根據(jù)第一方面涉及一種外科手術(shù)機器人系統(tǒng)或遠(yuǎn)程機械手，其中，將對套針或主動定位裝置的被動式預(yù)定位與對套針的主動式控制或電動化相組合，用以使手術(shù)器械運動。這種根據(jù)本發(fā)明的“主動套針”能夠使手術(shù)器械繞樞轉(zhuǎn)點至少以2個自由度(方向101和102)運動，正如在圖6中所示那樣。根據(jù)本發(fā)明，手術(shù)器械總共具有7個自由度:3個自由度(根據(jù)圖6的自由度101、102、103)通過插入套針中的手術(shù)器械與相應(yīng)驅(qū)動單元的在電機方面的聯(lián)接來實現(xiàn)，另外4個自由度(根據(jù)圖6的自由度104、105、106和107)通過在每個所用的手術(shù)器械的端部上的驅(qū)動單元來實現(xiàn)。
[0042]因為樞轉(zhuǎn)點通過主動套針本身來限定，所以樞轉(zhuǎn)點的位置在手術(shù)開始前借助對主動套針的預(yù)定位來確定。由此，患者能夠在外科手術(shù)介入開始之后變換位置，這是因為樞轉(zhuǎn)點與根據(jù)本發(fā)明的定位裝置或主動套針在結(jié)構(gòu)上相關(guān)聯(lián)并且在變化位置時，相對于主動定位裝置保持不變，也就是說，樞轉(zhuǎn)點相對于所述器械和支架板以及引導(dǎo)元件始終保持不變。
[0043]另外，通過取消用于主動定位器械的機器人手臂，能夠使系統(tǒng)明顯更小而且更輕地實施。由此，能夠?qū)⒄麄€系統(tǒng)更為簡便地例如運輸?shù)搅硪皇中g(shù)室中，并且進而實現(xiàn)了更高的靈活性和使用充分性。
[0044]在下面，對本發(fā)明參照附圖詳細(xì)介紹:
[0045]圖1示出外科手術(shù)器械的根據(jù)本發(fā)明的主動定位裝置，該主動定位裝置安裝在機器人手臂上。在微創(chuàng)的腹腔鏡術(shù)介入期間，一般使用4個手術(shù)器械，其中3個是外科手術(shù)器械以及I個是照相機或內(nèi)窺鏡，所述外科手術(shù)器械和照相機或內(nèi)窺鏡借助遠(yuǎn)程機械手系統(tǒng)由手術(shù)醫(yī)生來控制。因而根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選在系統(tǒng)中存在主動套針或主動定位裝置的4重實施方案。而不言而喻的是，具有I至3個或多個4個的主動套針也落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。每個主動套針借助可以設(shè)有鉸接件2的機器人手臂I得到失重地或者說懸浮式地支承。因而，保持機構(gòu)設(shè)置用于每個主動套針。所有保持機構(gòu)能夠固定在共同的支架(參見圖4)或固定在分開的支架上。在分開的支架上的固定方案例如可以是合理的，這時，套針的布置方案為了外科手術(shù)介入而需要這樣。
[0046]主動套針的支架板3與機器人手臂I固定連接。支架板3又與植入裝置4固定連接。植入裝置4在其那方面借助平衡元件5與引導(dǎo)裝置6相連接。借助平衡元件5能夠?qū)崿F(xiàn)引導(dǎo)裝置6相對于植入裝置4的運動(傾斜)。通過這種運動，實現(xiàn)了外科手術(shù)器械8的樞轉(zhuǎn)運動。引導(dǎo)裝置6接納外科手術(shù)器械8。借助密封圈7來實現(xiàn)外科手術(shù)器械8相對于引導(dǎo)裝置6氣密性的密封。在腹腔鏡術(shù)中，腹腔通過導(dǎo)入氣體(二氧化碳，CO2)而被“充氣”，以便外科醫(yī)生對于外科手術(shù)介入本身實現(xiàn)更多的運動自由度。為了使氣體不能逸出，需要密封件7。
