DE102012015541A1 - Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly - Google Patents
Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012015541A1 DE102012015541A1 DE201210015541 DE102012015541A DE102012015541A1 DE 102012015541 A1 DE102012015541 A1 DE 102012015541A1 DE 201210015541 DE201210015541 DE 201210015541 DE 102012015541 A DE102012015541 A DE 102012015541A DE 102012015541 A1 DE102012015541 A1 DE 102012015541A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- instrument
- robot
- assembly
- drive unit
- drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000002432 robotic surgery Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 36
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 22
- 239000012636 effector Substances 0.000 claims description 9
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 19
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 19
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 210000003815 abdominal wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012946 outsourcing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B46/00—Surgical drapes
- A61B46/10—Surgical drapes specially adapted for instruments, e.g. microscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
- A61B2017/00477—Coupling
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
- A61B2090/0813—Accessories designed for easy sterilising, i.e. re-usable
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chirurgierobotersystem mit einer Roboter- und einer Instrumentenanordnung, eine Instrumentenanordnung für ein solches Chirurgierobotersystem, eine manuelle Betätigungseinheit für eine solche Instrumentenanordnung sowie Verfahren zum Bestücken einer solchen Roboteranordnung mit einem Instrument und eines Instruments mit einer Antriebseinheit.The present invention relates to a surgical robot system having a robot and instrument assembly, an instrument assembly for such a surgical robot system, a manual actuator unit for such instrument assembly, and methods of populating such a robot assembly with an instrument and an instrument having a drive unit.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Chirurgierobotersystem zu verbessern.The object of the present invention is to improve a generic surgical robot system.
Diese Aufgabe wird durch eine Instrumentenanordnung für ein Chirurgierobotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 10 stellt eine Chirurgierobotersystem mit einer solchen Instrumentenanordnung, Anspruch 7 eine manuelle Betätigungseinheit für eine solche Instrumentenanordnung, die Ansprüche 17, 18 ein Verfahren zum Bestücken eines Chirurgierobotersystems bzw. Instruments unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by an instrument arrangement for a surgical robot system having the features of
Ein Chirurgierobotersystem nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Roboteranordnung mit einem oder mehreren, insbesondere zwei oder mehr gleich- und/oder zwei oder mehr verschiedenartigen Robotern. In einer Weiterbildung weisen ein oder mehrere Roboter der Roboteranordnung je wenigstens 6, insbesondere wenigstens 7 Freiheitsgrade auf, um ein robotergeführtes Instrument, insbesondere telemanipuliert, zu positionieren.A surgical robot system according to one aspect of the present invention comprises a robot assembly having one or more, in particular two or more, identical and / or two or more different types of robots. In one development, one or more robots of the robot arrangement each have at least 6, in particular at least 7, degrees of freedom in order to position a robot-guided instrument, in particular telemanipulated.
Das Chirurgierobotersystem umfasst weiter eine Instrumentenanordnung bzw. ein Instrumentensystem bzw. -satz nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die bzw. das bzw. der ein oder mehrere, insbesondere zwei oder mehr gleich- und/oder zwei oder mehr verschiedenartige, Instrumente umfasst, die zur Befestigung an einem Roboter der Roboteranordnung eingerichtet sind, insbesondere eine Instrumentenschnittstelle zur Befestigung an einem Roboter der Roboteranordnung aufweisen. Eine Instrumentenschnittstelle ist in einer Weiterbildung zur lösbaren, insbesondere form- und/oder kraft-, insbesondere reibschlüssigen, Befestigung an einer entsprechenden, insbesondere komplementären Roboterschnittstelle der Roboteranordnung eingerichtet.The surgical robotic system further comprises an instrument assembly or set of instruments according to one aspect of the present invention, comprising one or more, in particular two or more equal and / or two or more different instruments, the for attachment to a robot of the robot arrangement, in particular have an instrument interface for attachment to a robot of the robot assembly. An instrument interface is set up in a development for releasable, in particular positive and / or force, in particular frictional, attachment to a corresponding, in particular complementary robot interface of the robot assembly.
Ein oder mehrere Instrumente der Instrumentenanordnung weisen jeweils einen Instrumentenschaft auf, der zur teilweisen Einführung in einen Patienten vorgesehen ist. Hierzu kann der Schaft abschnittsweise oder über seine gesamte Länge starr oder beweglich, insbesondere gelenkig oder flexibel, ausgebildet sein und/oder eine Länge aufweisen, die wenigstens das 15fache, vorzugsweise wenigstens das 20fache seines maximalen Durchmessers beträgt. Zur kompakteren Darstellung wird auch ein proximaler Flansch des Instrumentenschaftes, der insbesondere zur Befestigung des Instruments am Roboter eine Instrumentenschnittstelle und/oder zur Befestigung einer Antriebseinheit eine entsprechende Antriebsschnittstelle aufweisen kann, als Teil des Instrumentenschaftes bezeichnet.One or more instruments of the instrument assembly each have an instrument shaft provided for partial introduction into a patient. For this purpose, the shaft may be formed in sections or over its entire length rigid or movable, in particular articulated or flexible, and / or have a length which is at least 15 times, preferably at least 20 times its maximum diameter. For a more compact representation, a proximal flange of the instrument shaft, which may have a corresponding instrument interface in particular for fastening the instrument to the robot and / or for fastening a drive unit, may also be referred to as part of the instrument shaft.
In einer Weiterbildung weist der Instrumentenschaft an seinem distalen Ende einen Endeffektor mit einem oder mehreren Freiheitsgraden, insbesondere ein Skalpell, eine Klemme, Zange oder Schere, einen Sender und/oder Empfänger, insbesondere eine Lichtquelle, ein Lichtleiterende und/oder eine Kamera auf. Zur Aktuierung eines oder mehrerer Freiheitsgrade des Instrumentenschafts, insbesondere von Instrumentenschaftteilen relativ zueinander und/oder von einem Endeffektor, kann in einer Weiterbildung ein Antriebsstrang in dem Instrumentenschaft angeordnet sein. Unter einem Antriebsstrang wird vorliegend insbesondere verallgemeinernd eine Anordnung zur mechanischen, pneumatischen, hydraulischen und/oder elektrischen Übertragung von Kräften und/oder Bewegungen verstanden, die in einer Weiterbildung insbesondere ein oder mehrere Zug- und/oder Druckstäbe, Seile, Bänder, Rollen, Getriebe, Hydraulikleitungen und dergleichen aufweisen kann. Diesbezüglich wird auch auf die
Zur Aktuierung von einem oder mehreren Freiheitsgraden des Instrumentenschaftes, insbesondere eines Endeffektors, ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Antriebseinheit vorgesehen, die in einer Ausführung modular ausgebildet sein, insbesondere eine mechanische Antriebsschnittstelle zur lösbaren Verbindung mit der Antriebsstranganordnung aufweisen kann. Unter einer modularen Ausbildung wird vorliegend insbesondere eine Ausbildung derart verstanden, dass die modular ausgebildete Einheit als Ganzes bzw. als eine Baueinheit handhabbar, insbesondere mehrfach mit anderen Teilen verbind- bzw. von diesen lösbar ist, und vorzugsweise ein eigenes Gehäuse aufweist.To actuate one or more degrees of freedom of the instrument shaft, in particular an end effector, according to one aspect of the present invention, a drive unit provided, which may be modular in design, in particular may have a mechanical drive interface for releasable connection to the drive train arrangement. In the present case, a modular design is understood to mean, in particular, an embodiment in such a way that the modular unit can be handled as a whole or as a structural unit, in particular repeatedly connected to or detached from other parts, and preferably has its own housing.
In einer Weiterbildung umfasst eine Instrumentenanordnung zwei oder mehr modulare Antriebseinheiten, die wahlweise mit demselben Instrumentenschaft verbindbar sind, und/oder zwei oder mehr Instrumentenschäfte, die wahlweise mit derselben modularen Antriebseinheit verbindbar sind. Insbesondere können die mechanischen Antriebsschnittstellen von einer oder mehreren modularen Antriebseinheiten und die Antriebsstranganordnungen von einem oder mehreren Instrumentenschäften aufeinander abgestimmt und verbindbar, insbesondere komplementär bzw. kongruent ausgebildet sein, beispielsweise miteinander zusammenwirkende Kupplungsmittel aufweisen.In one development, an instrument arrangement comprises two or more modular drive units, which can be connected optionally to the same instrument shaft, and / or two or more instrument shafts, which can be optionally connected to the same modular drive unit. In particular, the mechanical drive interfaces of one or more modular drive units and the drive train arrangements of one or more instrument shafts coordinated and connectable, in particular complementary or congruent, for example, have cooperating coupling means.
