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维戈塞尔塔vs巴列卡诺: 醫學機器人.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201480032689.4

申請日:

20140313

公開號:

CN105263435A

公開日:

20160120

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61B34/30 主分類號: A61B34/30
申請人: 庫卡羅伯特有限公司
發明人: S·羅美爾
地址: 德國奧格斯堡
優先權: 102013005982.8
專利代理機構: 隆天知識產權代理有限公司 代理人: 黃艷;鄭泰強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480032689.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

一種根據本發明的醫學機器人(10),具有:基部(11.0);用于耦接最小侵入的器械(20)的器械法蘭(12),所述器械法蘭通過被促動的運動學系統(11.1-11.7)能調整地與所述基部連接;和用于耦接管(3.2)的管法蘭(3.1),其中,所述管法蘭通過運動的關節組(30)與所述運動學系統連接,所述關節組具有至少一個、特別是電的、被促動的和/或至少一個有彈性地被束縛的被動的和/或至少一個能鎖定的關節(31-37)。

權利要求書

1.一種醫學機器人(10),具有:基部(11.0);用于耦接最小侵入的器械(20)的器械法蘭(12),所述器械法蘭通過被促動的運動學系統(11.1-11.7)能調整地與所述基部連接;和用于耦接管(3.2)的管法蘭(3.1),其特征在于,所述管法蘭通過運動的關節組(30)與所述運動學系統連接,其中,所述關節組具有至少一個、特別是電的、被促動的和/或至少一個有彈性地被束縛的被動的和/或至少一個能鎖定的關節(31-37)。2.根據前述權利要求所述的醫學機器人,其特征在于,所述關節組特別是能松脫地與所述運動學系統的端部肢、中間肢或初始肢連接。3.根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,其特征在于,所述關節組具有至少一個線性的和/或至少一個旋轉關節(31-37)。4.根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,其特征在于,所述關節組具有至少一個沿至少基本上平行于或垂直于所述器械法蘭的器械縱軸線方向的和/或垂直于或平行于所述運動學系統的距離器械最近的關節軸線的方向的線性的自由度。5.根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,其特征在于,所述關節組具有至少一個圍繞至少基本上垂直于或平行于所述器械法蘭的器械縱軸線方向的、垂直于或平行于所述運動學系統的距離器械最近的關節軸線的和/或垂直于或平行于所述關節組的線性的自由度的方向的旋轉軸線的旋轉自由度。6.根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,其特征在于,所述管法蘭(3.1)通過所述關節組至少基本上主動地或被動地進行重量補償。7.一種醫學機器人(10)、特別是根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,具有基部(11.0)和用于耦接最小侵入的器械(20)的器械法蘭(12),所述器械法蘭通過被促動的運動學系統(11.1-11.7)能調整地與所述基部連接,其特征在于,所述器械法蘭的器械縱軸線方向與所述運動學系統的距離器械最近的旋轉軸線(A)相交成角、特別是相交于管法蘭(3.1)的套針點(T)。8.根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人,其特征在于,所述運動學系統具有至少七個關節(11.1-11.7)。9.一種醫學機器人設備,具有根據前述權利要求中任一項所述的醫學機器人(10)和最小侵入的器械(20),所述器械耦接到所述器械法蘭上并且具有帶有用于導入患者的末端執行器(23)的器械桿(22)。10.根據前述權利要求所述的醫學機器人設備,其特征在于,無菌的蓋,所述蓋覆蓋至少所述關節組。

說明書

技術領域

本發明涉及一種用于引導最小侵入的器械的醫學機器人,以及一種具有相應的醫學機器人的醫學機器人設備。

背景技術

從EP1015068A1公知一種用于引導最小侵入的器械的醫學機器人?;魅私饜低ü艿既牖頰?,該管剛性地與機器人的運動學系統聯系。

發明內容

本發明的目的是提出一種改進的醫學機器人或一種改進的醫學機器人設備。

本發明的目的由獨立權利要求的特征實現,從屬權利要求涉及有利的改進方案。

根據本發明的一實施方式的醫學機器人具有基部。該基部可為不活動地(inertial)或特定于周圍環境地,特別是持久地或可松脫地與靜止的或移動的手術室的地板、墻或天花板連接。同樣地,該基部可持久地或可松脫地與靜止的或移動的手術臺連接?;炕箍繕柚迷諞貧鈉教ㄉ?,特別是自主的平臺上。

