Fjernoperationsrobot skal testes ombord på den internationale rumstation

En miniaturiseret robot opfundet af Nebraska Engineering Professor Shane Farritor kan snart sprænge ud i rummet for at teste sine færdigheder.

NASA tildelte for nylig University of Nebraska-Lincoln $100.000 gennem det etablerede program til at stimulere konkurrenceforskning (EPSCoR) ved University of Nebraska Omaha for at klargøre den kirurgiske robot til en 2024-testmission ombord på den internationale rumstation.

"NASA har været en langsigtet tilhænger af denne forskning, og som en kulmination af denne indsats vil vores robot have en chance for at flyve på den internationale rumstation," sagde Farritor.

Farritor er medstifter af Virtual Incision, et startup-firma baseret på Nebraska Innovation Campus. I næsten 20 år har han og hans kolleger udviklet den lille kirurgiske robot kendt som MIRA, en forkortelse for "miniaturiseret in vivo robotassistent." Virksomheden har indtil videre tiltrukket mere end $100 millioner i venturekapitalinvesteringer siden grundlæggelsen i 2006.

I løbet af det næste år vil Farritor og ingeniørstuderende Rachael Wagner skrive software, konfigurere MIRA til at passe ind i et rumstationseksperimentskab og udtømmende teste enheden for at sikre, at den er robust nok til at overleve opsendelsen, og dens systemer vil fungere som forventet i rummet. Derefter vil de vente et år eller deromkring på, at robotten får sin tur ombord på stationen.

Wagner, der er fra Lincoln, begyndte at arbejde med Farritor som bachelorstuderende og tog stilling hos Virtual Incision efter at have afsluttet sin bachelorgrad i maskinteknik i 2018. En anden kandidatstuderende kan slutte sig til holdet senere i 2022.

MIRA har to vigtige fordele. For det første kan det indsættes gennem et lille snit, hvilket gør det muligt for læger at udføre abdominalkirurgi på en minimalt invasiv måde. I tidligere tests har kirurger med succes brugt enheden til at udføre tyktarmsresektioner.

For det andet kunne teknologien gøre det muligt for kirurger at arbejde eksternt - måske en dag at reparere en astronauts sprængte blindtarm på en mission til Mars eller fjerne granatsplinter fra en soldat, der er såret af en IED tusindvis af miles væk. I et tidligere eksperiment tog den pensionerede NASA-astronaut Clayton Anderson robottens kontrol, mens han var på Johnson Space Center i Houston, og instruerede MIRA til at udføre operationslignende opgaver i en operationsstue 900 miles væk ved University of Nebraska Medical Center i Omaha.

Under sin tur ombord på rumstationen vil MIRA arbejde selvstændigt uden en læges eller en astronauts vejledende hånd. Inde i et eksperimentskab på størrelse med en mikroovn vil det skære stramt strakte gummibånd og skubbe metalringe langs en ledning, bevægelser, der simulerer dem, der bruges i kirurgi.

"Disse simuleringer er meget vigtige på grund af alle de data, vi vil indsamle under testene," sagde Wagner.

Det vil være den hidtil mest autonome betjening af robotten. Selvom Farritor forventer, at MIRA vil fungere på egen hånd om 50 til 100 år, er denne missions mål ikke autonomi, men at finjustere robottens drift i nul tyngdekraft.

Enheden programmeres til at arbejde autonomt for at bevare rumstationens kommunikationsbåndbredde og for at minimere den tid, astronauter bruger på eksperimentet.

"Astronauten vender en kontakt, processen starter, og robotten udfører sit arbejde selv," sagde Farritor. "To timer senere slukker astronauten den, og den er færdig."

Farritor, som er David og Nancy Lederer professor i ingeniørvidenskab, fungerer som teknologichef for Virtual Incision, grundlagt sammen med den tidligere professor i kirurgi ved University of Nebraska Medical Center, Dmitry Oleynikov. I april 2022 blev Farritor udnævnt til den første vinder af University of Nebraska-systemets pris for intellektuel ejendomsret, Faculty IP Innovation and Commercialization Award.

Både NASA og den amerikanske hær har givet midler til Farritors robotforskning.

"Når folk går længere og dybere ud i rummet, skal de muligvis opereres en dag," sagde Farritor. "Vi arbejder hen imod det mål." + Udforsk yderligere

Astrobees første robot fuldfører indledende hardwaretjek i rummet