Hintergrund: Die Kinematik eines Roboters bestimmt massgeblich seinen Arbeitsraum und den notwendigen Bauraum. Für den Einsatz robotischer Werkzeuge in der Medizin sind Maschinen mit möglichst kleinen Abmassen von Vorteil. Material und Methode: In der vorliegenden Arbeit wurden sechs Varianten einer neuartigen epizyklischen 6-DOF-Kinematik zunächst hinsichtlich ihrer Funktionalität mit der Grübler-Formel untersucht. Anschliessend wurden das Arbeitsraum-Bauraum-Verhältnis quantitativ sowie die Form der Arbeitsräume qualitativ mit Hilfe von mit Matlab erstellten Algorithmen untersucht. Zum Vergleich wurde der bekannte Hexapod aufgeführt. Ergebnisse: Alle untersuchten Kinematiken wiesen eine 6-DOF-Funktionalität auf. Es zeigte sich, dass eine Variante der epizyklischen Kinematik mit zwei parallel angeordneten 3-DOF epizyklischen Getrieben ein besonders gutes Verhältnis von Arbeitsraum und Bauraum besitzt. Dieses ist etwa viermal günstiger als das des Hexapod. Die Ausformung der Arbeitsräume der epizyklischen Kinematiken war überwiegend konvex und kompakt. Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass eine neuartige epizyklische Kinematik ein sehr günstiges Arbeitsraum-Bauraum-Verhältnis hat. Damit erscheint sie besonders gut geeignet für den Einsatz in robotischen Maschinen für den medizinisch-operativen Bereich.
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AFFILIATION: 1Labor für Biomechanik und experimentelle Orthopädie, Orthopädisch-Unfallchirurgisches Zentrum (OUZ), Universitätsklinikum Mannheim, Fakultät für Medizin Mannheim, Universität Heidelberg, Deutschland.
