具有工具的机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种具有工具、特别是手术器械的机器人，该工具包括具有远端侧关 节组的杆，该关节组具有至少一个自由度，该关节组可W被收纳在保护罩中，本发明还设及 一种相应的保护罩W及一种用于操纵运种机器人的工具的方法。
【背景技术】
[0002] 在微创机器人外科手术中，是由一个或多个机器人分别引导手术器械，手术器械 的杆通过自然的或人为的入口、尤其是套针套筒部分地伸入患者体内。为了在该处获得不 仅=个围绕入口点的转动自由度，而且一个沿插入方向的平移自由度，杆具有远端侧关节 组，该关节组具有一个或多个在近端侧致动的自由度，通过运些自由度可W附加地在患者 体内操纵末端执行器，例如打开和闭合错子，和/或对末端执行器进行调整，例如枢转。在 体内使用手术器械之前或之后，特别是在繁忙的手术操作过程可能会造成机器人引导的末 端执行器和远端侧关节组接触到周围环境。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是改进用于引导工具、特别是手术器械的机器人的运行。
[0004] 本发明的目的通过具有如权利要求1所述特征的机器人来实现。权利要求12要 求保护一种用于运种机器人工具的保护罩，权利要求13要求保护一种用于操纵运种工具 的方法。优选的扩展方案设及从属权利要求。
[0005] 根据本发明的一个方面，在一种实施方式中，机器人在机器人基座和工具法兰之 间具有运动机构，该运动机构具有至少六个、优选至少屯个自由度，特别是转动自由度，优 选在工具法兰上可松脱地固定有受机器人引导的工具、特别是手术器械。工具或器械具有 优选为中空的杆，在一种实施方式中，杆至少基本上被设计为管状的，并优选具有至少部分 为圆形的和/或至少部分为直的、特别是多边形的外轮廓。附加地或替代地，杆可W通过较 接被分开和/或具有一个或多个灵活的部分。
[0006] 杆在远端侧的杆端部上具有远端侧关节组，该关节组具有一个或多个优选在近端 侧致动的自由度，特别是具有至少一个用于相对于杆（纵）轴线枢转的转动自由度，至少一 个平移自由度和/或至少一个用于操控、尤其是打开、闭合和/或调整工具杆的末端执行器 的功能自由度。附加地或替代地，远端侧的杆端部还可W具有一个或多个灵活的部分，在一 种扩展方案中，运些部分特别可W在近端侧被致动，尤其是弯曲，W体现自由度，尤其是使 末端执行器运动。在本发明中，运种有弹性的或分开的关节也被称为远端侧关节组的关节。 相应地，远端侧关节组的自由度特别可W是刚性体自由度和/或有弹性的自由度，例如灵 活的部分或区段的弯曲（Abwinklung)。末端执行器可W由一个部分构成，特别是解剖刀、针 等，或由多部分组成，尤其是剪刀、夹具、错子。末端执行器可W具有用于接收和/或发出特 别是气态和/或液态的流体和/或电磁福射的开口，尤其是吸入器、注射喷嘴或者相机或激 光器的镜头。在本发明中，远端侧特别是指远离机器人的杆端部，从机器人去往该端部、尤 其是末端执行器或经由其离开的方向，或者特别是相对于近端侧或靠近机器人的位置来说 远离机器人的位置。相应地，近端侧特别是指靠近机器人的杆端部，从末端执行器去往机器 人或经由机器人离开的方向，或者特别是相对于远端侧或远离机器人的位置来说靠近机器 人的位置。在一种实施方式中，杆被设置或设计用于通过自然的或人为的入口、尤其是套针 套筒部分地插入患者体内，和/或杆具有近端侧驱动器，用于使远端侧关节组的至少一个、 优选所有的自由度致动。除了远端侧关节组的一个或多个自由度之外，杆还可W具有更多 的自由度，特别是远端侧或近端侧的自由度。相应地，远端侧关节组特别是指位于杆管和与 其较接的末端执行器之间的一个或多个远端侧关节的组。