Eine Antriebseinheit weist in einer Weiterbildung ein Antriebsteil mit einem oder mehreren Antrieben, die insbesondere je wenigstens einen Motor, insbesondere Elektromotor, ein Getriebe, Stromsensor, Referenz- und Endschalter und/oder einen Positions- und/oder Kraftsensor zur Erfassung einer Position einer Abtriebswelle bzw. einer auf eine Abtriebswelle wirkende Kraft aufweisen können, sowie ein Elektronikteil mit einem oder mehreren Steuer- und/oder Kommunikationsmitteln auf. Ein Steuermittel kann insbesondere zur Steuerung des Antriebsteils, insbesondere von dessen Antrieb(en), eingerichtet sein, ein Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit dem Antriebsteil, insbesondere dessen Antrieb(en) und/oder Sensor(en), und/oder zur Kommunikation mit einem Roboter der Roboteranordnung, insbesondere einer (Instrumenten)Steuerung. Entsprechend kann ein Elektronikteil insbesondere die gesamte Antriebs-, insbesondere Leistungselektronik eines oder mehrerer Antriebe des Antriebsteils oder einen Teil davon aufweisen bzw. bilden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Elektronikteil ein oder mehrere Mittel zur Signalverarbeitung, insbesondere von Sensorsignalen des Antriebsteils, aufweisen bzw. bilden.In one development, a drive unit has a drive part with one or more drives, which in particular has at least one motor, in particular an electric motor, a transmission, current sensor, reference and limit switch and / or a position and / or force sensor for detecting a position of an output shaft or a force acting on an output shaft, and an electronic part with one or more control and / or communication means. A control means may in particular be arranged to control the drive part, in particular its drive (s), a communication means for communication with the drive part, in particular its drive (s) and / or sensor (s), and / or for communication with a robot the robot assembly, in particular a (instrument) control. Accordingly, an electronic part can in particular comprise or form the entire drive, in particular power electronics, of one or more drives of the drive part or a part thereof. Additionally or alternatively, an electronic part may comprise or form one or more signal processing means, in particular sensor signals of the drive part.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Elektronikteil einer oder mehrerer Antriebseinheiten der Instrumentenanordnung modular ausgebildet und weist eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, lösbaren Verbindung mit einem Antriebsteil der jeweiligen Antriebseinheit, eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, vorzugsweise lösbaren, Verbindung mit dem Instrumentenschaft, und/oder eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, vorzugsweise lösbaren, Verbindung mit der Roboteranordnung auf.According to one aspect of the present invention, the electronics part of one or more drive units of the instrument arrangement has a modular design and has an interface to, in particular electrical and / or mechanical detachable connection with a drive part of the respective drive unit, an interface to, in particular electrical and / or mechanical, preferably detachable, connection to the instrument shaft, and / or an interface to, in particular electrical and / or mechanical, preferably detachable, connection to the robot assembly.
Zusätzlich oder alternativ kann auch der Antriebsteil einer oder mehrerer Antriebseinheiten der Instrumentenanordnung modular ausgebildet sein und eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, lösbaren Verbindung mit einem Elektronikteil der jeweiligen Antriebseinheit, eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, vorzugsweise lösbaren, Verbindung mit dem Instrumentenschaft, insbesondere dessen Antriebsstrang, und/oder eine Schnittstelle zur, insbesondere elektrischen und/oder mechanischen, vorzugsweise lösbaren, Verbindung mit der Roboteranordnung aufweisen.Additionally or alternatively, the drive part of one or more drive units of the instrument assembly may be modular and an interface to, in particular electrical and / or mechanical detachable connection with an electronic part of the respective drive unit, an interface to, in particular electrical and / or mechanical, preferably detachable , Connection to the instrument shaft, in particular its drive train, and / or an interface to, in particular electrical and / or mechanical, preferably releasable connection to the robot assembly.
Durch diese Aufteilung der mechatronischen Antriebseinheit in einen Elektronikteil und einen Antriebsteil, von denen wenigstens einer modular ausgebildet ist, entsprechend nachfolgend auch als Elektronikmodul bzw. Antriebsmodul bezeichnet wird, und eine Schnittstelle zur lösbaren Verbindung mit dem anderen von dem Elektronik- und dem Antriebsteil aufweist, kann vorteilhaft Gewicht und Volumen der vom OP-Personal handzuhabenden Bauteile reduziert und so die Bedienerfreundlichkeit des Robotersystems verbessert werden. Beispielsweise kann ein Elektronikmodul unabhängig vom Instrument mit einem an dem Instrument fest oder lösbar befestigten Antriebsteil gehandhabt werden und beispielsweise vorab am Roboter befestigt werden oder bei Entfernung des Instruments (zunächst) am Roboter verbleiben.By this division of the mechatronic drive unit into an electronic part and a drive part, of which at least one is modular, is hereinafter also referred to as electronics module or drive module, and has an interface for detachable connection to the other of the electronics and the drive part, can advantageously reduce the weight and volume of the components to be handled by the operating room personnel and thus improve the user-friendliness of the robot system. For example, an electronic module can be handled independently of the instrument with a fixed or releasably attached to the instrument drive part and, for example, be attached in advance to the robot or (removal) of the instrument (initially) remain on the robot.
Aus einer Trennung sämtlicher Elektronikbaugruppen von den Motoren und Sensoren des Antriebsmoduls kann eine hohe Anzahl elektrischer Kontakte zwischen beiden Modulen resultieren. Daher können in einer Ausführung auch ein oder mehrere Steuer- und/oder Kommunikationsmittel, insbesondere Elektronik-Baugruppen, im Antriebsmodul angeordnet sein. Insbesondere kann die Anzahl der Leitungen durch eine Integration der Leistungselektronik und/oder der Stromregelung in das Antriebsmodul gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung reduziert werden.From a separation of all electronic assemblies from the motors and sensors of the drive module can result in a high number of electrical contacts between the two modules. Therefore, in one embodiment, one or more control and / or communication means, in particular electronic assemblies, may be arranged in the drive module. In particular, the number of lines can be reduced by integrating the power electronics and / or the current regulation in the drive module according to a development of the present invention.
Eine Schnittstelle des Elektronikmoduls kann in einer Ausführung insbesondere die mechanische und/oder elektrische Instrumentenschnittstelle zur Befestigung des Instruments durch das Elektronikmodul an einem Roboter der Roboteranordnung bilden. Insbesondere kann das Elektronikmodul fest oder lösbar mit dem Roboter verbunden sein bzw. werden, so dass seine Schnittstelle zur Verbindung mit dem Antriebsteil und/oder mit dem Instrumentenschaft eine Instrumentenschnittstelle bildet. Ist das Elektronikmodul lösbar über eine Schnittstelle mit dem Roboter verbunden, bildet diese eine (weitere) Instrumentenschnittstelle zur Befestigung des Instruments durch das Elektronikmodul an dem Roboter.In one embodiment, an interface of the electronic module can in particular form the mechanical and / or electrical instrument interface for fastening the instrument by the electronic module to a robot of the robot assembly. In particular, the electronic module can be permanently or detachably connected to the robot, so that its interface for connection to the drive part and / or to the instrument shaft forms an instrument interface. Is this Electronic module releasably connected via an interface with the robot, this forms a (further) instrument interface for attachment of the instrument by the electronic module to the robot.
In einer Ausführung ist das Elektronikmodul sterilisierbar ausgebildet, beispielsweise, indem seine Steuer- und/oder Kommunikationsmittel bis auf die Schnittstelle(n) in einem Gehäuse hermetisch aufgenommen, insbesondere eingeformt sind. Zusätzlich oder alternativ kann es ganz oder teilweise von einer sterilen Hülle umgeben sein, die in einer Weiterbildung auch den Roboter, mit dem das Elektronikmodul verbunden ist, ganz oder teilweise umgeben kann.In one embodiment, the electronic module is designed to be sterilizable, for example, in that its control and / or communication means, except for the interface (s), are hermetically received, in particular molded, in a housing. Additionally or alternatively, it may be completely or partially surrounded by a sterile sheath, which in a further development may also completely or partially surround the robot to which the electronics module is connected.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere modulare manuelle Betätigungseinheiten zum wahlweisen Ersetzen einer modularen Antriebseinheit eines Instruments der Instrumentenanordnung des Chirurgierobotersystems vorgesehen. Unter einem wahlweisen Ersetzen wird vorliegend insbesondere verstanden, dass wahlweise eine manuelle Betätigungseinheit anstelle einer motorischen Antriebseinheit an dem Instrument, insbesondere seinem Instrumentenschaft, befestigt wird bzw. wenigstens eine Antriebs- und wenigstens eine Betätigungseinheit so aufeinander abgestimmt sind, dass sie gegeneinander austauschbar sind.According to one aspect of the present invention, one or more modular manual operating units are provided for selectively replacing a modular drive unit of an instrument of the instrument assembly of the surgical robotic system. In this case, an optional replacement is understood in particular to mean that optionally a manual actuation unit is fastened to the instrument, in particular its instrument shaft, instead of a motor drive unit, or at least one drive unit and at least one actuation unit are coordinated with one another such that they are interchangeable.
Insbesondere kann eine manuelle Betätigungseinheit eine mechanische Antriebsschnittstelle zur Verbindung mit einer Antriebsstranganordnung des Instruments aufweisen, die einer mechanischen Antriebsschnittstelle der wahlweise zu ersetzenden Antriebseinheit zur Verbindung mit dieser Antriebsstranganordnung entspricht. Mit anderen Worten kann die Instrumentenanordnung nach diesem Aspekt wenigstens eine manuelle Betätigungseinheit und wenigstens eine modulare Antriebseinheit aufweisen, deren mechanische Antriebsschnittstellen einander entsprechen. Die mechanischen Antriebsschnittstellen der wahlweise an dem Instrument lösbar zu befestigenden Betätigungseinheit und Antriebseinheit können insbesondere jeweils Kupplungsmittel zur Verbindung mit der Antriebsstranganordnung aufweisen, die einander in ihrer Funktion, geometrischen Konfiguration und/oder Anordnung relativ zueinander bzw. zu einem Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung der Betätigungs- bzw. Antriebseinheit an dem Instrument entsprechen.In particular, a manual actuation unit can have a mechanical drive interface for connection to a drive train arrangement of the instrument, which corresponds to a mechanical drive interface of the optionally to be replaced drive unit for connection to this drive train arrangement. In other words, the instrument assembly according to this aspect may comprise at least one manual operating unit and at least one modular drive unit whose mechanical drive interfaces correspond to each other. The mechanical drive interfaces of the actuation unit and drive unit, which can optionally be detachably fastened to the instrument, may in particular each have coupling means for connection to the drive train arrangement, which in their function, geometric configuration and / or arrangement relative to each other or to a fastening means for releasably securing the actuator or drive unit on the instrument correspond.