醫學機器人具有器械法蘭,該器械法蘭設置為用于耦接最小侵入的器械。根據本發明的一實施方式的醫學機器人設備可具有一個或多個、特別是不同的最小侵入的器械,這些器械(特別是交替地)持久地或可松脫地可耦接或耦接到器械法蘭上。器械法蘭可特別是具有用于與器械進行信號或能源連接的信號和/或能源供應接口,和/或用于持久地或可松脫固定器械的機械接口。

在一實施方式中,可耦接或耦接到醫學機器人上的最小侵入的器械,具有帶有末端執行器的器械桿,該末端執行器設計或設置為用于導入患者。

特別地,末端執行器可具有:特別是解剖刀、剪刀、鉗子或夾具,用于發射和/或接收特別是可見的電磁輻射的光學出口和/或入口,和/或用于輸入和/或輸出特別是液體的和/或氣體的流體的流體出口和/或入口。

為了將末端執行器或器械桿的一部分導入患者,根據本發明的一實施方式的醫學機器人設備具有一個管或多個、特別是不同的管、特別是具有在其中可松脫地被引導的帶有鋒利的或鈍的刃的挺桿的套針或管。

在一實施方式中,醫學機器人可設置為,使器械桿圍繞特別是不變的或特定于周圍環境的套針點運動,該套針點在一實施方式中設置在管中。特別地,醫學機器人、特別是其運動學系統可設置為,使最小侵入的器械沿器械縱軸線的方向線性(translatorisch,平移)運動、特別是以便將該器械(較深地)導入患者或(至少部分地)從其拔出,該器械縱軸線可與管的軸向對準和/或包含套針點。附加地或替代地,醫學機器人、特別是其運動學系統可設置為,最小侵入的器械圍繞器械縱軸線旋轉。附加地或替代地,醫學機器人、特別是其運動學系統可設置為,最小侵入的器械圍繞一個或兩個旋轉軸線旋轉,這些旋轉軸線在一實施方式中至少基本上互相垂直和/或在器械縱軸線上豎立和/或相交于套針點。以該方式,醫學機器人的運動學系統可呈現出末端執行器圍繞套針點的線性的和/或一個、兩個或三個旋轉自由度。

附加地或替代地,末端執行器在一實施方式中具有一個或多個另外的體內的(intrakorporale)自由度,例如一個、兩個或更多個圍繞與套針點間隔的旋轉軸線的旋轉自由度。體內的自由度在本發明中理解為特別是末端執行器相對于器械桿的自由度或運動可能性。

一個或多個這種體內的自由度可在一實施方式中被體外地促動。特別地,可在器械桿上設置單軸的或多軸的驅動器用以促動末端執行器。在一改進方案中,末端執行器與體外的驅動器機械地、特別是通過一個或多個牽引和/或擠壓裝置和/或旋轉軸氣動地、液壓地和/或電地耦接。

器械法蘭通過醫學機器人的被促動的運動學系統可調整地與基部連接。該運動學系統在一實施方式中具有至少六個、特別是至少七個關節。通過具有六個關節的運動學系統,可呈現出器械法蘭的三維位置和三維方向。特別地,圍繞套針點的前述自由度可由六軸的運動學系統呈現出或促動。具有七個或更多個關節的運動學系統是冗余的,并且在一實施方式中有利地可實現呈現出具有不同的姿態或不同的關節姿勢的器械法蘭的同上的三維位置和方向,特別是以便避免相互影響的醫學機器人之間的干擾。

在一實施方式中,運動學系統的一個或多個、特別是所有關節是特別地分別具有圍繞關節或旋轉軸線的旋轉自由度的旋轉關節。在一改進方案中,運動學系統的兩個或更多個、特別是所有的相繼的旋轉或關節軸線互相垂直。因此,提供有利的結構和動力學。在一實施方式中,關節被電地、特別是電動機地促動。

根據本發明的一方面,醫學機器人具有管法蘭用以特別是可松脫地耦接管,在此該管法蘭通過附加的運動的關節組與運動學系統聯系。管法蘭在一實施方式中構造為用于摩擦配合和/或形狀配合地旋轉固定地和/或軸線固定地耦接管。