[0047]促動器或調(diào)整驅(qū)動裝置9、12彼此正交地布置。借助球頭杠桿機構(gòu)10、11以及13、14，能夠?qū)⒘κ┘拥揭龑?dǎo)裝置6的上端部上，從而使該引導(dǎo)裝置相對于植入裝置4在兩個軸線(X，y)上能夠彼此獨立地運動。
[0048]另一調(diào)整驅(qū)動裝置15安裝在引導(dǎo)裝置6的上端部上。借助由夾子16、轉(zhuǎn)向滾輪17、夾子18以及相應(yīng)的繩索牽拉件19構(gòu)成的調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)，實現(xiàn)了器械沿z方向的平移運動。
[0049]伸縮系統(tǒng)20借助保持裝置21與器械驅(qū)動單元22以如下方式連接，外科手術(shù)器械8繞z軸的旋轉(zhuǎn)運動α被防止。外科手術(shù)器械8的該旋轉(zhuǎn)運動α通過旋轉(zhuǎn)促動器23來實現(xiàn)，該旋轉(zhuǎn)促動器與外科手術(shù)器械8的桿相連接。器械促動器24、25和26實現(xiàn)了外科手術(shù)器械8以自由度105、106和107運動，參見圖6。
[0050]圖2示出如圖1的根據(jù)本發(fā)明的主動定位裝置，附加設(shè)有充氣連接部，其由在密封件7下方通入套針6的空腔的輸入管29以及連接部與閥組件30構(gòu)成。有針對性地將充氣裝置連接到連接部與閥組件上。充氣裝置借助閥結(jié)構(gòu)組件30泵送氣體(一般情況下是CO2)并且將與之相連的輸送管29引入患者腹腔內(nèi)。密封件7防止氣體從患者腹腔中不希望地散逸到環(huán)境中。密封件7有針對性地這樣實施:該密封件當(dāng)器械8從套針6上完全移開時，仍然氣密性地封閉該套針，也就是即便取下器械，仍沒有充氣氣體散逸到環(huán)境中。
[0051]圖3示出根據(jù)圖1的主動定位裝置的俯視圖；
[0052]圖4示出當(dāng)在人體上進行手術(shù)期間根據(jù)本發(fā)明的外科手術(shù)機器人系統(tǒng)的一部分的示意圖；圖5中詳細(xì)介紹的機器人手臂通過基本保持件(在這里示范性為300a、300b和300c)以如下方式保持:所述基本保持件能夠與312和313連接地被保持在例如呈弧形成型的導(dǎo)軌311中并且彼此獨立地定位。在機器人手臂的聯(lián)接面310上，將根據(jù)圖1或圖2的主動定位裝置保持在結(jié)構(gòu)組件3上。引導(dǎo)件優(yōu)選呈弧形的構(gòu)造具有如下優(yōu)點，使機器人手臂根據(jù)患者的典型解剖結(jié)構(gòu)以弧形預(yù)定位于腹壁上方。
[0053]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的機器人手臂的示意圖；機器人手臂由多個節(jié)段303、306和309構(gòu)成，所述節(jié)段借助鉸接件相互連接，這實現(xiàn)了根據(jù)圖1和圖2的、聯(lián)接面310相對于主動定位裝置的布置。機器人手臂自身借助鉸接件301 (該鉸接件實現(xiàn)了繞轉(zhuǎn)動軸線302以+/-90°的樞轉(zhuǎn)運動)固定在基本保持件300上。機器人手臂的第一分節(jié)段303引導(dǎo)至另一鉸接件304，該另一鉸接件具有優(yōu)選正交于轉(zhuǎn)動軸線302的轉(zhuǎn)動軸線305。借助鉸接件304連接機器人手臂的另一分節(jié)段306，該另一分節(jié)段306借助另一鉸接件307實現(xiàn)了優(yōu)選正交于轉(zhuǎn)動軸線302以及正交于轉(zhuǎn)動軸線305的樞轉(zhuǎn)運動308。