Die mechanischen Antriebsschnittstellen der Betätigungs- bzw. Antriebseinheit können einander auch in der Anzahl der durch sie aktuierbaren Freiheitsgrade, beispielsweise in der Anzahl der Kupplungsmittel, insbesondere Achsen, entsprechen. Gleichermaßen ist es möglich, dass durch die Betätigungseinheit und die Antriebseinheit unterschiedliche Freiheitsgrade des Instruments, insbesondere eine unterschiedliche Anzahl Freiheitsgrade, aktuierbar ist, beispielsweise, indem an der Stelle einer oder mehrerer Achsen der Antriebsstranganordnung bei der mechanischen Antriebsschnittstelle der Betätigungs- oder der Antriebseinheit kein Kupplungsmittel vorgesehen ist, diese Achse(n) der Antriebsstranganordnung bei angeschlossener Betätigungs- bzw. Antriebseinheit sozusagen blind geschaltet, in einer Ausführung in einer, insbesondere vorgegebenen, Stellung gesperrt, sind. In einer Weiterbildung kann die Aktuierbarkeit einer oder mehrerer Freiheitsgrade der Antriebsstranganordnung durch die manuelle Betätigungseinheit wahlweise gesperrt werden, vorzugsweise, indem ein entsprechender Betätigungsfreiheitsgrad der Betätigungseinheit oder eine entsprechende Achse ihrer mechanischen Antriebsschnittstelle, insbesondere mechanisch, hydraulisch oder elektromagnetisch, wahlweise blockiert wird. In einer Ausführung weist die Betätigungseinheit hierzu eine Blockiervorrichtung mit mechanischen Elementen auf, mit denen einzelne Teile der mechanischen Antriebsschnittstelle, insbesondere Kupplungsmittel, in einer vorgegebenen Position fixierbar sind.The mechanical drive interfaces of the actuating or drive unit can also correspond to one another in the number of degrees of freedom actuatable by them, for example in the number of coupling means, in particular axes. Similarly, it is possible that by the operating unit and the drive unit different degrees of freedom of the instrument, in particular a different number of degrees of freedom can be actuated, for example, by at the location of one or more axes of the drive train arrangement in the mechanical drive interface of the actuating or the drive unit no coupling means is provided, this axis (s) of the drive train arrangement when connected actuation or drive unit so to speak blind connected, locked in a design in one, in particular predetermined, position, are. In a further development, the actuability of one or more degrees of freedom of the drive train arrangement can optionally be blocked by the manual actuation unit, preferably by optionally blocking a corresponding actuation degree of freedom of the actuation unit or a corresponding axis of its mechanical drive interface, in particular mechanically, hydraulically or electromagnetically. In one embodiment, the actuating unit for this purpose has a blocking device with mechanical elements, with which individual parts of the mechanical drive interface, in particular coupling means, can be fixed in a predetermined position.
Ein Vorteil robotergeführter Instrumente ist die Möglichkeit, Freiheitsgrade in das distale Ende zu integrieren, um eine gegenüber manuellen laparoskopischen Instrumenten gesteigerte Beweglichkeit im Eingriffsgebiet zu erreichen. Zugleich wird dem Operateur durch die robotische Führung und Aktuierung des Instruments eine einfache Bedienung der Instrumente ermöglicht. Wenn ein Instrument, das ursprünglich zur manuellen Bedienung ausgebildet ist, an einen Roboter angebunden und mit Hilfe von dessen Freiheitsgrade und/oder einer instrumenteneigenen Antriebseinheit aktuiert wird, kann bei einer Funktionsstörung auf manuelle Operationstechnik konvertiert und mit den gleichen Instrumenten weiteroperiert werden.One advantage of robotic instruments is the ability to integrate degrees of freedom into the distal end to provide increased flexibility in the area of engagement as compared to manual laparoscopic instruments. At the same time, the operator is enabled by the robotic guidance and actuation of the instrument for easy operation of the instruments. When an instrument originally designed for manual operation is connected to a robot and actuated by means of its degrees of freedom and / or an instrument-specific drive unit, in the event of a malfunction, it can be converted to manual operation technique and continue to be operated with the same instruments.
Gemäß dem vorstehend genannten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft ein Instrument mit einer robotisch optimierten Antriebsschnittstelle verwendet werden, indem die mechanische Antriebsschnittstelle der manuellen Betätigungseinheit zur Verbindung mit einer Antriebsstranganordnung des Instruments der mechanischen Antriebsschnittstelle der motorischen Antriebseinheit strukturell nachgebildet wird bzw. entspricht. Auf diese Weise wird eine menschliche Bedienerschnittstelle für ein robotergeführtes Instrument mit distaler Kinematik bereitstellt. Dies kann insbesondere den Vorteil eines einfacheren Aufbaus der Antriebseinheit, einer besseren Skalierbarkeit hinsichtlich der distalen Kinematik sowie eines einheitlichen Steuerkonzepts ergeben.According to the above aspect of the present invention, advantageously, an instrument having a robotically optimized drive interface can be used by structurally replicating the mechanical drive interface of the manual actuator unit for connection to a drive train arrangement of the instrument of the mechanical drive interface of the motor drive unit. In this way, a human operator interface for a robot-guided instrument with distal kinematics is provided. This can result in particular in the advantage of a simpler construction of the drive unit, a better scalability with regard to the distal kinematics and a uniform control concept.
In einer Weiterbildung kann die mechanische Antriebsschnittstelle der manuellen Betätigungseinheit auch elektrische Kontakte aufweisen, über die insbesondere Informationen zwischen Betätigungseinheit und Instrument ausgetauscht werden können und/oder Energie zwischen Betätigungseinheit und Instrument übertragen werden kann, beispielweise von bzw. zu einem Sensor an einem Endeffektor des Instrumentenschaftes.In a further development, the mechanical drive interface of the manual Actuator also have electrical contacts over which particular information between actuator and instrument can be exchanged and / or energy between actuator and instrument can be transmitted, for example, from or to a sensor on an end effector of the instrument shaft.
Gemäß einer Ausführung weist eine manuelle Betätigungseinheit eine Basis auf, die ein Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung an einem oder verschiedenen Instrumenten der Instrumentenanordnung aufweist, und an der ein Handhebel mit einem oder mehreren Freiheitsgraden gelagert ist, dessen Aktuierung, insbesondere skaliert, auf die mechanische Antriebsschnittstelle der Betätigungseinheit übertragen wird, um so den Antriebsstrang bzw. die Freiheitsgrade des mit der Betätigungseinheit lösbar verbundenen Instruments bzw. Instrumentenschaftes zu aktuieren. Unter einer skalierten Übertragung wird insbesondere eine Übertragung verstanden, bei der ein linearer oder rotatorischer Betätigungsweg über- oder untersetzt und/oder kinematisch transformiert wird, insbesondere auf eine andere Achse und/oder von einer translatorischen in eine rotatorische oder von einer rotatorischen in eine translatorische Bewegung. Das Befestigungsmittel der Basis kann dazu eingerichtet sein, mit einem, insbesondere komplementären, Befestigungsmittel des Instrumentenschaftes zusammenzuwirken, beispielsweise in Form einer Steck-, Rast- und/oder Schraubverbindung.According to one embodiment, a manual operating unit has a base, which has a fastening means for releasable attachment to one or several instruments of the instrument assembly, and to which a hand lever is mounted with one or more degrees of freedom, the actuation, in particular scaled, of the mechanical drive interface of Actuator is transmitted so as to actuate the drive train or the degrees of freedom of releasably connected to the actuator instrument or instrument shaft. A scaled transmission is understood in particular to mean a transmission in which a linear or rotational actuation path is over- or under-geared and / or kinematically transformed, in particular to another axis and / or from a translational to a rotary or from a rotary to a translatory movement , The fastening means of the base may be adapted to cooperate with a, in particular complementary, fastening means of the instrument shaft, for example in the form of a plug-in, latching and / or screw connection.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Instrumentenschnittstelle zur Befestigung eines oder mehrerer Instrumente der Instrumentenanordnung an der Roboteranordnung eine Befestigungssperre auf, die durch eine Antriebseinheit dieses Instruments lösbare ist, insbesondere durch eine an dem Instrumentenschaft befestigte Antriebseinheit, vorzugsweise nur durch eine korrekt an dem Instrumentenschaft befestigte und/oder funktionstüchtige Antriebseinheit.In accordance with one aspect of the present invention, the instrument interface for attaching one or more instruments of the instrument assembly to the robotic assembly has an attachment lock releasable by a drive unit of that instrument, in particular by a drive unit attached to the instrument shaft, preferably only by one correctly on the instrument shaft fixed and / or functional drive unit.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Roboter ein nicht funktionstüchtiges Instrument führt.In this way it can be prevented that the robot leads a non-functional instrument.
