具有工具的機器人的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種具有工具、特別是手術器械的機器人，該工具包括具有遠端側關 節組的桿，該關節組具有至少一個自由度，該關節組可W被收納在保護罩中，本發明還設及 一種相應的保護罩W及一種用于操縱運種機器人的工具的方法。
【背景技術】
[0002] 在微創機器人外科手術中，是由一個或多個機器人分別引導手術器械，手術器械 的桿通過自然的或人為的入口、尤其是套針套筒部分地伸入患者體內。為了在該處獲得不 僅=個圍繞入口點的轉動自由度，而且一個沿插入方向的平移自由度，桿具有遠端側關節 組，該關節組具有一個或多個在近端側致動的自由度，通過運些自由度可W附加地在患者 體內操縱末端執行器，例如打開和閉合錯子，和/或對末端執行器進行調整，例如樞轉。在 體內使用手術器械之前或之后，特別是在繁忙的手術操作過程可能會造成機器人引導的末 端執行器和遠端側關節組接觸到周圍環境。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是改進用于引導工具、特別是手術器械的機器人的運行。
[0004] 本發明的目的通過具有如權利要求1所述特征的機器人來實現。權利要求12要 求保護一種用于運種機器人工具的保護罩，權利要求13要求保護一種用于操縱運種工具 的方法。優選的擴展方案設及從屬權利要求。
[0005] 根據本發明的一個方面，在一種實施方式中，機器人在機器人基座和工具法蘭之 間具有運動機構，該運動機構具有至少六個、優選至少屯個自由度，特別是轉動自由度，優 選在工具法蘭上可松脫地固定有受機器人引導的工具、特別是手術器械。工具或器械具有 優選為中空的桿，在一種實施方式中，桿至少基本上被設計為管狀的，并優選具有至少部分 為圓形的和/或至少部分為直的、特別是多邊形的外輪廓。附加地或替代地，桿可W通過較 接被分開和/或具有一個或多個靈活的部分。
[0006] 桿在遠端側的桿端部上具有遠端側關節組，該關節組具有一個或多個優選在近端 側致動的自由度，特別是具有至少一個用于相對于桿（縱）軸線樞轉的轉動自由度，至少一 個平移自由度和/或至少一個用于操控、尤其是打開、閉合和/或調整工具桿的末端執行器 的功能自由度。附加地或替代地，遠端側的桿端部還可W具有一個或多個靈活的部分，在一 種擴展方案中，運些部分特別可W在近端側被致動，尤其是彎曲，W體現自由度，尤其是使 末端執行器運動。在本發明中，運種有彈性的或分開的關節也被稱為遠端側關節組的關節。 相應地，遠端側關節組的自由度特別可W是剛性體自由度和/或有彈性的自由度，例如靈 活的部分或區段的彎曲（Abwinklung)。末端執行器可W由一個部分構成，特別是解剖刀、針 等，或由多部分組成，尤其是剪刀、夾具、錯子。末端執行器可W具有用于接收和/或發出特 別是氣態和/或液態的流體和/或電磁福射的開口，尤其是吸入器、注射噴嘴或者相機或激 光器的鏡頭。在本發明中，遠端側特別是指遠離機器人的桿端部，從機器人去往該端部、尤 其是末端執行器或經由其離開的方向，或者特別是相對于近端側或靠近機器人的位置來說 遠離機器人的位置。相應地，近端側特別是指靠近機器人的桿端部，從末端執行器去往機器 人或經由機器人離開的方向，或者特別是相對于遠端側或遠離機器人的位置來說靠近機器 人的位置。在一種實施方式中，桿被設置或設計用于通過自然的或人為的入口、尤其是套針 套筒部分地插入患者體內，和/或桿具有近端側驅動器，用于使遠端側關節組的至少一個、 優選所有的自由度致動。除了遠端側關節組的一個或多個自由度之外，桿還可W具有更多 的自由度，特別是遠端側或近端側的自由度。相應地，遠端側關節組特別是指位于桿管和與 其較接的末端執行器之間的一個或多個遠端側關節的組。
