机器人手术系统技术方案

本发明专利技术涉及一种机器人手术系统，其包括：承载柱；多个操纵器臂；吊杆，吊杆在其一个端部上与承载柱连接并且在其另一端部上具有用于将操纵器臂与对应于操纵器臂的数量的、多个针对操纵器臂(9)的联接装置联接的机构。根据相应的操纵器臂在吊杆上的位置，将第一部分数量的操纵器臂经由具有第一联接机构的第一联接装置与吊杆连接，将第二部分数量的操纵器臂经由具有第二联接机构的第二连接装置与吊杆连接，第一联接机构由第一转动铰接件构成，以及第二联接机构由第二转动铰接件、第三转动铰接件和传动件构成，第二转动铰接件和第三转动铰接件具有彼此平行而置的旋转轴线，并且借助传动件在沿着旋转轴线的方向上以及在垂直于旋转轴线的方向上彼此间隔开。

Robot Surgical System

The invention relates to a robotic surgical system, which comprises a bearing column, a plurality of manipulator arms, a hanger rod connected with a bearing column at one end and a plurality of connecting devices for connecting the manipulator arm (9) with the corresponding number of manipulator arms at the other end. According to the position of the corresponding manipulator arm on the suspender, the first number of manipulator arms is connected to the suspender through the first connecting device with the first connecting mechanism, and the second number of manipulator arms is connected to the suspender through the second connecting device with the second connecting mechanism. The first connecting mechanism is composed of the first rotating articulator, and the second connecting mechanism is composed of the second rotating articulator. The second rotating hinge and the third rotating hinge have parallel rotating axes with each other, and are separated from each other in the direction along the rotating axes and in the direction perpendicular to the rotating axes by means of the transmission.

