mikrochirurgie‑Assistenzroboter den Bereich der medizinischen Robotik betreten. Der Markt für chirurgische Robotik wächst und wird voraussichtlich bis 2027 18,4 Mrd. $ erreichen, was für Sony eine große Chance darstellt.

Die Gesundheitsbranche ist jedoch nicht das einzige Ziel des Unternehmens; es erkundet zudem Logistik, Bauwesen, Unterhaltung, Einzelhandel und mehr. Das macht Sinn, da Roboter zunehmend als Zukunft angesehen werden und die neueste Technologie sie immer raffinierter und leistungsfähiger macht.

Jüngste Fortschritte im Bereich Robotik

Die Robotikbranche wächst exponentiell, da Roboter langsam zu einem Teil unseres täglichen Lebens werden. In einigen Teilen der Welt hat dies bereits begonnen.

Im Hauptsitz des südkoreanischen Technologieunternehmens Naver liefern etwa 100 junge Service‑Bots Kaffee und Pakete. China hingegen setzt einen mit einem Maschinengewehr ausgestatteten Roboterhund im Militär ein. In Australien hat die Regierung ihre Nationale Robotik‑Strategie veröffentlicht, um ihr Robotik‑ und Automatisierungs‑Ökosystem auszubauen.

Mit jedem Jahr werden Roboter fortschrittlicher, und künstliche Intelligenz (KI) trägt dazu bei, diesen Zweig der Ingenieur‑ und Informatik voranzutreiben, der die Konzeption, das Design, die Produktion und den Betrieb von Robotern umfasst.

Was die Fortschritte in der Robotik angeht, hat Sony selbst große Schritte gemacht. In diesem Jahr ließ das Unternehmen seinen vollständig autonomen Roboter LEV‑2 die SLIM‑Landung auf dem Mond festhalten. LEV‑2 wird als der kleinste und leichteste Mondexplorationsroboter der Welt beschrieben, der auf der Mondoberfläche ausgesetzt wurde, wo er autonom die SLIM fand, Fotos machte und sie zur Erde übermittelte.

Aber es gibt noch viel mehr spannende Entwicklungen im Robotik‑Bereich. Multitasking‑Bots werden für den Einsatz in Schnellrestaurants entwickelt. Zum Beispiel hat Momentum Machines einen Bot geschaffen, der in 10 Sekunden einen Hamburger zubereiten kann. Gleichzeitig können Roboter wie der UR3 von Universal Robots ihre eigenen Ersatzteile herstellen und dabei verschiedene Aufgaben ausführen, wie Malen, Kleben und Löten.

Gleichzeitig ist ein deutlicher Trend erkennbar, bei dem Roboter Menschen bei wiederholenden Bewegungen, schweren Hebevorgängen oder Aufgaben in gefährlichen Umgebungen unterstützen. In Branchen wie Luft‑ und Raumfahrt, Logistik und Automobilindustrie nimmt die Nutzung mobiler Manipulatoren zu. Ausgestattet mit Kameras, Sensoren und Manipulatorarmen können diese Roboter Objekte manipulieren, Inspektionen durchführen und komplexe Umgebungen navigieren.

Technologieriesen wie Google und Amazon (AMZN ) sind ebenfalls stark in der Robotik engagiert. Google plant, Arbeiter‑Roboter mit mehreren Persönlichkeiten zu produzieren, die Nutzer aus einem cloud‑basierten System herunterladen können, und hat kürzlich ein Patent für diese Innovation erworben. Das Unternehmen hat bereits eine Flotte von 53 AutoRT‑Robots in seine Bürogebäude eingesetzt, wo sie zehntausende Tests durchgeführt haben. Einige dieser Roboter wurden von Menschen aus der Ferne gesteuert, während andere entweder autonom mit Googles RT‑2‑KI‑Lernmodell oder nach einem Skript operierten.