Die Befestigungssperre kann in einer Ausführung mechanisch und/oder elektromagnetisch wirken, beispielsweise einen verstellbaren Vorsprung oder Riegel aufweisen, der im ausgefahrenen Zustand eine Befestigung an der Roboteranordnung formschlüssig verhindert. Die Befestigungssperre kann in einer Ausführung durch die Antriebseinheit mechanisch und/oder sensorisch aktuiert werden, beispielsweise, indem ein Vorsprung der Antriebseinheit einen Hebel der Befestigungssperre betätigt oder die Antriebseinheit von der Befestigungssperre sensorisch erkannt wird, insbesondere über einen mechanischen Schalter, induktiv, kapazitiv, optisch und/oder mittels RFID. Hierzu kann wenigstens eine Antriebseinheit einen RFID-Transponder aufweisen, die Befestigungssperre einen RFID-Reader.In one embodiment, the fastening lock can act mechanically and / or electromagnetically, for example, have an adjustable projection or latch which, in the extended state, positively prevents attachment to the robot assembly. The attachment lock can be mechanically and / or sensorily actuated in one embodiment by the drive unit, for example, by a projection of the drive unit actuates a lever of the attachment lock or the drive unit is sensory detected by the attachment lock, in particular via a mechanical switch, inductive, capacitive, optical and / or by means of RFID. For this purpose, at least one drive unit can have an RFID transponder, the attachment lock an RFID reader.
Zusätzlich oder alternativ zu einer Befestigungssperre kann die Roboteranordnung ein Anwesenheitserkennungsmittel zum Erkennen einer Anwesenheit einer Antriebseinheit an einem robotergeführten Instrument aufweisen. Hierzu kann insbesondere, vorzugsweise an einem Roboter, insbesondere an einer Schnittstelle des Roboters zur Anbindung der Instrumentenschnittstelle des Instruments, ein, insbesondere mechanischer, induktiver, kapazitiver, optischer und/oder RFID-Sensor bzw. Reader vorgesehen sein.In addition or as an alternative to a fastening lock, the robot arrangement may have a presence detection means for detecting a presence of a drive unit on a robot-guided instrument. For this purpose, in particular, preferably on a robot, in particular on an interface of the robot for connecting the instrument interface of the instrument, a, in particular mechanical, inductive, capacitive, optical and / or RFID sensor or reader may be provided.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Instrumentenmagazin zum Speichern von einem oder mehreren Instrumenten der Instrumentenanordnung vorgesehen, so dass, insbesondere während eines OP-Betriebs, wahlweise nicht benötigte bzw. nicht robotergeführte Instrumenten der Instrumentenanordnung gespeichert bzw. gelagert werden können, insbesondere mit einer modularen Antriebseinheit versehene Instrumente. Zusätzlich oder alternativ kann das Instrumentenmagazin dazu eingerichtet sein, ein oder mehrere Instrumentenschäfte und/oder modulare Antriebseinheiten der Instrumentenanordnung separat bzw. getrennt voneinander zu speichern. In einer Ausführung kann das Instrumentenmagazin als translatorisches und/oder rotatorisches Wechselmagazin ausgebildet sein, das wahlweise durch translatorische und/oder rotatorische Bewegung verschiedene Instrumente an demselben Ort zur Aufnahme durch einen Roboter der Roboteranordnung positionieren kann.According to one aspect of the present invention, an instrument magazine for storing one or more instruments of the instrument assembly is provided, so that optionally unneeded or not robotically guided instruments of the instrument assembly can be stored or stored, in particular during an OP operation, in particular with a modular drive unit provided instruments. Additionally or alternatively, the instrument magazine can be set up to store one or more instrument shafts and / or modular drive units of the instrument arrangement separately or separately from one another. In one embodiment, the instrument magazine can be designed as a translatory and / or rotary change magazine, which can selectively position various instruments at the same location for recording by a robot of the robot arrangement by means of translatory and / or rotational movement.
Durch ein Instrumentenmagazin kann die Roboteranordnung, insbesondere während einer OP, einfach mit unterschiedlichen Instrumenten bestückt werden. Vorzugsweise ist hierzu eine Kontaktoberfläche des Instrumentenmagazins zur Lagerung der Instrumentenanordnung steril bzw. sterilisierbar ausgebildet oder mit einer sterilen Hülle abgedeckt. Hierbei führt der Roboter der Roboteranordnung das Ablegen bzw. das Entnehmen eines Instrumentes in das bzw. aus dem Instrumentenmagazin vorzugsweise selbsttätig durch, so dass vorteilhafterweise keine zusätzliche Hilfseinrichtung bzw. keinen zusätzlichen Roboter zum Wechseln des Instrumentes notwendig ist.By means of an instrument magazine, the robot arrangement, in particular during an OP, can be easily equipped with different instruments. Preferably, for this purpose, a contact surface of the instrument magazine for storage of the instrument assembly is sterile or sterilizable formed or covered with a sterile sheath. In this case, the robot of the robot arrangement preferably carries out the depositing or removal of an instrument into or out of the instrument magazine automatically, so that advantageously no additional auxiliary device or an additional robot for changing the instrument is necessary.
In einer Weiterbildung weist das Instrumentenmagazin ein Energiezufuhrmittel zur kontaktierenden oder kontaktfreien Energieversorgung von einem oder mehreren in dem Magazin gespeicherten Instrumenten bzw. Antriebseinheiten auf. Eine kontaktfreie Energieversorgung kann beispielsweise mittels einer transformatorischen Magnetanordnung ohne geschlossenen Eisenkern erfolgen, bei der Energiezufuhrmittel und Antriebseinheit(en) Primär- und Sekundarspule(n) aufweisen. Die Energieübertragung kann vorzugsweise im Mittelfrequenzbereich erfolgen. Durch eine kontaktierende oder kontaktfreie Energieversorgung von im Instrumentenmagazin gespeicherten Antriebseinheiten können in einer Ausführung wiederaufladbare Energiespeicher der Antriebseinheiten aufgeladen werden. Entsprechend weisen in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Antriebseinheiten der Instrumentenanordnung wiederaufladbare Energiespeicher auf.In one development, the instrument magazine has an energy supply means for contacting or contact-free energy supply of one or more instruments or drive units stored in the magazine. A non-contact power supply can be done, for example, by means of a transformer magnet arrangement without a closed iron core, in which energy supply means and drive unit (s) Primary and secondary coil (s) have. The energy transfer can preferably take place in the middle frequency range. By means of a contacting or contact-free energy supply of drive units stored in the instrument magazine, in one embodiment rechargeable energy stores of the drive units can be charged. Accordingly, in one embodiment of the present invention, one or more drive units of the instrument assembly have rechargeable energy stores.
Zusätzlich oder alternativ zu der Energieversorgung können wenigstens zwei von dem Instrumentenmagazin, der Instrumentenanordnung und der Roboteranordnung, insbesondere Instrumentenmagazin und Instrumentenanordnung, ein Kommunikationsmittel zur uni- oder bidirektionalen drahtgebundenen oder drahtlosen, insbesondere induktiven oder funkbasierten, Kommunikation zwischen den wenigstens zwei von dem Instrumentenmagazin, der Instrumentenanordnung und der Roboteranordnung, insbesondere zwischen Instrumentenmagazin und Instrumentenanordnung, aufweisen. Insbesondere kann wenigstens eines von dem Instrumentenmagazin, der Instrumentenanordnung und der Roboteranordnung einen Sender und wenigstens ein anderes von dem Instrumentenmagazin, der Instrumentenanordnung und der Roboteranordnung einen Empfänger aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise ein Status von im Instrumentenmagazin gespeicherten Instrumenten abgefragt und/oder solche Instrumente initialisiert, (re)kalibriert und/oder zurückgesetzt werden. Insbesondere können also Instrumentenmagazin und Instrumentenanordnung, Instrumentenmagazin und Roboteranordnung, insbesondere einer Steuerung der Roboteranordnung, und/oder Instrumentenmagazin und Roboteranordnung, insbesondere einer Steuerung der Roboteranordnung, dasselbe oder unterschiedliche Kommunikationsmittel aufweisen, insbesondere ein oder mehrere vorstehend beschriebene Kommunikationsmittel.In addition or as an alternative to the energy supply, at least two of the instrument magazine, the instrument arrangement and the robot arrangement, in particular instrument magazine and instrument arrangement, a communication means for unidirectional or bidirectional wired or wireless, in particular inductive or radio-based, communication between the at least two of the instrument magazine, the Instrument assembly and the robot assembly, in particular between instrument magazine and instrument assembly, have. In particular, at least one of the instrument magazine, the instrument assembly, and the robot assembly may include a transmitter and at least one of the instrument magazine, the instrument assembly, and the robot assembly may have a receiver. As a result, for example, a status of instruments stored in the instrument magazine can be queried and / or such instruments can be initialized, (re) calibrated and / or reset. In particular, instrument magazine and instrument arrangement, instrument magazine and robot arrangement, in particular a controller of the robot arrangement, and / or instrument magazine and robot arrangement, in particular a controller of the robot arrangement, may have the same or different communication means, in particular one or more communication means described above.
Zur Energieversorgung von an einem robotergeführten Instrument angeordneten Antriebseinheiten sind diese in einer Ausführung über eine sterile Kabelverbindung mit einer stationären Energiequelle verbunden. Zusätzlich oder alternativ kann eine kontaktfreie Energieversorgung vorgesehen sein, wie sie vorstehend bereits mit Bezug auf die Energieversorgung von in einem Instrumentenmagazin gespeicherten Antriebseinheiten und exemplarisch auch in
Gleichermaßen ist es möglich, eine Antriebseinheit eines robotergeführten Instruments über dessen Instrumentenschnittstelle durch den Roboter mit Energie zu versorgen.Similarly, it is possible to power a drive unit of a robot-guided instrument via its instrument interface by the robot with energy.
