[发明专利]具有供应线路导引件的机器人装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括机器人的装置，机器人具有由一些臂段组成的机器人臂，机器人臂携带由至少一条供电线路供电的设备。

背景技术

在工业和医疗技术领域的机器人中，常见的问题源于，由机器人臂携带的设备要通过大量电气、液压、气动和/或其他供应线路供给。它们通常不能在机器人臂内部引过，因为这就需要在机器人臂的每个关节内，为每个供应线路设置能相应运动的通过装置。所以供应线路一般在机器人臂外部引向设备。为防止损坏这些供应线路，往往将它们装在软管内。为此优选地采用波纹软管，因为它们在强度高的同时沿各方向有良好的柔性。

将电缆引向安装在机器人上的外部设备，必须在机器人臂附近进行。为保证不危及和无干扰地处置病人，不允许电缆在空间自由悬挂。此外，由于机器人运动范围大，由于电缆或电缆束大的直径和要保持电缆弯度最小，使上述问题更加严重。为了不限制装置的运动自由度，必须提供一定的线路或软管备用量。与此同时，对线路或软管的导引必须实施为，使得在机器人臂和由机器人携带的设备运动期间，软管和在软管内延伸的线路不会损坏，并且使因惯性引起延迟地跟随机器人臂运动的软管本身，不造成其他部件损坏。

图1表示在按后公开文件102009043448.8的现有技术机器人中供应线路的导引装置。图中表示一个C形臂X射线系统1，该系统具有一个包括射线源3和射线探测器4的C形臂2。C形臂2安装在机器人臂5上，它有多个臂段6，臂段6通过铰链7互相连接并与C形臂2及机器人支架8连接。安装在C形臂2上的射线源3和射线探测器4经由供应线路(未表示)供应，这些供应线路在软管9中引向C形臂2。通过软管9，一方面实现供应线路的聚束，以及另一方面防止受外部影响和导致损坏。软管9通过导引件10沿各个臂段导引，并借助导引件10固定在各臂段6近旁，所以一个臂段6与软管9的相应区段，始终实施对应的运动而不会发生冲突。

在这里导引件10设计为，如果由于臂段6或C形臂2运动需要附加的软管9或重新释放软管9，则软管9可以沿纵向通过导引件10滑动。导引件10可以自身能转动和/或铰接地支承在例如带有限幅套的球关节上，以便能使导引件10沿软管张紧方向定向。由此可以防止软管9在导引件10上过度弯折。

安装在C形臂X射线系统1处于其中的诊治室图中未表示的顶棚上的存储件11，容纳为保证运动自由度必要的软管备用量，连同供应线路的备用量，以及在需要时将它们根据由机器人臂5实施的运动释放。当软管9通过机器人臂5运动受到的拉力增加时，存储件11释放软管9，以及在软管9因机器人臂5运动使拉力减小时，将软管9重新拉入。按选择，存储件11也可以直接安装在机器人臂5上。软管9在C形臂2处终止在供应线路进口12内。软管9的释放或拉入，可例如通过未表示的电机控制的存储轮进行，该存储轮利用一个与作用在软管9上拉力的反向力，始终保持将软管9张紧。

取代存储轮，存储件1也可以包括一个有可移动的轴的支承轮。图2表示一个按现有技术的供应线路存储件，它包括一个有移动的轴的轮子。支承轮14和移动的轴15安装在外壳13内。外壳13上固定一个弹簧16，在其另一端设有轴15。围绕支承轮14导引一个包封供应线路的软管9。软管通过固定卡圈18固定在外壳13上。软管9的输入沿图示的方向17进行。弹簧16因施加拉力的改变，导致改变轴15的位置，并因而导致改变软管9处于外壳13内这一部分的长度。若软管9因未表示的机器人臂运动而使拉力增加，则导致弹簧16收缩，由此缩短软管9在外壳内的部分的长度。因此软管9一个附加的部分可提供用于机器人臂运动。若软管9的拉力因机器人臂运动而减小，则导致弹簧16松弛，由此加大软管9在外壳内的部分的长度。从而缩短可供机器人臂运动使用的软管9部分。附图标记19表示机器人臂运动时的软管运动方向。

已知的供应线路导引装置的缺点是，软管连同供应线路受到大的拉伸和扭转负荷。软管和供应线路受这种持续载荷而损坏，将不可能完全避免。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服这些缺点并提供一种改进的机器人装置。

上述技术问题通过一种机器人装置得以解决，机器人具有由一些臂段组成的机器人臂，机器人臂携带由至少一条供电线路供电的设备。此装置具有至少一个固定在臂段上的导引件，用于在机器人臂上导引供电线路。在这里导引件设置为可绕臂段纵轴线旋转。因此，在一个或多个臂段转动时，实施可绕臂段转动地导引供应线路，由此避免因供应线路的摩擦而损坏机器人臂外衬。此外，由于作用在供应线路上的拉力减小，因而防止损坏供应线路。