與自由的或未連接的管相比,與運動學系統聯系的管可在一實施方式中減少最小侵入的器械的不期望的相對運動,特別是支承或安置器械桿。附加地或替代地,手術精度可提高,特別是通過器械和管的彼此精確的定位。附加地或替代地,在導入和/或導出最小侵入的器械和/或使最小侵入的器械運動時可減少患者的負擔。附加地或替代地,當管不必由操作者操縱時,與運動學系統聯系的管可在一實施方式中簡化器械的導入和導出和/或器械更換。因此,在一實施方式中器械更換可有利地單手地實現。

正如前述EP1015068A1的剛性地與運動學系統聯系的管需要運動學系統的最后的關節軸線,該關節軸線與管縱軸線對準,以便在導入或導出器械時通過運動學系統將該管特定于患者地或不變地固定。此外,剩余的運動學系統不再可用于器械的運動,因為剛性地與運動學系統聯系的管因此同時會隨動。相應地,剛性地與運動學系統聯系的管限制運動學系統的結構和應用可能性。

通過附加的運動的關節組,管法蘭或其上耦接的管可反而相對于運動學系統運動,以及因此在一實施方式中在結構中和/或在使用醫學機器人、特別是其運動學系統時可實現較大的柔性。

因此,在一實施方式中關節組具有一個或多個附加的或異于運動學系統的(kinematikfremde)線性的自由度。特別地,關節組可具有沿至少基本上平行于器械法蘭的器械縱軸線方向的方向的線性的自由度。器械法蘭的器械縱軸線方向在本發明中可理解為特別是在該器械法蘭上耦接的最小侵入的器械的縱軸線的方向。在一實施方式中,用于耦接器械的器械法蘭設置在唯一的位置上,使得因此器械縱軸線方向還關于該器械法蘭被固定。

通過這種自由度,器械法蘭和利用該器械法蘭耦接的最小侵入的器械可通過醫學機器人的完整的運動學系統沿器械縱軸線方向調整,這有利地提高該運動學系統的結構和/或使用可能性或變形。

特別地,為此關節組可具有沿至少基本上垂直于運動學系統的距離器械最近的或最后的關節軸線的方向的線性的自由度,該關節軸線特別是可構造為旋轉軸線。在另一實施方式中,關節組的線性的自由度的方向可與運動學系統的距離器械最近的關節軸線、特別是與距離器械最近的旋轉軸線圍成銳角,該銳角優選是至少5°和/或最高45°度。

附加地或替代地,關節組可具有沿至少基本上垂直于器械法蘭的器械縱軸線方向和/或平行于運動學系統的距離器械最近的或最后的關節軸線的方向的線性的自由度。

對一個或多個線性的自由度附加地或替代地,在本發明的一實施方式中關節組具有一個或多個附加的或異于運動學系統的旋轉自由度。特別地,關節組可具有圍繞至少基本上垂直于器械法蘭的器械縱軸線方向的旋轉軸線的旋轉自由度,特別是兩個圍繞至少基本上垂直于器械縱軸線方向的旋轉軸線的旋轉自由度。

通過這種旋轉自由度,在一實施方式中可特別是補償器械縱軸線方向與在管法蘭上耦接的管之間的軸心差。

附加地或替代地,關節組可具有圍繞至少基本上平行于器械法蘭的器械縱軸線方向、特別是與該器械縱軸線方向對準的旋轉軸線的旋轉自由度。特別地,在一實施方式中因此可實現圍繞器械縱軸線方向的運動學系統的重定向,而管沒有對患者施加難以忍受的剪切負擔。

附加地或替代地,關節組可具有圍繞至少基本上垂直于或平行于運動學系統的距離器械最近的或最后的關節、特別是旋轉軸線的旋轉軸線的旋轉自由度,和/或該旋轉軸線垂直于或平行于該關節組的線性的自由度的方向。

為了呈現出線性的自由度,在一實施方式中除運動學系統外關節組還具有至少一個線性的異于運動學系統的或附加的關節,該關節不設置為運動學系統的一部分或不設置在器械法蘭與基部之間。特別地,這種線性的關節可具有、特別地是直線引導部。