機器人手臂的第三分節(jié)段309在其遠(yuǎn)端具有聯(lián)接面310，借助該聯(lián)接面，通過建立適當(dāng)?shù)牧︽i合以及優(yōu)選型面鎖合的連接而能夠?qū)⒏鶕?jù)圖1或圖2的主動定位裝置固定在結(jié)構(gòu)組件3上。鉸接件301、304、307能夠要么主動地(也就是設(shè)有調(diào)整驅(qū)動裝置)，要么被動地實施。鉸接件301、304、307設(shè)有絕對的位置探測器，從而機器人手臂以及相應(yīng)連接于其上的主動定位裝置在空間中的位置或定向是已知的。絕對的位置探測器的信號優(yōu)選能夠以如下方式在控制單元202中相互間得到計算，使得在知道根據(jù)圖1或圖2的主動定位裝置的幾何形狀和當(dāng)前調(diào)整位置的情況下，可以識別到不同的機器人手臂彼此間有危險的碰撞或者機器人手臂與其他機器人手臂的主動定位裝置的碰撞，并且借助操縱和顯示單元200向使用者輸出碰撞警告。在另一實施方式中，控制單元202可以通過改變由操縱和顯示單元200預(yù)設(shè)的調(diào)整指令主動避免不同的機器人手臂彼此間潛在的碰撞或者機器人手臂與其他機器人手臂的主動定位裝置的碰撞。在被動的實施方案中，鉸接件301、304、307優(yōu)選以一種裝置來防止鉸接件位置被無意調(diào)整。
[0054]圖6示出作為本發(fā)明的可能組成部分的外科手術(shù)器械。該結(jié)構(gòu)總共具有7個自由度。這些自由度通過器械桿120沿X方向101和y方向102的平移運動來實現(xiàn)。所述運動實現(xiàn)了器械繞樞轉(zhuǎn)點的翻轉(zhuǎn)。另外，器械桿120可以沿z方向103運動。器械桿120可以繞其自身的器械軸線110沿運動方向104旋轉(zhuǎn)運動。器械尖端由至少3個能夠彼此相對運動的結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成。在此，第一結(jié)構(gòu)組件121繞轉(zhuǎn)動軸線111沿轉(zhuǎn)動方向105能翻轉(zhuǎn)地、相對于器械桿120能運動地布置。結(jié)構(gòu)組件121自身承載兩個結(jié)構(gòu)組件122、123，所述結(jié)構(gòu)組件彼此獨立地能繞轉(zhuǎn)動軸線112沿轉(zhuǎn)動方向106翻轉(zhuǎn)地布置。通過結(jié)構(gòu)組件122相對于結(jié)構(gòu)組件123的轉(zhuǎn)動運動，兩個結(jié)構(gòu)組件122、123之間繞轉(zhuǎn)動軸線112的角度107改變。由此，能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)組件122、123的機械構(gòu)造方式來實施抓持、夾緊或剪切運動。
[0055]圖7和圖8示出根據(jù)本發(fā)明的機械人系統(tǒng)的實施方式，具有I個或4個機器人手臂以及一個(212a)或4個(212a-d)根據(jù)本發(fā)明的主動定位裝置。下列闡釋涉及的是具有根據(jù)圖7的機器人手臂的實施方式。主動定位裝置212a借助由結(jié)構(gòu)組件210和211組成的預(yù)定位裝置與弧形引導(dǎo)件209連接。預(yù)定位裝置可以被動地(也就是通過手動調(diào)整)或者優(yōu)選主動地(也就是通過給鉸接件211配設(shè)有主動調(diào)整驅(qū)動裝置)來實現(xiàn)。預(yù)定位裝置本身借助適當(dāng)?shù)谋３旨?例如作為弧形引導(dǎo)件209)來保持?；⌒我龑?dǎo)件2