Insbesondere in letzteren Fall kann bei einem Wechsel eines Instruments bzw. einer Antriebseinheit von einem Instrumentenmagazin auf bzw. an einen Roboter und umgekehrt, d. h. bei Anbindung bzw. Ablage des Instruments bzw. der Antriebseinheit deren Energieversorgung unterbrochen werden. Insbesondere für diesen Fall weisen nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Antriebseinheiten jeweils einen elektrischen Energiespeicher zur, wenigstens temporären, autarken Energieversorgung der Antriebseinheit auf. Der Energiespeicher ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er wenigstens während einer Wechselzeit wenigstens ein Steuer- und/oder Kommunikationsmittel eines Elektronikteils einer Antriebseinheit mit Energie versorgen kann bzw. dass er für wenigstens 10 Sekunden und/oder für höchstens 5 Minuten ein Steuer- und/oder Kommunikationsmittel mit Energie versorgen kann.In particular, in the latter case, when changing an instrument or a drive unit from an instrument magazine on or to a robot and vice versa, d. H. be disconnected when connecting or storage of the instrument or the drive unit whose power supply. In particular, for this case, according to one aspect of the present invention, one or more drive units each have an electrical energy storage for, at least temporary, self-sufficient power supply to the drive unit. The energy store is preferably designed such that it can supply at least one control and / or communication means of an electronic part of a drive unit with energy at least during a changeover time or that it controls and / or for at least 10 seconds and / or for a maximum of 5 minutes Can supply communication means with energy.
In einer Weiterbildung ist es auch möglich, den Energiespeicher so zu dimensionieren bzw. auszubilden, dass er die Antriebseinheit, insbesondere während einer OP bzw. für wenigstens 30 Minuten und/oder für höchstens 5 Stunden autark mit Energie versorgen kann. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine kabelgebundene Energieversorgung der Instrumente mit entsprechenden räumlichen Beschränkungen und/oder Interferenzen entfallen.In a further development, it is also possible to dimension or form the energy store in such a way that it can independently supply the drive unit with energy, in particular during an OP or for at least 30 minutes and / or for a maximum of 5 hours. In this way, a wired energy supply of the instruments with corresponding spatial restrictions and / or interference can advantageously be dispensed with.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Chirurgierobotersystem einen ersten Kommunikationskanal und einen oder mehrere weitere Kommunikationskanäle zwischen der Roboteranordnung, insbesondere einer Instrumentensteuerung, und einem oder mehreren Instrumenten der Instrumentenanordnung auf. Hierdurch kann insbesondere die Betriebssicherheit erhöht werden.According to one aspect of the present invention, the surgical robot system has a first communication channel and one or more further communication channels between the robot arrangement, in particular an instrument controller, and one or more instruments of the instrument arrangement. As a result, in particular the reliability can be increased.
In einer Weiterbildung arbeiten ein oder mehrere dieser weiteren Kommunikationskanäle auf einem anderen physikalischen Träger bzw. Vermittler als der erste Kommunikationskanal, um nicht nur redundant, sondern diversitär zu diesem zu sein. Beispielsweise kann einer von dem ersten und einem weiteren Kommunikationskanal strom- oder spannungsbasiert ausgebildet sein, der andere von dem ersten und dem weiteren Kommunikationskanal elektromagnetisch, optisch, induktiv oder kapazitiv. Vorzugsweise ist wenigstens ein weiterer Kommunikationskanal nach dem Ruhestromprinzip bzw. derart ausgebildet, dass ein Wegfall eines Signals auf diesem Kommunikationskanal als Fehler identifiziert wird. Wenigstens ein weiterer Kommunikationskanal kann insbesondere nur zur Übertragung von Statusinformationen eingerichtet sein. Vorzugsweise wird die Roboteranordnung und/oder die Instrumentenanordnung, insbesondere die robotergeführte Instrumentenanordnung, sicher stillgesetzt, falls auf wenigstens einem weiteren Kommunikationskanal ein Fehlersignal übertragen wird, worunter verallgemeinernd, wie vorstehend beschrieben, auch der komplementäre Wegfall eines Freigabesignals verstanden wird. In einer Ausführung kann mittels des ersten und/oder eines weiteren Kommunikationskanals die Anwesenheit eines mit der Antriebseinheit bestückten Instruments übertragen bzw. erkannt werden. In a further development, one or more of these further communication channels operate on a different physical carrier or mediator than the first communication channel in order to be not only redundant, but diverse to it. For example, one of the first and another communication channel can be current- or voltage-based, the other of the first and the further communication channel electromagnetically, optically, inductively or capacitively. Preferably, at least one further communication channel is designed according to the quiescent-current principle or in such a way that an omission of a signal on this communication channel is identified as an error. At least one further communication channel can be set up in particular only for the transmission of status information. The robot arrangement and / or the instrument arrangement, in particular the robot-guided instrument arrangement, is preferably safely shut down if an error signal is transmitted on at least one further communication channel, by which generalizing, as described above, also the complementary omission of an enable signal is understood. In one embodiment, the presence of an instrument equipped with the drive unit can be transmitted or detected by means of the first and / or a further communication channel.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Chirurgierobotersystem ein ein- oder mehrteiliges, insbesondere optisches und/oder akustisches, Anzeigemittel auf zum Anzeigen eines Status eines Instruments der Instrumentenanordnung, insbesondere eines Wechselstatus und/oder Betriebsstatus. Unter einem Wechselstatus wird vorliegend insbesondere ein Status eines Instruments verstanden, das gewechselt, d. h. an einem Roboter der Roboteranordnung befestigt oder von diesem getrennt werden soll. Unter einem Betriebsstatus wird vorliegend insbesondere ein Status eines Instruments verstanden, der dessen Betriebsbereitschaft, insbesondere deren (Rest)Dauer, und/oder dessen bisherigen Betrieb, insbesondere dessen bisherige Betriebszeit oder dessen bisherige Einsatzanzahl, beschreibt.According to one aspect of the present invention, a surgical robot system has a one-part or multi-part, in particular visual and / or audible, display means for displaying a status of an instrument of the instrument arrangement, in particular a change status and / or operating status. In the present case, a change status is understood as meaning, in particular, a status of an instrument that has been changed, ie. H. to be attached to or detached from a robot of the robot assembly. In the present case, an operating status is understood to mean in particular a status of an instrument which describes its operational readiness, in particular its (residual) duration, and / or its previous operation, in particular its previous operating time or its previous number of uses.
Auf diese Weise kann dem OP-Personal ein eindeutiger und rascher Überblick zur Verfügung gestellt werden, welche Instrumente demnächst gewechselt werden bzw. zur Verfügung stehen.In this way, the OR staff can be provided with a clear and rapid overview of which instruments will soon be exchanged or available.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum, insbesondere wahlweisen, Bestücken einer Roboteranordnung eines erfindungsgemäßen Chirurgierobotersystems mit einem oder mehreren Instrumenten der Instrumentenanordnung und/oder zum, insbesondere wahlweisen, Bestücken eines oder mehrerer solcher Instrumente mit einer Antriebseinheit.One aspect of the present invention relates to a method for, in particular selectively, equipping a robot arrangement of a surgical robot system according to the invention with one or more instruments of the instrument arrangement and / or for, in particular selectively, equipping one or more such instruments with a drive unit.
Nach einer Ausführung umfasst das Verfahren eine Registrierung eines Instruments durch eine modulare Antriebseinheit bei Kopplung bzw. Verbindung dieser Antriebseinheit mit dem Instrument, insbesondere Instrumentenschaft. Die Registrierung kann insbesondere automatisch erfolgen. In einer Weiterbildung wird dabei, insbesondere nach dem Herstellen einer mechanischen Verbindung von Instrument und Antriebseinheit, eine Kopplung mit einem Instrument von der Antriebseinheit erkannt und ein Registrierungsvorgang zur konkreten Bestimmung des angeschlossenen Instruments aktiviert. Das Instrument kann sich selbst aktiv identifizieren bzw. aktiv Signale bzw. Daten an die Antriebseinheit übermitteln, oder passiv identifiziert werden.According to one embodiment, the method comprises a registration of an instrument by a modular drive unit when coupling or connecting this drive unit to the instrument, in particular instrument shaft. The registration can be done automatically in particular. In a further development, a coupling with an instrument is recognized by the drive unit, in particular after the production of a mechanical connection between the instrument and the drive unit, and a registration process for the concrete determination of the connected instrument is activated. The instrument can actively identify itself or actively transmit signals or data to the drive unit, or be passively identified.
Die in der Antriebseinheit registrierten Instrumentendaten, beispielsweise eine Identifikationsnummer und/oder Spezifikation des Instrumentenschaftes, etwa seine Freiheitsgrade und/oder kinematischen Parameter, insbesondere individuelle Kalibrierdaten, werden in einer Ausführung an die Roboteranordnung bzw. ihrer Instrumentensteuerung übermittelt, vorzugsweise bei Registrierung oder nach Anbindung an einen Roboter.The instrument data registered in the drive unit, for example an identification number and / or specification of the instrument shaft, such as its degrees of freedom and / or kinematic parameters, in particular individual calibration data, are transmitted in one embodiment to the robot arrangement or its instrument control, preferably upon registration or connection a robot.
In einer Ausführung werden Daten registrierter Instrumente in der Roboteranordnung, insbesondere ihrer Instrumentensteuerung, insbesondere in einer Datenbank, abgespeichert und vorzugsweise periodisch oder ereignisgesteuert aktualisiert.In one embodiment, data of registered instruments in the robot arrangement, in particular their instrument control, in particular in a database, are stored and preferably updated periodically or event-controlled.