【技术实现步骤摘要】
机器人手术系统
本专利技术涉及一种机器人手术系统。这种手术系统包括选择性高度可调节的承载柱、多个操纵器臂和一个吊杆，该吊杆在其一端连接到承载柱，并且在其另一端具有用于联接操纵器臂的装置。机器人手术系统还包括用于控制机器人手术系统的控制装置，特别是用于在手术之前预先定位操纵器臂。
技术介绍
在机器人手术系统中，手术人员、外科医生操纵一个或多个由机器人控制的、保持器械的臂，以便执行手术的各个步骤。外科医生通过操纵控制台或通过借助适当联接机构的相应运动来控制系统的操纵器臂，联接机构将外科医生的手的运动转换成相应器械的运动。操纵器臂是多部件系统，其中，各个部件通过铰接件彼此连接。一部分部件用于将操纵器臂相对于同一机器人系统的其他操纵器臂定位，使得操纵器臂不会相互阻碍。这部分部件也称为调整装置。所描述的定位在手术之前实现，因此也称为预定位。另一部分部件的用于将工具在物体上定位和引导，也就是例如将外科器械或内窥镜定位在患者的组织罩中的开口的区域中。这部分部件也称为器械载体设备。臂部件在运动学意义上作为开放式运动链彼此连接，因为在最后的部件上设置的不是另一个铰接件，而是工具。所有其他部件以链的方式借助铰接件彼此连接。在没有保持器械的链条末端上，链条通过联接装置连接到载体装置，也包括承载柱和吊杆。载体装置尤其用于保持各个操纵器臂，但是用于向操纵器臂供电并控制操纵器臂的电线也在其中被引导。器械载体装置本身与器械一起在要保持无菌的区域中操作，在其上不允许暴露线路。操纵器臂单独得到操控，但是连接到共同的载体装置，使得外科医生或医疗助理也继续容易接近被治疗的患者。由于臂的质量，如果载体装置支承在地面上的话，则载体装置的尺寸必须相应较大，以便针对操纵器臂产生足够的对重。另一方面，外科手术系统也应保持尽可能紧凑，以便例如当外科手术系统必须移动时，保证对患者的良好可接近性和外科手术系统的容易操作。为了使手术系统的操纵器臂的最大可移动性成为可能，操纵器臂理想地应该彼此独立地悬挂，然而，这在实践中太复杂并且带来其他缺点。例如，四个操纵器臂可以布置在手术台上的固定位置。然而，这使得人员难以接近患者。因此，在实践中总是使用将大多是四个操纵器臂共同悬挂的方式，但是在某些情况下，这可能导致操纵器臂彼此阻碍，或者不能像所希望的最佳地执行治疗的情况那样调整。在现有技术中，对于操纵器臂的悬挂，已知各种装置，即实现了以不同方式连接操纵器臂的装置。在具有四个操纵器臂的DE102013004459A1中公开的手术系统中，操纵器臂通过相同的联接装置连接到具有T形或横向载体式结构的吊杆，并且可以绕横向载体的纵向轴线枢转。横向载体本身具有铰接件，该铰接件允许相对于横向载体的纵向轴线倾斜大约30°。然而，这可能会导致手术过程中手臂之间的碰撞。形成运动链的封闭端的操纵器臂部件总是在与载体装置的联接点的区域中，关于横向载体的纵向轴线沿着该纵向轴线均匀地间隔开。US6,837,883B2描述了一种机器人手术系统，其中四个操纵器臂分别安装到立方柱的四个侧面，这些臂可单独调节高度。因此，这里的四个臂不固定在共同的吊杆上，而是单独地固定在承载柱上，臂可以单独地调节高度。因此，承载柱整体上不需要高度可调节。在此，后臂具有另一臂分段，以便补偿与患者的更大距离。为了能够实现预定位的功能，臂分段必须相对较长，因此整个装置非常笨重，这使得难以操作。在US2014/0052153A1中描述了另一种机器人手术系统。这里的承载柱是高度可调节的，沿水平伸出的吊杆安装在承载柱上，并且以其一侧与承载柱固定连接，例如US2014/0052153A1的图8中所示。所谓的定向平台布置在吊杆的自由侧上。在定向平台上，沿水平方向、确切来讲在平台的平面中伸出地布置有四个臂吊杆，其可以在平面中个别枢转并且能够在长度方面匹配。另外，定向平台本身也可绕竖向旋转轴旋转。最后，机器人手术系统的操纵器臂固定在臂吊杆的自由端部上，其中，连接到相应臂吊杆的第一臂部件以其纵向轴线在竖直方向上定向并围绕纵向轴线能够旋转地连接到臂吊杆。此外，定向平台相对于水平基本平面可倾斜，这导致刚刚描述的旋转轴、臂吊杆、定向和臂方向的位置变化。尽管这种结构提供了许多调整可能性，但它以非常复杂的方式构造，这首先需要技术上复杂且昂贵的生产，其次由于许多可能的设置而需要操作者长的熟悉期。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，开发一种开头所述类型的机器人手术系统，使得通过用于操纵器臂的、尽可能简单地设计的联接装置，仍实现针对臂的足够大的运动自由度，其不妨碍外科医生并防止在手术过程中发生碰撞。在此，该系统尽可能紧凑地构建，从而使得它在使用中需要很小的空间。该目的是针对开头所述类型的机器人手术系统以如下方式实现，使得根据相应的操纵器臂在吊杆上的位置，将第一部分数量的操纵器臂经由具有第一联接机构的第一联接装置连接到吊杆，将第二部分数量的操纵器臂经由具有第二联接机构的第二连接装置连接到吊杆。因此，不同的操纵器臂可以通过不同的联接装置联接到吊杆。在此，根据相应的操纵器臂在吊杆上的位置来实现在每种情况下使用的联接装置的选择。通过不对所有操纵器臂使用相同的连接装置(如现有技术中的情况)，获得了更大的灵活性。然而，由于联接装置被限制在相对小的安装空间中，因为它们都连接到吊杆上，这种灵活性的增加不以牺牲紧凑性为代价。这里的联接装置接在吊杆与操纵器臂之间，也就是连接吊杆和操纵器臂。在此，第一联接装置中的第一联接机构由第一转动铰接件构成。在紧凑型制造方案中，在吊杆与通过第一联接装置联接到其上的操纵器臂之间，存在垂直于第一转动铰接件的旋转轴线的滑动平面，但是间距也可以更大，使得吊杆的结构尽可能少地阻碍操纵器臂的运动。第二联接机构包括第二转动铰接件、第三转动铰接件和传动件，传动件将第二和第三转动铰接件彼此连接。第二转动铰接件和第三转动铰接件的旋转轴线彼此平行而置，而且借助于传动件，两个旋转轴线之间的间距一方面与其垂直地产生，即借助于传动件，第二和第三转动铰接件的旋转轴线进而还有两个转动铰接件在垂直于旋转轴线的方向上彼此间隔开。另一方面，通过传动件也实现了，转动铰接件在沿着旋转轴线的方向上产生间距，即，通过传动件，两个转动铰接件也在沿着旋转轴线的方向上彼此间隔开。第二转动铰接件将吊杆连接到传动件，第三转动铰接件将传动件连接到操纵器臂。两个转动铰接件沿着平行于旋转轴线的方向相对于彼此的偏移由传动件产生，从而使得围绕第二和第三转动铰接件的旋转可以彼此独立地实现并且在特别是原则上不受彼此影响。在设计为铰链的两个转动铰接件的情况下，传动件精确地定位在其间，使得原则上围绕两个铰接件的旋转不会相互阻碍。然而，在实践中，运动自由度受到吊杆尺寸和其他操纵器臂的限制。然而，由传动件产生的二和第三转动铰接件相对于彼此的垂直偏移是重要的，从而使得安装在传动件的操纵器臂尽可能地获得运动自由度。第二联接机构的传动件例如可以设计成例如棒状或板状体。其有利地具有彼此对置的两个侧面，这两个侧面沿着第二或第三转动铰接件的旋转轴线间隔开；所述侧面在不对普适性构成限制的情况下，也称为上下两侧。第二和第三转动铰接件的旋转轴线也穿过传动件延伸并分别贯穿上侧和下侧。在此，两个旋转轴之间的间距应该适当地选择为尽可能大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人手术系统，包括：承载柱(2)；多个操纵器臂(9)；吊杆(3)，吊杆在其一个端部上与承载柱(2)连接并且在其另一端部上具有用于将操纵器臂(9)与对应于操纵器臂(9)的数量的、多个针对操纵器臂(9)的联接装置相联接的机构；以及控制装置(19)，用于控制机器人手术系统，其特征在于，根据相应的操纵器臂(9)在吊杆(3)上的位置，将第一部分数量的操纵器臂(9)经由具有第一联接机构的第一联接装置与吊杆(3)连接，将第二部分数量的操纵器臂(9)经由具有第二联接机构的第二连接装置与吊杆(3)连接，第一联接机构由第一转动铰接件(5)构成，以及第二联接机构由第二转动铰接件(6)、第三转动铰接件(7)和将第二转动铰接件(6)与第三转动铰接件(7)连接的传动件(8)构成，其中，第二转动铰接件(6)和第三转动铰接件(7)具有彼此平行而置的旋转轴线，并且借助传动件(8)在沿着旋转轴线的方向上以及在垂直于旋转轴线的方向上彼此间隔开。

【技术特征摘要】
2017.08.09 DE 102017118126.11.一种机器人手术系统，包括：承载柱(2)；多个操纵器臂(9)；吊杆(3)，吊杆在其一个端部上与承载柱(2)连接并且在其另一端部上具有用于将操纵器臂(9)与对应于操纵器臂(9)的数量的、多个针对操纵器臂(9)的联接装置相联接的机构；以及控制装置(19)，用于控制机器人手术系统，其特征在于，根据相应的操纵器臂(9)在吊杆(3)上的位置，将第一部分数量的操纵器臂(9)经由具有第一联接机构的第一联接装置与吊杆(3)连接，将第二部分数量的操纵器臂(9)经由具有第二联接机构的第二连接装置与吊杆(3)连接，第一联接机构由第一转动铰接件(5)构成，以及第二联接机构由第二转动铰接件(6)、第三转动铰接件(7)和将第二转动铰接件(6)与第三转动铰接件(7)连接的传动件(8)构成，其中，第二转动铰接件(6)和第三转动铰接件(7)具有彼此平行而置的旋转轴线，并且借助传动件(8)在沿着旋转轴线的方向上以及在垂直于旋转轴线的方向上彼此间隔开。2.根据权利要求1所述的机器人手术系统，其特征在于，第二联接机构的传动件(8)具有两个彼此对置的侧面，这两个侧面沿第二转动铰接件(6)和第三转动铰接件(7)的旋转轴线彼此间隔开，第二转动铰接件(6)在两个彼此对置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林德尔·希勒，托比亚斯·卢卡什，里卡多·A·陶罗，克里斯蒂安·特罗默，
申请(专利权)人：阿瓦特拉医学有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE