Der Robotik-Innovator von Siemens Healthineers

Ein Beitrag von Katja Gäbelein | Siemens Healthineers

„Was mich bei der Arbeit mit Robotern fasziniert, ist ihre Fähigkeit, nach einem gewissen Training Dinge autonom zu tun“, sagt Dahmani: „Das ist so ähnlich wie bei Kindern. Wir bringen ihnen etwas bei, und dann tun sie es. Wenn ich das beobachte, freue ich mich darüber.“

Fast augenzwinkernd väterlich spricht Chiheb Dahmani über die „Robbies“, wie das Team die Prototypen der klinischen Assistenzroboter nennt, an denen es im Innovationslabor im oberpfälzischen Kemnath forscht. Da wundert es wenig, dass die „Robbies“ alle Namen haben: Herbert, Patrick, Vanessa und AURORA heißen sie. Natürlich sind diese Namen auch der Geheimhaltungspflicht der Forschungsprojekte geschuldet: Über Herbert und Patrick dürfen wir noch nicht sprechen, über AURORA und Vanessa erfahren Sie in diesem Artikel mehr.

Dahmani ist leidenschaftlicher Medizintechniker und stammt ursprünglich aus Tunesien. Schon früh hat er sich für die Medizin begeistert: „Als Kind wollte ich eigentlich Neurochirurg werden, weil mich das Thema fasziniert hat, aber das hatte mir dann doch zu viel mit auswendig lernen zu tun“, erzählt er schmunzelnd. Also entschied er sich dazu, Ingenieur zu werden, blieb jedoch dem medizinischen Bereich treu: „Es ist mir wichtig, mit meiner Arbeit Menschen zu helfen.“ Nach dem Abitur erhielt er ein Stipendium, um in Deutschland an der Technischen Universität München (TUM) Ingenieurwesen zu studieren. Dort promovierte Dahmani anschließend über den Einsatz magnetischer Nanopartikel in der Medizin.

Seinen beruflichen Karriereweg startete Dahmani mit dem Siemens Graduate Program (SGP), das junge Talente auf eine Karriere bei Siemens vorbereiten soll. Es folgten verschiedene internationale Positionen bei Siemens Healthineers in den Bereichen Innovation, Kooperationsmanagement, Forschung und Entwicklung (F&E) sowie Marktentwicklung, jeweils mit Fokus auf medizinische Bildgebungslösungen. Er arbeitete in Frankreich, Singapur, Japan und Deutschland. Inzwischen leitet Dahmani die Abteilung Technology & Innovation im Bereich Mechatronic Products. Mit einem achtköpfigen Team forscht er unter anderem an robotergestützten Lösungen für Arbeitsabläufe in Krankenhäusern.

KI – ein “Raketenschub” für die Roboterentwicklung

Was ist eigentlich ein Roboter? „Ein Roboter ist ganz allgemein gesprochen ein System oder eine Maschine, das bzw. die autonom eine Aufgabe erfüllt, mit einer gewissen Präzision und Wiederholbarkeit, und dafür eine Programmierung benötigt“, erklärt Dahmani. Dabei erfahre das Thema Robotik gerade durch die Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) einen “raketenartigen Beschleunigungsschub”: Maschinelles Lernen ermöglicht es Robotern, aus Erfahrungen zu lernen und ihre Fähigkeiten kontinuierlich zu verbessern. Auf Basis von Großen Sprachmodellen (Large Language Models), die darauf ausgelegt sind menschliche Sprache zu verstehen und zu generieren, können Menschen und Roboter beispielsweiseüber Sprachbefehle natürlicher interagieren. Maschinelles Sehen (Computer Vision) ermöglicht es Robotern zudem, ihre Umgebung zu sehen und zu “verstehen”.

„Wir bei Siemens Healthineers sehen Robotik als eine Schlüsseltechnologie für die Zukunft, um unter anderem dem drastischen Fachkräftemangel im medizinischen Bereich entgegenzuwirken“, sagt Dahmani. KI-gestützte medizinische Assistenzroboter könnten beispielsweise in der Pflege, der Diagnostik sowie im Operationssaal zum Einsatz kommen. Dabei könnten die technischen Helfer die unterschiedlichsten Formen annehmen und zahlreiche Aufgaben erledigen, vor allem aber bei zeitraubenden Routinetätigkeiten unterstützen: von der selbst fahrenden Patientenliege, über den mobilen C-Bogen, der während Operationen Röntgenaufnahmen in Echtzeit erstellt, bis hin zum Laborproben-Transport.

Bei der Roboterentwicklung arbeiten Ingenieurinnen und Ingenieure aus den Bereichen Maschinenbau, Elektro- und Systemtechnik mit Fachleuten aus der Software-Architektur, Datenwissenschaft, dem Design und der User-Experience zusammen. Mechatroniker*innen montieren die einzelnen Bauteile, und so entsteht ein Prototyp.

"Teamarbeit ist im Bereich Robotik essenziell. Es gibt nie eine einzelne Person, die alles weiß und alles kann. Eine so komplexe Aufgabe muss in Unterdisziplinen aufgeteilt werden. Für jede dieser Disziplinen braucht es Spezialistinnen und Spezialisten." - Chiheb Dahmani, Head of Technology & Innovation Mechatronic Products

Wie entwickelt man einen Roboter? 

Um einen Roboter zu entwickeln, braucht es nicht nur die Zusammenarbeit verschiedener firmeninterner Expert*innen. Das Team kollaboriert standardmäßig auch mit externen Partnerfirmen aus der Industrie, die auf bestimmte Komponenten wie beispielsweise Kameras spezialisiert sind. Aber auch klinische Kooperationen sind wichtig, betont Dahmani: „Unsere klinischen Partner bieten durch die praktische Anwendung und Erprobung der Roboter unter realitätsnahen klinischen Bedingungen wertvolles Feedback, das entscheidend für deren Optimierung ist.“

AURORA – ein mobiler Assistenzroboter für den OP-Saal

Eines der wichtigsten Forschungsprojekte der letzten Jahre ist AURORA, eine Kooperation von Siemens Healthineers mit der Forschungsgruppe für minimal-invasive interdisziplinäre therapeutische Invention (MITI) am Klinikum der Technischen Universität München (TUM Klinikum). Die Bayerische Forschungsstiftung finanzierte das Projekt, das im Jahr 2020 startete. Das Ziel: Einen mobilen Serviceroboter für den nicht-sterilen Bereich des Operationssaals zu entwickeln, der das Operationsteam bei der Bereitstellung von steril verpacktem Material unterstützt und die Rolle des sogenannten „Springers“ einnimmt.

AURORA sei heute bereits in der Lage, mithilfe der integrierten Kameras zwischen Personen in steriler und nicht steriler Kleidung zu unterscheiden und den entsprechenden Abstand zu bestimmen, in dem sie um diese herumfahren muss, erzählt Dahmani. Bei steriler Kleidung sei der einzuhaltende Abstand größer. Künftig soll AURORA noch mehr lernen: „Statt Gestensteuerung wollen wir längerfristig eine Sprachsteuerung auf Basis von Large Language Models integrieren.“ Doch das werde noch viel Training erfordern. Auch eine Erweiterung des Konzepts von AURORA auf einen Einsatz als Assistenzroboter im Katheterlabor werde aktuell bereits erforscht.

Ein Assistenzroboter fürs Labor

Hinter dem Namen „Vanessa“ verbirgt sich ein weiteres Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Helsinki in Finnland. Gemeinsam mit dem Klinikum und externen Industriepartnern von der United Robotics Group testeten Dahmani und sein Team verschiedene Prototypen eines Assistenzroboters für medizinische Labore. Künftig könnten sie beispielsweise im Zusammenspiel mit der   eingesetzt werden, die unter anderem Prozesse im Labor automatisiert.

Der Roboter könnte in medizinischen Laboren in Zukunft gegebenenfalls Routineaufgaben übernehmen, um das menschliche Personal zu entlasten. Beispielsweise könnte er Blutproben oder  von einem Ort zum anderen transportieren.

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