In einer Ausführung sind ein oder mehrere Instrumente, insbesondere Instrumentenschäfte, der Instrumentenanordnung in einem Instrumentenmagazin ohne Antriebseinheit gespeichert, die Applikation der Antriebseinheit an ein Instrument erfolgt während des Wechselvorgangs. Dafür verfügt das Instrumentenmagazin in einer Weiterbildung über einen Antriebseinheits-Manipulator zur Handhabung der Antriebseinheit während des Instrumentenwechsels. Der Antriebseinheits-Manipulator verfügt vorzugsweise über keine eigenen Bewegungsfreiheitsgrade – mit Ausnahme eines Spannmechanismus für die Antriebseinheit, sämtliche Positionierbewegungen werden von dem bzw. den instrumentenführenden Robotern der Roboteranordnung ausgeführt. Dadurch kann die Anzahl der Antriebseinheiten und/oder die Gesamtzahl der im Robotersystem enthaltenen aktuierten Freiheitsgrade reduziert werden. Zusätzlich kann dieses Konzept den Aufwand zur Energieversorgung der Antriebseinheiten reduzieren, da keine Energieversorgung der im Magazin abgelegten antriebseinheitslosen Instrumente erforderlich ist, es muss in einer Ausführung lediglich die Energieversorgung der Antriebseinheit für den Zeitraum gewährleistet sein, in dem sie nicht am Manipulatorarm adaptiert ist und von dort mit Energie versorgt wird. Die Energieversorgung der Antriebseinheit während dieses Zeitraums kann insbesondere über den Antriebseinheits-Manipulator erfolgen.In one embodiment, one or more instruments, in particular instrument shafts, of the instrument arrangement are stored in an instrument magazine without a drive unit, the application of the drive unit to an instrument takes place during the change process. For this purpose, the instrument magazine in a further development via a drive unit manipulator for handling the drive unit during the instrument change. The drive unit manipulator preferably does not have its own degrees of freedom of movement - with the exception of a drive unit tensioning mechanism, all positioning movements being performed by the instrument-carrying robot (s) of the robot assembly. As a result, the number of drive units and / or the total number of actuated degrees of freedom contained in the robot system can be reduced. In addition, this concept can reduce the effort to power the drive units, since no power supply of the drive unit stored in the magazine instruments is required, it must be ensured in one embodiment, only the power supply of the drive unit for the period in which it is not adapted to the manipulator and of there is supplied with energy. The power supply of the drive unit during This period can be done in particular via the drive unit manipulator.
Um unterschiedliche Antriebseinheiten handhaben zu können, kann der Antriebseinheits-Manipulator optional mit mehreren Greifern, die auch unterschiedlich ausgeprägt sein können, ausgestattet sein. In einer Weiterbildung weist der Antriebseinheits-Manipulator eine oder mehrere translatorische und/oder rotatorische Bewegungsmöglichkeiten auf, um jeweils die benötigte Antriebseinheit bereitzustellen.In order to be able to handle different drive units, the drive unit manipulator can optionally be equipped with a plurality of grippers, which can also be differently pronounced. In one development, the drive unit manipulator has one or more translatory and / or rotational movement possibilities in order to provide the required drive unit in each case.
Zwei oder mehr der vorstehend erläuterten Aspekte und deren Ausführungen und Weiterbildungen können vorteilhafterweise miteinander kombiniert sein.Two or more of the aspects explained above and their embodiments and developments can advantageously be combined with one another.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized:
Optional kann eine Schnittstelle zwischen Antriebseinheit und Instrumentenschaft eine durch eine Antriebseinheit dieses Instruments lösbare Befestigungssperre aufweisen, mit der verhindert wird, dass versehentlich ein Instrument ohne Antriebseinheit am Roboter adaptiert wird. Beispielsweise kann das proximale Instrumentengehäuse eine mechanische Sperre aufweisen, die bei eingesetzter Antriebseinheit deaktiviert bzw. gelöst wird. Das Instrumentengehäuse lässt sich nur mit deaktivierter Sperre an einem Manipulatorarm adaptieren. Alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen mechanischen Sperre bei nicht eingesetzter Antriebseinheit kann das Vorhandensein und/oder die korrekte Position der Antriebseinheit am Instrument mit einer in der Schnittstelle zwischen dem Roboter und der Antriebseinheit integrierten Anwesenheitssensorik überprüft werden.Optionally, an interface between the drive unit and instrument shaft can have a fastening lock which can be released by a drive unit of this instrument, with which it is prevented that an instrument without a drive unit is accidentally adapted to the robot. For example, the proximal instrument housing may have a mechanical lock which is deactivated or released when the drive unit is inserted. The instrument housing can only be adapted to a manipulator arm with the lock disabled. Alternatively or in addition to the mechanical lock described above with the drive unit not inserted, the presence and / or the correct position of the drive unit on the instrument can be checked with a presence sensor integrated in the interface between the robot and the drive unit.
Das Elektronikmodul
Das Elektronikmodul
Optional eignet sich das beschriebene Elektronikmodul
Schematisch ist in
Die Betätigungseinheit dieses Ausführungsbeispiels ist zur manuellen Aktuierung von zwei Bewegungsfreiheitsgraden φ1 und φ2 und eines Arbeitsfreiheitsgrades φe eines Endeffektors am distalen Ende des Instrumentenschafts
Des Weiteren enthält das Handhebelgehäuse
Optional ist in der Betätigungseinheit eine Möglichkeit zur Beschränkung auf ausgewählte distale Freiheitsgrade, die vom Menschen bedient werden können, vorgesehen. Dazu kann die Schnittstelle der Betätigungseinheit eine Blockiervorrichtung zur mechanischen Fixierung eines oder mehrerer distaler Freiheitsgrade in einer vorgegebenen Gelenkstellung enthalten. Vorzugsweise enthält die Blockiervorrichtung mechanische Elemente, mit denen einzelne Teile der instrumentenseitigen Kupplungselemente in einer vorgegebenen Position fixiert werden können.Optionally, a means for limiting to selected distal degrees of freedom that can be operated by humans is provided in the actuator unit. For this purpose, the interface of the actuating unit may include a blocking device for mechanically fixing one or more distal degrees of freedom in a predetermined joint position. Preferably, the blocking device contains mechanical elements with which individual parts of the instrument-side coupling elements can be fixed in a predetermined position.
In dem Instrumentenmagazin
Um ein Instrument bzw. eine Antriebseinheit an einem Roboter zu befestigen, wird sie von dem sterilen Instrumentenmagazin abgenommen. Um auch für die Zeitdauer nach dem Abnehmen von dem Instrumentenmagazins bis zum Adaptieren an einem Roboter die Energieversorgung zumindest der Signalverarbeitungselektronik dieser Antriebseinheit aufrecht zu erhalten, um ein abermaliges Booten und Initialisieren nach der Adaption an einen Manipulatorarm zu vermeiden, weist die Antriebseinheit einen Energiespeicher auf, so dass eine autarke Energieversorgung zumindest der Signalverarbeitungselektronik möglich ist. Dieser Energiespeicher befindet sich in einer Ausführung in der modularen Antriebseinheit und/oder kann bei angeschlossener externer Energieversorgung, insbesondere am Roboter oder im Instrumentenmagazin, regeneriert bzw. aufgeladen werden. Dadurch ist eine einfache Bedienung und Wartung durch das OP-Personal möglich. Gleichermaßen kann die Antriebseinheit auch während der gesamten Dauer eines Eingriffs durch den Energiespeicher versorgt werden. Eine weitere Alternative stellt eine sterile Kabelverbindung zwischen der Roboteranordnung und den adaptierten und/oder nicht adaptierten bzw. an der Roboteranordnung befestigten Instrumenten bzw. Antriebseinheiten zur Energieversorgung und/oder zum Datenaustausch dar. In einer weiteren Ausführung kann eine drahtlose Energieübertragung an Antriebseinheiten vorgesehen sein, die gegenüber insbesondere kabelgebundenen Systemen eine deutlich erhöhte Beweglichkeit der Antriebseinheiten und der Instrumente ermöglichen kann. Vorteilhaft gegenüber einer Versorgung durch einen Energiespeicher sind die geringere Baugröße und das niedrigere Gewicht der Antriebseinheiten. Es können sämtliche elektrische Kontakte entfallen, wodurch sterilen Hüllen deutlich einfacher und kostengünstiger ausgeführt werden können. Durch den Wegfall steriler elektrischer Kontakte vereinfacht sich zudem die Aufbereitung der Instrumenten bzw. Antriebseinheiten.To attach an instrument or a drive unit to a robot, it is removed from the sterile instrument magazine. In order to maintain the power supply of at least the signal processing electronics of this drive unit for the period of time after removal from the instrument magazine to adapt to a robot in order to prevent repeated booting and initialization after adaptation to a manipulator arm, the drive unit has an energy store, so that a self-sufficient power supply of at least the signal processing electronics is possible. This energy storage device is located in an embodiment in the modular drive unit and / or can be regenerated or charged when the external energy supply is connected, in particular on the robot or in the instrument magazine. This allows easy operation and maintenance by the OR staff. Likewise, the drive unit can also be supplied by the energy store during the entire duration of an intervention. A further alternative is a sterile cable connection between the robot arrangement and the adapted and / or non-adapted instruments or drive units for power supply and / or data exchange attached to the robot arrangement. In a further embodiment, a wireless energy transmission may be provided to drive units, which can allow a significantly increased mobility of the drive units and instruments compared to particular wired systems. Advantageous over a supply by an energy storage are the smaller size and the lower weight of the drive units. It can eliminate all electrical contacts, making sterile cases can be made much easier and cheaper. The elimination of sterile electrical contacts also simplifies the reprocessing of instruments or drive units.
Insbesondere zur Erhöhung der Betriebssicherheit von energetisch und/oder kommunikativ drahtlos angebundenen Antriebseinheiten kann in einer Ausführung zur Statusübermittlung ein zusätzlicher Kommunikationskanal unabhängig vom eigentlichen Kommunikationskanal vorgesehen sein. Dieser zusätzliche Kommunikationskanal arbeitet vorzugsweise nach einem vom eigentlichen Kommunikationskanal unterschiedlichen physikalischen Prinzip, beispielsweise optisch. Er dient vorzugsweise nicht der Übertragung größerer Datenmengen, sondern lediglich dem Austausch von Statusnachrichten zwischen einem Roboter und einer daran befestigten Antriebseinheit. Der zusätzliche Kommunikationskanal verläuft vorzugsweise parallel zu der eigentlichen Datenverbindung. Er kann nach dem Ruhestromprinzip arbeiten, so dass eine Notabschaltung mindestens des betroffenen Roboters und der betroffenen Antriebseinheit eingeleitet werden kann, sobald die Verbindung unterbrochen oder der Status vom Roboter oder Instrument bzw. Antriebseinheit geändert wird.In particular, to increase the reliability of energetically and / or communicatively wirelessly connected drive units, an additional communication channel can be provided independently of the actual communication channel in an embodiment for status transmission. This additional communication channel preferably operates according to a physical principle different from the actual communication channel, for example optically. It preferably does not serve the transmission of larger amounts of data, but only the exchange of status messages between a robot and a drive unit attached thereto. The additional communication channel preferably runs parallel to the actual data connection. It can operate on the quiescent current principle, so that an emergency shutdown of at least the affected robot and the affected drive unit can be initiated as soon as the connection is interrupted or the status of the robot or instrument or drive unit is changed.
Anhand der Figurenfolgen
Eine Registrierung eines an eine Antriebseinheit angekoppelten Instrumentenschafts kann automatisch erfolgen. Dabei laufen nach dem Herstellen einer mechanischen Verbindung von Instrumentenschaft und Antriebseinheit vorzugsweise einer oder mehrere der folgenden Schritte ab:
- 1) Eine Kopplung mit einem Instrumentenschaft wird erkannt und ein Registrierungsvorgang zur konkreten Bestimmung des angeschlossenen Instruments aktiviert;
- 2) Das Instrument bzw. der Instrumentenschaft kann sich selbst identifizieren, insbesondere durch eine aktive Kommunikation zwischen der Antriebseinheit und einem im Instrumentenschaft integrierten Controller, vorzugsweise Mikrocontroller. Alternativ kann ein angekoppeltes Instrument identifiziert werden, insbesondere mittels eines nichtflüchtigen Speicherbaustein, beispielsweise eines EEPROMs, im Instrument, wobei die Informationen von der Antriebseinheit abgefragt werden können.
- 1) A coupling with an instrument shaft is detected and a registration process for the concrete determination of the connected instrument is activated;
- 2) The instrument or the instrument shaft can identify itself, in particular by an active communication between the drive unit and a controller integrated in the instrument shaft, preferably a microcontroller. Alternatively, a coupled instrument can be identified, in particular by means of a non-volatile memory module, such as an EEPROM, in the instrument, wherein the information can be queried by the drive unit.
Ein Instrument bzw. Instrumentenschaft enthält vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Daten: Identifizierungscode, Instrumentenname, Seriennummer, Anzahl der verbleibenden bzw. noch zur Verfügung stehenden Einsätze, Kalibrierparameter zum Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen und/oder kinematische und/oder dynamische Parameter, die einen Instrumententyp charakterisieren, beispielsweise Gewicht, Schwerpunktslage, Trägheitstensor, Ursprung und Orientierung des Endeffektor-Koordinatensystems, kinematikspezifische Transformationsmatrizen, Gelenkwinkelgrenzen bzw. kartesischer Arbeitsraum.
- 3) Nach einer erfolgreichen Registrierung ist das mit einer Antriebseinheit bestückte Instrument der Roboteranordnung bekannt, so dass einer oder mehrere der folgenden Schritte durchgeführt werden können:
- 3.1) Weitergabe der Instrumenten-Daten an die Instrumentensteuerung der Roboteranordnung und/oder eine Steuerungsebene der Antriebseinheit, insbesondere an einen Elektronikteil. Dies kann vorzugsweise bereits bei Verbindung von Instrumentenschaft und Antriebseinheit, insbesondere in einem Instrumentenmagazin, oder auch erst bei Verbindung mit dem Roboter erfolgen.
- 3) After a successful registration, the robotic device instrument equipped with a drive unit is known, so that one or more of the following steps can be performed:
- 3.1) Passing the instrument data to the instrument control of the robot assembly and / or a control plane of the drive unit, in particular to an electronic part. This can preferably take place already when the instrument shaft and the drive unit are connected, in particular in an instrument magazine, or only when connected to the robot.
Ist beispielsweise eine Stromregelung der Antriebseinheit dezentral in dieser implementiert, eine Positionsregelung zentral in der Instrumentensteuerung der Roboteranordnung, kann die Antriebseinheit als Gateway fungieren und alle Instrumentendaten an die Instrumentensteuerung weiterleitet, beispielsweise über einen Feldbus.
- 3.2) Statusänderung der Antriebseinheit nach Bestätigung durch die Instrumentensteuerung, insbesondere Signalisierung des Status an einen Bediener.
- 3.2) Status change of the drive unit after confirmation by the instrument control, in particular signaling the status to an operator.
Alle registrierten Instrumente können in einer Datenbank hinterlegt werden, die während eines Eingriffs laufend aktualisiert werden kann. Diese informationelle Anbindung aller – nicht nur der an der Roboteranordnung adaptierten bzw. befestigten – Instrumente bzw. Antriebseinheiten an die Instrumentensteuerung der Roboteranordnung bietet sowohl für die Ansteuerung der Roboteranordnung als auch für den Anwender einige Vorteile: Der Operateur hat jederzeit einen Überblick der momentan betriebsbereiten Instrumente und deren Status, der Betriebszustand, zum Beispiel „Betriebsbereit”, (verschiedene) Fehlerzustände, abgelaufene Leben und dergleichen, jedes Instruments bzw. jeden Antriebseinheit kann dem OP-Personal signalisiert werden. Dies kann beispielsweise akustisch oder optisch durch eine oder mehrere ein- oder mehrfarbige Signalleuchten, insbesondere LEDs, insbesondere an der Antriebseinheit, erfolgen. Analog können dem Operateur an einer Eingabekonsole die Betriebszustände aller oder einzelner Instrumente bzw. Antriebseinheiten durch entsprechende Einblendungen signalisiert werden.All registered instruments can be stored in a database, which can be constantly updated during an intervention. This informational connection of all - not only adapted or fixed to the robot assembly - instruments or drive units to the instrument control of the robot assembly offers both the control of the robot assembly as well as the user some advantages: The surgeon has always an overview of the currently operational instruments ready and their status, the operating state, for example "ready", (various) fault conditions, expired lives and the like, each instrument or each drive unit can be signaled to the surgical staff. This can be done, for example acoustically or optically by one or more single or multi-color signal lights, in particular LEDs, in particular on the drive unit. Analogously, the operating states of all or individual instruments or drive units can be signaled to the surgeon on an input console by means of corresponding overlays.
Bei einem Instrumentenwechsel kann der Operateur an der Eingabekonsole ein registriertes Instrument zum Einwechseln sowie den Roboter, an den das ausgewählte Instrument adaptiert werden soll, auswählen. Diese Informationen können genutzt werden, um einen manuellen Instrumentenwechsel zu unterstützen und für das OP-Personal einfacher zu gestalten oder einen automatischen Instrumentenwechsel zu initiieren.In the event of a change of instrument, the surgeon may select at the input console a registered instrument for replacement as well as the robot to which the selected instrument is to be adapted. This information can be used to support a manual instrument change and make it easier for the OR staff or to initiate an automatic instrument change.
In einer Ausführung verfügen ein oder mehrere Roboter der Roboteranordnung und/oder ein oder mehrere Instrumente und/oder Antriebseinheit der Instrumentenanordnung über eine Signalvorrichtung, beispielsweise eine, insbesondere mehrfarbige, Signalleuchte. Zur Vorbereitung eines Instrumentenwechsels wird die Signalleuchte des betroffenen Roboters in einer bestimmten Farbe und/oder einer bestimmten Blinksequenz aktiviert. Dadurch wird dem OP-Personal eindeutig signalisiert, welche(r) Roboter von dem anstehenden Instrumentenwechsel betroffen ist bzw. sind. Ebenso wird die Signalleuchte des einzuwechselnden Instruments in einer bestimmten Farbe und/oder einer bestimmten Blinksequenz aktiviert, um dem OP-Personal eindeutig anzuzeigen, welches Instrument einzuwechseln ist. Ebenso kann dem OP-Personal ein erfolgreicher Wechselvorgang durch ein spezielles Farb- oder Blinkmuster der Signalleuchten an Manipulatorarm und Instrument angezeigt werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer optischen Signalisierung ist auch ein akustisches Signal möglich.In one embodiment, one or more robots of the robot arrangement and / or one or more instruments and / or drive unit of the instrument arrangement have a signal device, for example a signal light, in particular a multicolor signal. In preparation for a change of instrument, the signal light of the affected robot is activated in a specific color and / or a particular flashing sequence. This clearly signals to the OR staff which robot (s) is / are affected by the upcoming instrument change. Likewise, the signal light of the instrument to be loaded is activated in a specific color and / or a particular flashing sequence to clearly indicate to the operating room personnel which instrument is to be exchanged. Similarly, the OR staff can be shown a successful change process by a special color or flashing pattern of the signal lights on manipulator and instrument. Alternatively or in addition to an optical signaling, an acoustic signal is also possible.
In
Man erkennt, dass in diesen Verfahrensschritten synergetisch einerseits die Roboteranordnung wahlweise mit einem Instrument bestückt wird (vgl. insbesondere
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1; 1', 2, 31; 1 ', 2, 3
- Roboter(anordnung)Robot (assembly)
- 4; 4'; 4'' 5, 64; 4 '; 4 '' 5, 6
- modulare Antriebseinheitmodular drive unit
- 7; 7'; 7'', 8; 8', 97; 7 '; 7 ", 8; 8 ', 9
- Instrumentenschaftinstrument shaft
- 7.1; 7.1'7.1; 7.1 '
- Flanschflange
- 7.27.2
- Antriebsstrangpowertrain
- 10, 11, 1210, 11, 12
- Öffnungopening
- 1313
- Bauchdeckeabdominal wall
- 1414
- Operationsgebietarea of operations
- 2020
- Elektronikmodul (Antriebseinheit)Electronic module (drive unit)
- 20.1; 20.2, 22.220.1; 20.2, 22.2
- Schnittstelleinterface
- 2121
- Antriebsmodul (Antriebseinheit)Drive module (drive unit)
- 2222
- Instrumentenadapterinstrument adapter
- 2424
- sterile Hüllesterile envelope
- 30 30
- Basis (Betätigungseinheit)Base (operating unit)
- 3131
- Handhebel (Betätigungseinheit)Hand lever (operating unit)
- 4040
- Instrumentenmagazintool magazine
- 5050
- Antriebseinheits-ManipulatorDrive unit manipulator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012008535 [0002] DE 102012008535 [0002]
- DE 102012008537 [0008] DE 102012008537 [0008]
- EP 2012/000358 [0008] EP 2012/000358 [0008]
- EP 2012/000719 [0008] EP 2012/000719 [0008]
- EP 2396796 A1 [0033] EP 2396796 A1 [0033]
- EP 2340611 A1 [0033] EP 2340611 A1 [0033]
Claims (18)
Priority Applications (22)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201210015541 DE102012015541A1 (en) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly |
EP13719024.5A EP2841000B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
CN201380033455.7A CN104411266B (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | robotic surgical system |
EP14004402.5A EP2881063B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Surgical robot system |
CN201510041821.4A CN104622577B (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgical system |
EP14004405.8A EP2881066B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Surgical robot system |
CN201510041852.XA CN104586510B (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgical system |
CN201510041988.0A CN104605936B (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgical system |
EP14004403.3A EP2881064B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Surgical robot system |
KR1020147032822A KR101691711B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
CN201510041943.3A CN104605935B (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgical system |
KR1020147032821A KR101691710B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
PCT/EP2013/001252 WO2013159932A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
EP14004404.1A EP2881065B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Surgical robot system |
KR1020147032820A KR101647246B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
KR1020147032716A KR101647245B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
KR1020147032823A KR101691277B1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-25 | Robotic surgery system |
US14/523,468 US10265869B2 (en) | 2012-04-27 | 2014-10-24 | Robotic surgery system |
US14/523,280 US10293497B2 (en) | 2012-04-27 | 2014-10-24 | Robotic surgery system |
US14/523,353 US10293498B2 (en) | 2012-04-27 | 2014-10-24 | Surgical robot system |
US14/523,422 US20150148818A1 (en) | 2012-04-27 | 2014-12-30 | Surgical robot system |
US14/523,142 US10384356B2 (en) | 2012-04-27 | 2014-12-30 | Robotic surgery system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201210015541 DE102012015541A1 (en) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012015541A1 true DE102012015541A1 (en) | 2014-02-06 |
Family
ID=49943844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201210015541 Ceased DE102012015541A1 (en) | 2012-04-27 | 2012-08-06 | Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012015541A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016023635A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Kuka Roboter Gmbh | Positioning a robot |
US10653489B2 (en) | 2015-05-11 | 2020-05-19 | Covidien Lp | Coupling instrument drive unit and robotic surgical instrument |
US10667877B2 (en) | 2015-06-19 | 2020-06-02 | Covidien Lp | Controlling robotic surgical instruments with bidirectional coupling |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH697260B1 (en) * | 2003-06-30 | 2008-07-31 | Zeiss Carl | Holding device, in particular for a medical optical instrument, comprising means for equalizing a load torque. |
US20090024142A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-01-22 | The European Atomic Energy Community (Euratom) | Robotic surgical system for performing minimally invasive medical procedures |
US20090326324A1 (en) * | 2006-07-28 | 2009-12-31 | Universidad De Malaga | Robotic system for assisting in minimally-invasive surgery, which can position a surgical instrument in response to orders from a surgeon, is not attached to the operating table and does not require pre-calibration of the insertion point |
EP2340611A1 (en) | 2008-09-27 | 2011-07-06 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer systems |
US20110277775A1 (en) * | 2007-06-13 | 2011-11-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Surgical system instrument sterile adapter |
EP2396796A1 (en) | 2009-02-13 | 2011-12-21 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer in lossy environments |
EP2484262A1 (en) | 2011-02-03 | 2012-08-08 | HEFTER Maschinenbau GmbH & Co. KG | Suction strip for draining subsoil |
DE102012008537A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Kuka Laboratories Gmbh | Surgical robot system has robot that is releasably fixed to instrument arrangement, and instrument interface that is arranged between drive unit and instrument |
DE102012008535A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Kuka Laboratories Gmbh | Surgical robot system has instrument arrangement with instrument that is guided by robot, where degree of freedom of instrument shaft is actuated by drive train of drive train arrangement that is actuated by drive unit |
-
2012
- 2012-08-06 DE DE201210015541 patent/DE102012015541A1/en not_active Ceased
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH697260B1 (en) * | 2003-06-30 | 2008-07-31 | Zeiss Carl | Holding device, in particular for a medical optical instrument, comprising means for equalizing a load torque. |
US20090024142A1 (en) * | 2006-02-03 | 2009-01-22 | The European Atomic Energy Community (Euratom) | Robotic surgical system for performing minimally invasive medical procedures |
US20090326324A1 (en) * | 2006-07-28 | 2009-12-31 | Universidad De Malaga | Robotic system for assisting in minimally-invasive surgery, which can position a surgical instrument in response to orders from a surgeon, is not attached to the operating table and does not require pre-calibration of the insertion point |
US20110277775A1 (en) * | 2007-06-13 | 2011-11-17 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Surgical system instrument sterile adapter |
EP2340611A1 (en) | 2008-09-27 | 2011-07-06 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer systems |
EP2396796A1 (en) | 2009-02-13 | 2011-12-21 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer in lossy environments |
EP2484262A1 (en) | 2011-02-03 | 2012-08-08 | HEFTER Maschinenbau GmbH & Co. KG | Suction strip for draining subsoil |
DE102012008537A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Kuka Laboratories Gmbh | Surgical robot system has robot that is releasably fixed to instrument arrangement, and instrument interface that is arranged between drive unit and instrument |
DE102012008535A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | Kuka Laboratories Gmbh | Surgical robot system has instrument arrangement with instrument that is guided by robot, where degree of freedom of instrument shaft is actuated by drive train of drive train arrangement that is actuated by drive unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016023635A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Kuka Roboter Gmbh | Positioning a robot |
US10391635B2 (en) | 2014-08-14 | 2019-08-27 | Kuka Deutschland Gmbh | Positioning a robot |
US10653489B2 (en) | 2015-05-11 | 2020-05-19 | Covidien Lp | Coupling instrument drive unit and robotic surgical instrument |
US10667877B2 (en) | 2015-06-19 | 2020-06-02 | Covidien Lp | Controlling robotic surgical instruments with bidirectional coupling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2881064B1 (en) | Surgical robot system | |
EP3995097B1 (en) | Smart support arm for head surgery with touch sensitive control | |
EP3273900B1 (en) | Holding arm for medical purposes with detachable command unit and command unit therefor | |
EP3025667B1 (en) | Device for robotic surgery | |
EP2881068B1 (en) | Surgical robot system and surgical instrument | |
EP2846725B1 (en) | Minimally invasive instrument for robotic surgery | |
EP2883511B1 (en) | Surgical instrument arrangement | |
EP2415417B1 (en) | Medical workstation | |
DE102006059165B4 (en) | Sterile surgical adapter and coupling procedure | |
DE102014117407A1 (en) | Device for robotic surgery | |
DE102014016823B4 (en) | A method of controlling a mechatronic assistance system coupled to a support arm | |
DE102012008535A1 (en) | Surgical robot system has instrument arrangement with instrument that is guided by robot, where degree of freedom of instrument shaft is actuated by drive train of drive train arrangement that is actuated by drive unit | |
DE102012207060A1 (en) | Robot assembly for use in medical fields | |
EP3629970B1 (en) | Passive surgical manipulator with hand-held drive unit | |
EP2138280B1 (en) | Robots and method for attaching a tool to a robot | |
DE102014016824A1 (en) | Intelligent holding arm for head surgery with touch-sensitive operation | |
WO2016156201A1 (en) | Surgical instrument, system, retaining arm, and method | |
DE102012015541A1 (en) | Robotic surgery system for use with instrument assembly having sterilizable drive unit for surgical instrument and manual operation unit, has robot assembly with robot and instrument assembly with instrument that is guided by robot assembly | |
DE102014019752A1 (en) | Holding arm for medical purposes with two mechatronic interfaces | |
DE102016210846A1 (en) | robot arm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: KUKA ROBOTER GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KUKA LABORATORIES GMBH, 86165 AUGSBURG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: A61B0019000000 Ipc: A61B0034300000 |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |