[发明专利]具有工具的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有工具、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，该关节组可以被收纳在保护罩中，本发明还涉及一种相应的保护罩以及一种用于操纵这种机器人的工具的方法。

背景技术

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三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，通过这些自由度可以附加地在患者体内操纵末端执行器，例如打开和闭合钳子，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

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。

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要求保护一种用于这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这种工具的方法。优选的扩展方案涉及从属权利要求。

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、优选至少七个自由度，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，杆可以通过铰接被分开和/或具有一个或多个灵活的部分。

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以具有一个或多个灵活的部分，在一种扩展方案中，这些部分特别可以在近端侧被致动，尤其是弯曲，以体现自由度，尤其是使末端执行器运动。在本发明中，这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以是刚性体自由度和/或有弹性的自由度，例如灵活的部分或区段的弯曲(Abwinklung)。末端执行器可以由一个部分构成，特别是解剖刀、针等，或由多部分组成，尤其是剪刀、夹具、钳子。末端执行器可以具有用于接收和/或发出特别是气态和/或液态的流体和/或电磁辐射的开口，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，杆还可以具有更多的自由度，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铰接的末端执行器之间的一个或多个远端侧关节的组。

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，这可以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。机器人特别是可以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，特别可以使保护罩沿远端侧方向被预紧。