[0007] 根據本發明的一個方面，保護罩被可移動地、特別是可引導地設置在桿上，并且在 該桿上能夠從遠端側位置移動到近端側位置，在此，保護罩在遠端側位置上收納關節組，優 選呈套狀或籠狀地至少基本上包圍關節組的外輪廓表面，并且當保護罩處于近端側位置 時，關節組在遠端側從保護罩中伸出，特別是完全地伸出。在一種實施方式中，保護罩在遠 端側位置上附加地還至少基本上包圍末端執行器。相應地，根據一個方面，在插入工具之 前，尤其是在將末端執行器導入患者體內之前，保護罩在工具的桿上被從遠端側位置移動 到近端側位置。在一種擴展方案中，運可W由機器人自身來實現，特別是通過保護罩與套 筒、尤其是套針套筒的連接或接觸來實現。機器人特別是可W將工具的定位在遠端側的保 護罩安裝在套針套筒上，并通過在近端側推入工具桿使保護罩在桿上移動。在一種實施方 式中，在插入工具之后，優選保護罩自動在工具的桿上從近端側位置移動回遠端側位置。為 此，在一種實施方式中，特別可W使保護罩沿遠端側方向被預緊。
[0008] 在一種實施方式中，機器人具有套筒、特別是套針套筒，該套筒優選能夠可松脫地 與保護罩連接或被可松脫地與保護罩連接。在一種實施方式中，套筒與保護罩可形狀配合 地連接或被形狀配合地連接。特別是保護罩和套筒可W具有優選居中的導向部。在一種實 施方式中，保護罩在遠端側端面上具有優選為錐形的外輪廓，而套筒在近端側端面上具有 相對于該外輪廓至少基本上互補的內輪廓。同樣，套體可W在近端側端面上具有優選為錐 形的外輪廓，而保護罩在遠端側端面上具有相對于該外輪廓至少基本上互補的內輪廓。附 加地或替代地，導向部可W關于桿的縱軸線是對稱或非對稱的，W便能夠實現或排除保護 罩與套筒沿彼此相對扭轉的方向連接。在一種實施方式中，套筒和保護罩可W抗扭地連接， 在另一種實施方式中能夠可轉動地連接。
[0009] 附加地或替代地，套筒和保護罩可力配合地連接或被力配合地連接。在一種實施 方式中，在保護罩上、特別是在保護罩的遠端側端部上和/或在套筒上、特別是在套筒的近 端側端部上設有包括一個或多個永磁體和/或電磁體的磁體組，W使套筒和保護罩磁性 地、特別是可控地彼此連接。附加地或替代地，套筒和保護罩可摩擦配合地連接或被摩擦配 合地連接。
[0010] 在一種實施方式中，保護罩在遠端側具有蓋，當蓋閉合時，其沿遠端側方向覆蓋末 端執行器。遠端側的蓋可W被設計為，能夠特別是可翻轉地打開和關閉。為此，該遠端側 的蓋可W具有一個或多個可轉動和/或可推拉的活口，在一種擴展方案中，運些活口可W 向外或離開桿軸線和/或向內或朝向桿軸線地樞轉，或者被相對于桿軸線平行和/或橫向 可移動地支承。附加地或替代地，遠端側的蓋可W具有一個或多個區段，在一種擴展方案 中，運些區段可W向外和/或向內彈性地變形。運些區段可W在材料較薄處或膜較接處 (Filmscharnieren)作為整體或作為活口來樞轉。附加地或替代地，運些區段自身可W有 彈性地變形。優選運些區段通過材料較薄處或連續的裂口而彼此分開。相應地，遠端側的 蓋特別可W通過使保護罩沿近端側方向移動而由末端執行器打開。蓋能可翻轉地被打開和 閉合，特別是當保護罩在此被帶入遠端側位置時，有彈性地并被翻折的活口或區段可W自 動地再次閉合。附加地或替代地，末端執行器還可W特別是通過將蓋沿著材料較薄處分開 成多個區段而使蓋被分開地打開，在此，在一種擴展方案中，運些區段還可W再次彈性地復 位。在一種實施方式中，蓋被可松脫地、特別是可松脫并可再固定地可固定在保護罩上或被 固定在保護罩上。
[0011] 在一種實施方式中，特別是為了避免遠端側的關節組會意外地暴露，保護罩可W 被鎖定在遠端側位置上。附加地或替代地，特別是為了避免遠端側關節組被意外地收納，和 /或為了避免在遠端側已被預緊的保護罩對套筒、特別是套針套筒的加載，和/或為了改進 對器械的清洗，保護罩可W相同的或其他的方式被鎖定在近端側位置上。附加地或替代地， 保護罩可W相同的或其他的方式被鎖定在遠端側位置與近端側位置之間的一個或多個離 散的中間位置上或者連續的或者說任意的中間位置上。
[0012] 在一種擴展方案中，保護罩可松脫地在遠端側位置、近端側位置和/或至少一個 中間位置上可被鎖定或被鎖定。運可W特別是形狀配合地實現，特別是通過使保護罩在桿 上W近似于卡口鎖緊的方式扭轉或者通過卡槽鎖緊來實現，在該卡槽鎖緊中，保護罩或桿 上的一個或多個鉤子緊抓在相應的桿或保護罩上的側凹部中。附加地或替代地，保護罩力 配合地、特別是摩擦配合