特別地,為了呈現出旋轉自由度,在一實施方式中除運動學系統外關節組還具有至少一個異于運動學系統的或附加的旋轉關節,該旋轉關節不設置為運動學系統的一部分或不設置在器械法蘭與基部之間。特別地,這種旋轉關節可具有唯一的旋轉自由度或兩個或三個旋轉自由度、特別地是萬向節。在一實施方式中,通過關節組的兩個或更多個旋轉關節,還可呈現出或是線性的自由度,這些旋轉關節在一實施方式中具有至少基本上平行的旋轉軸線。

在一實施方式中,關節組的關節可為滑動安置的或滾動安置的,以便減少摩擦和/或提高精度和/或最大的承載。

在一實施方式中,關節組的一個或多個關節特別是液壓地、氣動地或電地、特別是電動機地或電磁地可促動或被促動,也就是說這些關節具有促動器(例如電動機)用以使關節運動或調整關節。因此,在一實施方式中管法蘭可主動地相對于運動學系統被調整。

在一實施方式中,末端執行器可通過器械桿的相對于器械的用于耦接到器械法蘭上的耦接部的運動而被促動。于是在一實施方式中,通過被促動的關節組或其相對于運動學系統或其器械法蘭的運動,所耦接的最小侵入的器械的末端執行器可被促動。

附加地或替代地,在一實施方式中關節組的一個或多個關節是被動的,也就是說不具有用于使關節運動的促動器。因此,在一實施方式中可呈現出被動的撓性。在一實施方式中,一個或多個被動的關節被有彈性地束縛,特別是機械地束縛,例如通過彈簧、氣動地和/或液壓地束縛。有彈性地束縛的關節在本發明中被理解為特別是在去掉外部的加載之后自動地試圖復位或復位到松弛的零位的關節。

在一實施方式中,一個或多個主動的和/或被動的、特別是有彈性地束縛的關節是可鎖定的,特別是以便固定關節姿勢。在一實施方式中,關節可以摩擦配合和/或形狀配合地可鎖定,特別是通過可松脫的壓合連接件和/或優選預張緊的止動連接件與一個或多個優選在預張緊的條件下的運動的元件嵌接到凹部中。在一實施方式中,元件可為螺栓或球,該球由彈簧裝置壓入凹部,以便鎖定關節。在另一實施方式中,元件可為有彈性的止動鉤,該止動鉤抓住(hintergreift)底切,以便鎖定關節。

在一實施方式中,至少一個關節可松脫和/或多次地或重復地可鎖定。在一實施方式中,當唯一的預先給定的關節姿勢或多個預先給定的關節姿勢中的一個實現時,可自動地鎖定,例如,通過預張緊的元件在實現關節姿勢時于是嵌接入對準的凹部。通常,在一實施方式中主動的或被動的關節可鎖定在正好一個或多個離散的或無窮多個關節姿勢中。

在一實施方式中,關節組的至少一個關節可手動鎖定和/或該關節的鎖定件可手動松脫。附加地或替代地,關節組的至少一個可鎖定的關節可具有被促動的鎖定件和/或解鎖定件,特別是電動機的或電磁的固定件。因此,在一實施方式中電磁體或電動機可將元件導入凹部和/或從該凹部導出,以便鎖定關節或松脫該關節的鎖定件,也就是說以便解鎖定。

在本發明的一實施方式中,關節組特別是可松脫地與運動學系統的端部肢或器械法蘭連接。因此,在一實施方式中可利用用以預先定位關節組的整個運動學系統。

在另一實施方式中,關節組特別是可松脫地與運動學系統的初始肢或基部連接。因此,在一實施方式中可只提供用以定位器械法蘭的整個運動學系統。

同樣地,關節組可以特別是可松脫地與運動學系統的中間肢連接,該中間肢將運動學系統的兩個關節彼此連接。因此,提供用以共同地預先定位器械和管法蘭的運動學系統的一部分,用以定位器械和管法蘭或使器械和管法蘭相對于彼此運動的運動學系統的另一部分。

在一實施方式中,管法蘭由關節組至少基本上進行重量補償。在這方面特別是理解為,管法蘭和與其連接的關節組的重力至少不完全地作用于管法蘭以及因此通過所耦接的管不利地支承在患者上。