[0007] 根据本发明的一个方面，保护罩被可移动地、特别是可引导地设置在杆上，并且在 该杆上能够从远端侧位置移动到近端侧位置，在此，保护罩在远端侧位置上收纳关节组，优 选呈套状或笼状地至少基本上包围关节组的外轮廓表面，并且当保护罩处于近端侧位置 时，关节组在远端侧从保护罩中伸出，特别是完全地伸出。在一种实施方式中，保护罩在远 端侧位置上附加地还至少基本上包围末端执行器。相应地，根据一个方面，在插入工具之 前，尤其是在将末端执行器导入患者体内之前，保护罩在工具的杆上被从远端侧位置移动 到近端侧位置。在一种扩展方案中，运可W由机器人自身来实现，特别是通过保护罩与套 筒、尤其是套针套筒的连接或接触来实现。机器人特别是可W将工具的定位在远端侧的保 护罩安装在套针套筒上，并通过在近端侧推入工具杆使保护罩在杆上移动。在一种实施方 式中，在插入工具之后，优选保护罩自动在工具的杆上从近端侧位置移动回远端侧位置。为 此，在一种实施方式中，特别可W使保护罩沿远端侧方向被预紧。
[0008] 在一种实施方式中，机器人具有套筒、特别是套针套筒，该套筒优选能够可松脱地 与保护罩连接或被可松脱地与保护罩连接。在一种实施方式中，套筒与保护罩可形状配合 地连接或被形状配合地连接。特别是保护罩和套筒可W具有优选居中的导向部。在一种实 施方式中，保护罩在远端侧端面上具有优选为锥形的外轮廓，而套筒在近端侧端面上具有 相对于该外轮廓至少基本上互补的内轮廓。同样，套体可W在近端侧端面上具有优选为锥 形的外轮廓，而保护罩在远端侧端面上具有相对于该外轮廓至少基本上互补的内轮廓。附 加地或替代地，导向部可W关于杆的纵轴线是对称或非对称的，W便能够实现或排除保护 罩与套筒沿彼此相对扭转的方向连接。在一种实施方式中，套筒和保护罩可W抗扭地连接， 在另一种实施方式中能够可转动地连接。
[0009] 附加地或替代地，套筒和保护罩可力配合地连接或被力配合地连接。在一种实施 方式中，在保护罩上、特别是在保护罩的远端侧端部上和/或在套筒上、特别是在套筒的近 端侧端部上设有包括一个或多个永磁体和/或电磁体的磁体组，W使套筒和保护罩磁性 地、特别是可控地彼此连接。附加地或替代地，套筒和保护罩可摩擦配合地连接或被摩擦配 合地连接。
[0010] 在一种实施方式中，保护罩在远端侧具有盖，当盖闭合时，其沿远端侧方向覆盖末 端执行器。远端侧的盖可W被设计为，能够特别是可翻转地打开和关闭。为此，该远端侧 的盖可W具有一个或多个可转动和/或可推拉的活口，在一种扩展方案中，运些活口可W 向外或离开杆轴线和/或向内或朝向杆轴线地枢转，或者被相对于杆轴线平行和/或横向 可移动地支承。附加地或替代地，远端侧的盖可W具有一个或多个区段，在一种扩展方案 中，运些区段可W向外和/或向内弹性地变形。运些区段可W在材料较薄处或膜较接处 (Filmscharnieren)作为整体或作为活口来枢转。附加地或替代地，运些区段自身可W有 弹性地变形。优选运些区段通过材料较薄处或连续的裂口而彼此分开。相应地，远端侧的 盖特别可W通过使保护罩沿近端侧方向移动而由末端执行器打开。盖能可翻转地被打开和 闭合，特别是当保护罩在此被带入远端侧位置时，有弹性地并被翻折的活口或区段可W自 动地再次闭合。附加地或替代地，末端执行器还可W特别是通过将盖沿着材料较薄处分开 成多个区段而使盖被分开地打开，在此，在一种扩展方案中，运些区段还可W再次弹性地复 位。在一种实施方式中，盖被可松脱地、特别是可松脱并可再固定地可固定在保护罩上或被 固定在保护罩上。
[0011] 在一种实施方式中，特别是为了避免远端侧的关节组会意外地暴露，保护罩可W 被锁定在远端侧位置上。附加地或替代地，特别是为了避免远端侧关节组被意外地收纳，和 /或为了避免在远端侧已被预紧的保护罩对套筒、特别是套针套筒的加载，和/或为了改进 对器械的清洗，保护罩可W相同的或其他的方式被锁定在近端侧位置上。附加地或替代地， 保护罩可W相同的或其他的方式被锁定在远端侧位置与近端侧位置之间的一个或多个离 散的中间位置上或者连续的或者说任意的中间位置上。
[0012] 在一种扩展方案中，保护罩可松脱地在远端侧位置、近端侧位置和/或至少一个 中间位置上可被锁定或被锁定。运可W特别是形状配合地实现，特别是通过使保护罩在杆 上W近似于卡口锁紧的方式扭转或者通过卡槽锁紧来实现，在该卡槽锁紧中，保护罩或杆 上的一个或多个钩子紧抓在相应的杆或保护罩上的侧凹部中。附加地或替代地，保护罩力 配合地、特别是摩擦配合