医学机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于引导最小侵入的器械的医学机器人，以及一种具有相应的医 学机器人的医学机器人设备。
【背景技术】
[0002] 从EP1015068A1公知一种用于引导最小侵入的器械的医学机器人。机器人将器械 通过管导入患者，该管刚性地与机器人的运动学系统联系。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提出一种改进的医学机器人或一种改进的医学机器人设备。
[0004] 本发明的目的由独立权利要求的特征实现，从属权利要求涉及有利的改进方案。
[0005] 根据本发明的一实施方式的医学机器人具有基部。该基部可为不活动地 (inertial)或特定于周围环境地，特别是持久地或可松脱地与静止的或移动的手术室的地 板、墙或天花板连接。同样地，该基部可持久地或可松脱地与静止的或移动的手术台连接。 基部还可设置在移动的平台上，特别是自主的平台上。
[0006] 医学机器人具有器械法兰，该器械法兰设置为用于耦接最小侵入的器械。根据本 发明的一实施方式的医学机器人设备可具有一个或多个、特别是不同的最小侵入的器械， 这些器械（特别是交替地）持久地或可松脱地可耦接或耦接到器械法兰上。器械法兰可特 别是具有用于与器械进行信号或能源连接的信号和/或能源供应接口，和/或用于持久地 或可松脱固定器械的机械接口。
[0007] 在一实施方式中，可耦接或耦接到医学机器人上的最小侵入的器械，具有带有末 端执行器的器械杆，该末端执行器设计或设置为用于导入患者。
[0008] 特别地，末端执行器可具有：特别是解剖刀、剪刀、钳子或夹具，用于发射和/或接 收特别是可见的电磁辐射的光学出口和/或入口，和/或用于输入和/或输出特别是液体 的和/或气体的流体的流体出口和/或入口。
[0009] 为了将末端执行器或器械杆的一部分导入患者，根据本发明的一实施方式的医学 机器人设备具有一个管或多个、特别是不同的管、特别是具有在其中可松脱地被引导的带 有锋利的或钝的刃的挺杆的套针或管。
[0010] 在一实施方式中，医学机器人可设置为，使器械杆围绕特别是不变的或特定于周 围环境的套针点运动，该套针点在一实施方式中设置在管中。特别地，医学机器人、特别是 其运动学系统可设置为，使最小侵入的器械沿器械纵轴线的方向线性（translatorisch，平 移）运动、特别是以便将该器械（较深地）导入患者或（至少部分地）从其拔出，该器械纵 轴线可与管的轴向对准和/或包含套针点。附加地或替代地，医学机器人、特别是其运动学 系统可设置为，最小侵入的器械围绕器械纵轴线旋转。附加地或替代地，医学机器人、特别 是其运动学系统可设置为，最小侵入的器械围绕一个或两个旋转轴线旋转，这些旋转轴线 在一实施方式中至少基本上互相垂直和/或在器械纵轴线上竖立和/或相交于套针点。以 该方式，医学机器人的运动学系统可呈现出末端执行器围绕套针点的线性的和/或一个、 两个或三个旋转自由度。
[0011] 附加地或替代地，末端执行器在一实施方式中具有一个或多个另外的体内的 (intrakorporale)自由度，例如一个、两个或更多个围绕与套针点间隔的旋转轴线的旋转 自由度。体内的自由度在本发明中理解为特别是末端执行器相对于器械杆的自由度或运动 可能性。
[0012] -个或多个这种体内的自由度可在一实施方式中被体外地促动。特别地，可在器 械杆上设置单轴的或多轴的驱动器用以促动末端执行器。在一改进方案中，末端执行器与 体外的驱动器机械地、特别是通过一个或多个牵引和/或挤压装置和/或旋转轴气动地、液 压地和/或电地耦接。