在一實施方式中,管法蘭可由關節組被動地進行重量補償,特別是由相應的有彈性地束縛的被動的關節。附加地或替代地,管法蘭可由關節組主動地進行重量補償,特別是由相應的被促動的主動的關節。

在一實施方式中,關節組的一個或多個關節具有測量裝置、特別是傳感器用以檢測作用于該關節的力或在該關節中起作用的力,在本發明中為了緊湊地表述,非平行的力偶、即轉矩還一概而論地稱為力,也就是該測量裝置特別是還可檢測轉矩。通過檢測關節組中的力,可檢測關節組的和/或由此聯系的醫學機器人的和/或管的運動學系統的以及由此患者的過度的負擔。醫學機器人、特別是其關節組可對此相應地反應,例如下垂。特別地,可借助這種測量裝置來實現前述主動的重量補償。

根據本發明的另一方面,該另一方面可與前述方面組合,器械法蘭的器械縱軸線方向與運動學系統的距離器械最近的或最后的構成旋轉軸線的關節軸線相交成角。在一實施方式中,該角是至少+5°或-5°、特別是至少+15°或-15°、和/或最高+85°或-85°、特別是最高+75°或-75°。在一實施方式中,器械縱軸線方向和關節軸線可相交于管法蘭的套針點。

因此,在一實施方式中,最小侵入的器械的圍繞套針點的旋轉自由度可基本上只通過運動學系統的最后的關節軸線呈現,另一旋轉軸線通過運動學系統的平面運動呈現。附加地或替代地,可通過該方面提供緊湊的運動學系統、特別是器械連接,特別是與EP1015068A1的構造相比。

在一實施方式中,運動學系統和/或關節組具有所謂的鏈結構,在該鏈結構中每個關節與正好一個前關節和最多一個后關節直接連接。在一實施方式中,運動學系統和關節組一起可相應地構成樹狀結構。特別地,關節組可在運動學系統的初始肢、中間肢或端部肢上分岔。因此,可特別地改進醫學機器人的控制。

在一實施方式中,關節組具有正好一個、正好兩個或正好三個關節:通過唯一的關節可在一實施方式中在非常緊湊的構造中實現明確規定的、簡單的運動性、特別是沿預先給定的方向的撓性。兩個或三個關節可在繼續地緊湊的構造中促成管法蘭相對于運動學系統的足夠的調整可能性或運動可能性。

在一實施方式中,關節組具有無菌的蓋,該蓋完全地或部分地覆蓋該關節組。特別地,這可在被促動的關節組中是適宜的,該關節組的促動器或關節驅動器不或僅有條件地可滅菌。在一實施方式中,無菌的蓋可附加地還完全地或部分地覆蓋運動學系統。

附圖說明

由從屬權利要求和實施例中得出另外的優點和特征。為此,部分地示意地示出:

圖1為根據本發明的一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備;

圖2為根據本發明的另一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備;

圖3為根據本發明的另一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備;

圖4為根據本發明的一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備;

具體實施方式

圖1示出了根據本發明的一實施方式的具有醫學機器人10的醫學機器人設備。

醫學機器人10具有不活動的或特定于周圍環境的基部11.0和器械法蘭12,最小侵入的器械20耦接到該器械法蘭上。最小侵入的器械20具有帶有末端執行器23的器械桿22,該末端執行器設置為用以導入患者(未示出)并且在實施例中示例性地構造為剪刀。

在實施例中,末端執行器23示例性地具有兩個相對于器械桿22的體內的自由度(剪刀的刀鋒的回轉運動),也就是說圍繞與套針點T(參看圖4)間隔的旋轉軸線的旋轉自由度。為了促動該自由度,驅動器21設置在器械桿22上并且與末端執行器23機械地、例如通過牽引繩和/或牽引桿/推桿和/或旋轉軸耦接。

在實施例中,器械20與其驅動器21一起在器械法蘭12上耦接,在一未示出的變型中該器械還可與其器械桿22一起、特別是用于驅動器21的遠離末端執行器的殼體一起在器械法蘭12上耦接。

器械法蘭12通過醫學機器人10的被促動的運動學系統可調整地與基部11.0連接。運動學系統具有七個旋轉關節11.1-11.7,這些旋轉關節分別由電動機促動或可調整。運動學系統的所有的相繼的旋轉或關節軸線分別處于互相垂直。

設置了管3.2,以便將末端執行器和器械桿22的一部分導入患者。

醫學機器人10設置為,使器械桿22圍繞不變的或特定于周圍環境的套針點T(參看圖4)運動,該套針點設置在管3.2中。特別地,醫學機器人10可通過調整其運動學系統的關節11.1-11.7來使最小侵入的器械20沿與管3.2的軸向對準并且包含套針點T的器械縱軸線(在圖1中是豎直的)的方向線性運動,特別是以便將該最小侵入的器械(較深地)導入患者或(至少部分地)從其拔出。附加地,醫學機器人10可通過調整其運動學系統的關節11.1-11.7來使最小侵入的器械圍繞器械縱軸線旋轉(參看圖4中的)并且圍繞兩個另外的旋轉軸線旋轉(參看圖4中的,),這些旋轉軸線互相垂直并且在器械縱軸線上豎立并且相交于套針點T。

以該方式,旋轉關節11.1-11.7提供末端執行器23的線性的并且圍繞套針點T的三個旋轉自由度。對于該套針點,包括兩個前述體內的自由度,即,由驅動器21體外促動的剪刀鋒的回轉運動。

醫學機器人10具有用于可松脫地耦接管3.2的管法蘭3.1。該管法蘭3.1通過附加的運動的關節組30與運動學系統聯系。

在圖1的實施例中,關節組30具有呈直線引導部32形式的被動的線性的關節。附加地,關節組具有帶有呈萬向節31形式的三個正交的旋轉自由度的附加的被動的旋轉關節。萬向節31的內環構成管法蘭3.1,管3.2例如摩擦配合地耦接在該管法蘭上。

由此,關節組30具有沿一方向的附加的、異于運動學系統的線性的自由度,該自由度平行于器械法蘭12的器械縱軸線方向(在圖1中是豎直的)并且垂直于運動學系統的距離器械最近的或最后的關節11.7的旋轉軸線。在一未示出的變型中,還可通過兩個或更多個旋轉關節呈現出一個或多個線性的自由度,正如這特別是隨后關于圖3的旋轉關節35、37來說明的。

除該線性的自由度外,關節組通過萬向節31具有附加的旋轉自由度,更確切地說兩個圍繞垂直于器械縱軸線方向并且彼此垂直的旋轉軸線的旋轉自由度,以及圍繞與器械法蘭12的器械縱軸線方向對準的旋轉軸線的旋轉自由度。該旋轉軸線垂直于距離器械最近的關節11.7的旋轉軸線并且平行于關節組的線性的自由度的方向,而另外的兩個旋轉軸線垂直于或平行于關節11.7的旋轉軸線并且垂直于該線性的自由度。在一變型中,代替萬向節31可設置僅具有一個圍繞器械桿22的縱軸線的旋轉自由度的旋轉關節,特別是以便可實現機器人10的重定向,而不改變末端執行器23的方位和方向。特別地,為了平衡公差,旋轉關節可具有一個或兩個附加的旋轉自由度,特別是如前所述構造為萬向節31。

通過該運動的關節組30,可利用醫學機器人10的完整的運動學系統11.1-11.7用以使器械20運動。因此,例如冗余的運動學系統可通過相反地扭轉關節11.2、11.4和11.6使圖1中的末端執行器豎直地行駛,特別是在關節11.7不運動時。具有所耦接的管3.2的管法蘭3.1在此被動地下垂。同樣地,冗余的運動學系統可重定向,特別是圍繞器械縱軸線方向。在此,通過被動的萬向節31,管3.2在患者中有利地極小程度地加載。

被動的關節31、32被有彈性地束縛,在實施例中通過恒定力彈簧(未示出)機械地束縛。由此,管法蘭3.1被動地進行重量補償。

至少直線引導部32摩擦配合地和/或形狀配合地在一個或多個、特別是無窮多個關節姿勢可鎖定,例如通過可松脫的壓合連接件或預張緊的止動連接件(未示出)??墑侄?或通過電動機的或電磁的固定來實現鎖定和/或松脫鎖定。

圖1的關節組30可松脫地與運動學系統的端部肢或者說器械法蘭12連接。因此,在一實施方式中可利用整個運動學系統用以預先定位關節組。

圖2示出了根據本發明的另一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備。與其他的實施方式一致的元件由相同的附圖標記表示,使得參考其描述并且下面僅探討不同。

圖2的實施方式的關節組30在被動的直線引導部32與運動學系統的端部肢12之間具有呈被促動的伸縮缸33形式的主動的線性的關節。因此,關節組(在伸縮缸縮回時)可較緊湊地擠在一起。附加地或替代地,可通過伸縮缸33實現對關節組的或管法蘭3.1的和在其上所耦接的管3.2的主動的重量補償。圖2或圖3的被動的直線引導部32和/或主動的伸縮缸33可分別構造為一級或多級的,在此一個級可具有兩個交錯地可推移的部分。因此,例如兩級的直線引導部或兩級的伸縮缸可具有三個同心的、至少部分地交錯地可推移的套。除交錯地可推移的部分外附加地或替代地,直線引導部或伸縮缸還可具有剪刀驅動器或多個一連串的旋轉關節,正如這些旋轉關節特別是在下面關于圖3的旋轉關節35、37被說明。在一替代的實施方式中,關節組僅具有一個、特別是三部分的被促動的伸縮缸,在圖2中例如32+33。就此而言,圖2同樣地示出了具有被動的直線引導部32和被促動的伸縮缸33的實施方式,并且替代地在一個圖中還示出了具有被促動的、三部分的或兩級的伸縮缸32+33的實施方式。

圖3示出了根據本發明的另一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備。與其他的實施方式一致的元件由相同的附圖標記表示,使得參考其描述并且下面僅探討不同。

圖3的實施方式的關節組30在運動學系統的中間肢上在運動學系統的關節11.5與11.6之間可松脫地固定在其上。該關節組不具有線性的關節。代替地,特別是平行于器械縱軸線方向(在圖3中是豎直的)的前述線性的自由度由關節組的兩個平行的旋轉關節35、37呈現出。這些旋轉關節可在一改進方案中運動學系統地被耦接,以便利用唯一的驅動器促動線性的自由度。特別地,為了可利用運動學系統的用于使器械20運動的最后的旋轉關節11.7,在關節組的平行的旋轉關節35、37之間設置旋轉關節36,該旋轉關節36的旋轉軸線處于與旋轉關節35、37的旋轉軸線垂直。

關節組的旋轉關節35-37由電動機(未示出)促動。因此,一方面管法蘭3.1可由關節組進行主動地重量補償,如前關于圖2所述。

此外,管法蘭3.1可主動地相對于運動學系統11.1-11.7被調整。這可被充分利用,以便促動末端執行器23:人們想象例如兩個剪刀鋒與管3.2耦接,管3.2通過關節組20而相對于器械法蘭12的運動引起剪刀鋒相對于器械桿22的運動。

圖4示出了根據本發明的另一實施方式的具有醫學機器人的醫學機器人設備。與其他的實施方式一致的元件由相同的附圖標記表示,使得參考其描述并且下面僅探討不同。

在該實施方式中,管3.2可為自由的或耦接在管法蘭上(圖4未示出)。器械法蘭12的或在該器械法蘭上所耦接的器械20的器械縱軸線方向,與距離器械最近的或最后的旋轉關節11.7的關節軸線A相交于管3.2的套針點T成角α,該角在實施例中為大約30°。

因此,最小侵入的器械20的圍繞套針點的旋轉自由度可基本上由運動學系統的最后的關節軸線11.7呈現出,另外的旋轉自由度由運動學系統11.1-11.7的平面運動呈現出。附加地,通過該偏斜來提供較緊湊的運動學系統、特別是器械連接。

在一些實施例中,運動學系統11.1-11.7和關節組3.1-3.4分別具有鏈結構,運動學系統和關節組一起構成相應的樹狀結構。

附圖標記列表

10醫學機器人

11.0基部

11.1-11.7被促動的旋轉關節(運動學系統)

12器械法蘭,端部肢

20最小侵入的器械

21驅動器

22器械桿

23剪刀(末端執行器)

3.1管法蘭

3.2管

30關節組

31萬向節

32直線引導部(被動的線性的關節)

33伸縮缸(主動的線性的關節)

35-37主動的旋轉關節(關節組)

T套針點

A關節軸線

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醫學 機器人
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