Keine Angst mehr vor dem Zahnarzt

Lehrroboter mit Piezotechnologie

Niemand geht gerne zum Zahnarzt, kleine Kinder schon gar nicht. Um zukünftigen Zahnärzten und Zahnarzthelferinnen den Umgang mit Kindern während der Zahnbehandlung zu erleichtern, hat das japanische Unternehmen tmsuk einen humanoiden Roboter entwickelt, der das Verhalten von Kleinkindern während dieser Behandlungen realistisch simuliert, inklusive Zappeln, Zucken oder Schließen des Mundes. Die realistischen Bewegungen des Dummys werden durch proportionale Druckregler mit Piezotechnologie erzeugt.

Damit rechnet kaum jemand: Bei vielen zahnärztlichen Behandlungen werden Kleinkinder durch Blutdruckabfall, Schocks oder Bewusstlosigkeit geschädigt – bis hin zu sehr kritischen körperlichen Zuständen. Umso wichtiger ist es, dass die Ausbildung von Zahnärzten und zahnmedizinischen Fachangestellten auf die Unruhe und Angst von Kleinkindern während einer Zahnbehandlung vorbereitet. Der Einsatz eines Simulationsroboters ist daher mehr als sinnvoll, da es nicht möglich ist, lebende Menschen für den Unterricht in Zahnmedizin und Oralchirurgie einzusetzen.

Pneumatischer Roboter

Das japanische Unternehmen tmsuk hat bereits eine Reihe von Servicerobotern auf den Markt gebracht, wie z. B. Transportroboter und Roboter für die Pflege älterer Menschen. Wie viele klassische Roboter sind sie alle mit elektrischen Achsen ausgestattet. Nun setzt das Unternehmen seinen Weg in dem Bereich der medizinischen Simulation mit Lehrrobotern fort. Der Pedia_Roid genannte Roboter zur Simulation von Kleinkindern bei Zahnbehandlungen ist 110 cm groß und wiegt 23 kg, was dem Gewicht eines Fünfjährigen entspricht.

Der Pedia_Roid ist pneumatisch, da die Studenten und Auszubildenden während der Behandlungssimulationen manchmal die Gliedmaßen der Roboterpuppe halten müssen. Dies könnte bei elektrischen Antrieben das Getriebe und die Spindeln beschädigen. In diesem Fall ist die Pneumatik robuster und flexibler als die elektrische Antriebstechnik.

Der Pedia_Roid-Roboter für die Ausbildung von Zahnärzten und Zahnarzthelferinnen: Die Piezotechnologie simuliert naturgetreue Bewegungen. (Bild: tmsuk)

Der Pedia_Roid-Roboter für die Ausbildung von Zahnärzten und Zahnarzthelferinnen: Die Piezotechnologie simuliert naturgetreue Bewegungen. (Bild: tmsuk)

Reibungslose Bewegungen mit Piezotechnologie

Reibungslose Bewegungen mit Piezotechnologie Die reibungslosen, naturgetreuen Bewegungen sind nur mit Piezotechnik möglich. Sie ist die Basis für die im Roboter eingesetzten Proportional-Druckregler VEAA und VEAB von Festo. Sie steuern die meisten der 24 Pneumatikzylinder des Roboters, die für die täuschend echten Bewegungen von Armen, Beinen und Fingern sowie von Mund, Augenlidern und Iris sorgen. Geräuschlos und mit geringem Energieverbrauch ermöglichen die proportionalen Druckregler die Simulation von menschenähnlichen Verhaltensweisen. Im Gegensatz zu klassischen pneumatischen Magnetventilen machen sie beim Schalten keine Klickgeräusche, da sich der Biegewandler frei und ohne Schlaggeräusche bewegt.

"Ohne die von Festo in den Proportional-Druckreglern eingesetzte Piezotechnologie hätten wir diesen humanoiden Roboter nicht realisieren können", erklärt Yusuke Ishii, Direktor von tmsuk. Bei den Proportional-Druckreglern VEAA/VEAB handelt es sich um 3/3-Wege-Ventile mit einem Drucksensor und einer Steuerelektronik. Im Vergleich zu Magnetventilen benötigen Proportionalventile mit Piezotechnologie dank ihres kapazitiven Prinzips praktisch keine Energie, um den aktiven Zustand aufrechtzuerhalten. Das Piezoventil funktioniert wie ein Kondensator: Es benötigt nur beim Start Strom, um die Piezokeramik aufzuladen. Zur Aufrechterhaltung seines Zustands wird keine weitere Energie benötigt. Folglich erwärmen sich die Ventile auch nicht. Piezoventile verbrauchen bis zu 95 % weniger Energie als Magnetventile, die permanent einen elektrischen Strom benötigen.

Leise, sanft und schnell dank Piezo-Technologie: der Proportional-Druckregler VEAA/VEAB.

Leise, sanft und schnell dank Piezo-Technologie: der Proportional-Druckregler VEAA/VEAB.

Lange Lebensdauer, geringer Platzbedarf

Die Proportional-Druckregelventile VEAA/VEAB sind aufgrund ihrer Konstruktion verschleißfest und erreichen eine hohe Zyklenzahl. VEAA und VEAB bieten große Vorteile für Druckregelungsanwendungen mit geringem bis sehr geringem Luftverbrauch bei Zylindern sowie für Anwendungen, die eine hohe Dynamik erfordern, wie z.B. bei Pedia_Roid-Robotern. Die kompakte Bauweise dieser Proportionalventile kombiniert einen platzsparenden Einbau mit einem geringen Eigengewicht.

Die weltweit ersten 50 Roboter für die Lehre in der Zahnmedizin befinden sich in der Produktionsplanung, bevor sie an Universitäten und Hochschulen in Japan, Südostasien und im Nahen Osten zum Einsatz kommen. Andere Regionen der Welt werden folgen.

Über tmsuk:

Das japanische Unternehmen tmsuk company limited hat es sich zur Aufgabe gemacht, Serviceroboter zu entwickeln, die Menschen im medizinischen Umfeld und in Katastrophengebieten unterstützen. Das Unternehmen mit Sitz auf der Insel Kyushu, der südlichsten der vier Hauptinseln Japans, wurde im Jahr 2000 gegründet und hat 24 Mitarbeiter sowie eine Tochtergesellschaft in Taiwan.

www.tmsuk.co.jp

November 2020

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