[0013] 器械法兰通过医学机器人的被促动的运动学系统可调整地与基部连接。该运动学 系统在一实施方式中具有至少六个、特别是至少七个关节。通过具有六个关节的运动学系 统，可呈现出器械法兰的三维位置和三维方向。特别地，围绕套针点的前述自由度可由六轴 的运动学系统呈现出或促动。具有七个或更多个关节的运动学系统是冗余的，并且在一实 施方式中有利地可实现呈现出具有不同的姿态或不同的关节姿势的器械法兰的同上的三 维位置和方向，特别是以便避免相互影响的医学机器人之间的干扰。
[0014] 在一实施方式中，运动学系统的一个或多个、特别是所有关节是特别地分别具有 围绕关节或旋转轴线的旋转自由度的旋转关节。在一改进方案中，运动学系统的两个或更 多个、特别是所有的相继的旋转或关节轴线互相垂直。因此，提供有利的结构和动力学。在 一实施方式中，关节被电地、特别是电动机地促动。
[0015] 根据本发明的一方面，医学机器人具有管法兰用以特别是可松脱地耦接管，在此 该管法兰通过附加的运动的关节组与运动学系统联系。管法兰在一实施方式中构造为用于 摩擦配合和/或形状配合地旋转固定地和/或轴线固定地耦接管。
[0016] 与自由的或未连接的管相比，与运动学系统联系的管可在一实施方式中减少最小 侵入的器械的不期望的相对运动，特别是支承或安置器械杆。附加地或替代地，手术精度可 提高，特别是通过器械和管的彼此精确的定位。附加地或替代地，在导入和/或导出最小侵 入的器械和/或使最小侵入的器械运动时可减少患者的负担。附加地或替代地，当管不必 由操作者操纵时，与运动学系统联系的管可在一实施方式中简化器械的导入和导出和/或 器械更换。因此，在一实施方式中器械更换可有利地单手地实现。
[0017] 正如前述EP1015068A1的刚性地与运动学系统联系的管需要运动学系统的最后 的关节轴线，该关节轴线与管纵轴线对准，以便在导入或导出器械时通过运动学系统将该 管特定于患者地或不变地固定。此外，剩余的运动学系统不再可用于器械的运动，因为刚性 地与运动学系统联系的管因此同时会随动。相应地，刚性地与运动学系统联系的管限制运 动学系统的结构和应用可能性。
[0018] 通过附加的运动的关节组，管法兰或其上耦接的管可反而相对于运动学系统运 动，以及因此在一实施方式中在结构中和/或在使用医学机器人、特别是其运动学系统时 可实现较大的柔性。
[0019] 因此，在一实施方式中关节组具有一个或多个附加的或异于运动学系统的 (kinematikfremde)线性的自由度。特别地，关节组可具有沿至少基本上平行于器械法兰的 器械纵轴线方向的方向的线性的自由度。器械法兰的器械纵轴线方向在本发明中可理解为 特别是在该器械法兰上耦接的最小侵入的器械的纵轴线的方向。在一实施方式中，用于耦 接器械的器械法兰设置在唯一的位置上，使得因此器械纵轴线方向还关于该器械法兰被固 定。
[0020] 通过这种自由度，器械法兰和利用该器械法兰耦接的最小侵入的器械可通过医学 机器人的完整的运动学系统沿器械纵轴线方向调整，这有利地提高该运动学系统的结构和 /或使用可能性或变形。
[0021] 特别地，为此关节组可具有沿至少基本上垂直于运动学系统的距离器械最近的或 最后的关节轴线的方向的线性的自由度，该关节轴线特别是可构造为旋转轴线。在另一实 施方式中，关节组的线性的自由度的方向可与运动学系统的距离器械最近的关节轴线、特 别是与距离器械最近的旋转轴线围成锐角，该锐角优选是至少5°和/或最高45°度。
[0022] 附加地或替代地，关节组可具有沿至少基本上垂直于器械法兰的器械纵轴线方向 和/或平行于运