In diesem Jahr kündigte das DeepMind‑Robotik‑Team von Google neue Fortschritte an, um Robotern zu helfen, bessere, schnellere und sicherere Entscheidungen zu treffen. Dazu gehörten eine „Robot Constitution“, eine neuronale Netzwerkarchitektur namens SARA‑RT und ein RT‑Trajectory, um Robotern zu ermöglichen, bestimmte physische Aufgaben besser auszuführen.

Unterdessen hat Amazon Roboter in seinen Betriebsstätten eingesetzt. Anfang dieses Monats erhielt ein Amazon‑Lager einen 5‑Fuß‑9‑Zoll‑großen Roboter namens Digit, der einem Menschen ähnelt. Derzeit befindet sich Digit in der Testphase und konzentriert sich nur auf eine einfache Aufgabe: leere gelbe Kisten aufzuheben und sie zu einem Förderband mehrere Meter entfernt zu transportieren, den ganzen Tag über wiederholt.

Humanoide Roboter wie Digit haben einen Investitionsboom erlebt, wobei Start‑Ups in diesem aufstrebenden Feld in den letzten fünf Jahren laut PitchBook‑Daten bis zu 1,6 Mrd. $ an Risikokapital angezogen haben.

Wissenschaftler lassen sich auch von der Natur inspirieren, um fortschrittlichere Roboter zu schaffen. Wie wir in unseren vorherigen Artikeln bemerkten, untersuchen Wissenschaftler die Fähigkeit von Wirbelkäfern, hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung zu erreichen, um unbemannte Roboterschiffe zu entwickeln. Der Oktopus ist ein weiteres beliebtes Tier, das wegen seiner Saugnäpfe und seines Gehirns studiert wird, um flexible Roboter zu schaffen, die viel empfindlicher und genauer auf ihre Umgebung reagieren können.

Die Bewegung des Salamanders inspirierte die Schaffung von Pleurobot, während die Bewegung der Schlange in Snakebot nachgeahmt wurde. Zusätzlich ist Boston Dynamics’ Spot, ein kopfloser gelber Hund, dafür konzipiert, Fabriken, Baustellen und gefährliche Umgebungen zu inspizieren. Dieser Roboter kann 24 Stunden am Tag ohne Eingriffe arbeiten, sich autonom aufladen und dynamisch um neue Hindernisse herumplanen.

Die Innovationen hören hier nicht auf. Roboter werden jetzt entwickelt, um tödliche Krankheiten zu bekämpfen, Gesellschaft zu leisten und therapeutische Unterstützung zu bieten. Digitale Zwillinge werden eingesetzt, um die Leistung eines physischen Systems zu optimieren, indem sie ein virtuelles Duplikat erstellen, während unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), die von KI angetrieben werden, Aufgaben eigenständig erledigen.

Abschließende Gedanken

Wie wir gesehen haben, erlebt die Robotikbranche ein rapides Wachstum, angetrieben durch Fortschritte in KI, maschinellem Lernen, Visionstechnologien, Sensoren und anderen Spitzentechnologien, die die Fähigkeiten von Robotern erheblich verbessert haben. Der Robotikmarkt wird voraussichtlich bis 2028 auf 45 Mrd. $ wachsen.

Diese technologischen Fortschritte haben zu Investitionen in und zur Entwicklung von Robotern geführt, die in den letzten vielen Jahren ein schnelles Wachstum verzeichnet haben. Schließlich steigern Roboter die Produktivität und Genauigkeit, senken Kosten und Risiken und bieten Konsistenz, Flexibilität und Präzision. Diese Eigenschaften machen Roboter in einer Vielzahl von Branchen unverzichtbar, darunter Fertigung, Gesundheitswesen, Landwirtschaft, Logistik, Einzelhandel, Bauwesen, Bergbau, Chemie, Automobil, Elektronik, Verteidigung und Gastgewerbe.

Infolgedessen haben Unternehmen und Regierungen aktiv daran gearbeitet, das Feld der Robotik voranzutreiben, um die Fähigkeiten von Menschen auf beispiellose Weise zu erweitern.

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