IT201900000671A1

IT201900000671A1 - Head actuated agonist-antagonist for a tool and robot provided with such a head

Info

Publication number: IT201900000671A1
Application number: IT102019000000671A
Authority: IT
Inventors: Debora Botturi; Francesco Becchi; Nicolo' Donella; Giovanni Stellin
Original assignee: Surgica Robotica S P A
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-07-16

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: “Testa attuata agonista-antagonista per un utensile e robot provvisto di tale testa” DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled: "Agonist-antagonist actuated head for a tool and robot equipped with such a head"

“Agonist-antagonist actuated head for a tool and robot comprising such a head” "Agonist-antagonist actuated head for a tool and robot comprising such a head"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Campo dell’Invenzione Field of the Invention

La presente invenzione si riferisce a una testa attuata per un robot e a un robot, preferibilmente un robot chirurgico, comprendente tale testa. In particolare, secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione che prevede l’impiego della testa attuata in una stazione robotizzata di ausilio per l’esecuzione di operazioni chirurgiche a ridotta invasività, ad esempio laparoscopiche, la testa comprende un utensile pinza con almeno due ganasce comandate indipendentemente l’una dall’altra. E’ inoltre possibile, secondo alcune forme di realizzazione, che la pinza comprenda ulteriori gradi di libertà per il movimento contemporaneo delle ganasce. The present invention relates to a head implemented for a robot and to a robot, preferably a surgical robot, comprising this head. In particular, according to a preferred embodiment of the invention which provides for the use of the head implemented in a robotic aid station for carrying out minimally invasive surgical operations, for example laparoscopic, the head comprises a pincer tool with at least two jaws controlled independently of each other. It is also possible, according to some embodiments, that the gripper includes further degrees of freedom for the simultaneous movement of the jaws.

Tecnica Nota Technique Note

E’ noto attuare le ganasce di una pinza chirurgica per interventi laparoscopici tramite pulegge ed elementi flessibili aventi rispettive estremità ciascuna delle quali è collegata a un rispettivo motore elettrico per realizzare un’attuazione agonistaantagonista sul relativo grado di libertà, ad esempio l’apertura e la chiusura di una delle due ganasce. In questo modo, per ciascun grado di libertà dell’utensile, sono previsti due attuatori e ciò rende relativamente ingombrante e pesante la testa attuata. Ciò è particolarmente rilevante in ogni applicazione in cui occorre una grande precisione del movimento dell’utensile, ad esempio nel settore chirurgico. It is known to implement the jaws of a surgical forceps for laparoscopic interventions by means of pulleys and flexible elements having respective ends each of which is connected to a respective electric motor to achieve an agonist-antagonist actuation on the relative degree of freedom, for example the opening and the closing of one of the two jaws. In this way, for each degree of freedom of the tool, two actuators are provided and this makes the actuated head relatively bulky and heavy. This is particularly relevant in any application where great precision in the movement of the tool is required, for example in the surgical sector.

E’ inoltre importante realizzare l’attuatore delle ganasce della pinza in modo da garantire l’estrema precisione della posizione di tali ganasce e, in particolare, evitare una deriva dovuta allo scorrimento, con il tempo, degli elementi flessibili sulle rispettive pulegge di azionamento delle ganasce. It is also important to realize the actuator of the gripper jaws in such a way as to guarantee the extreme precision of the position of these jaws and, in particular, to avoid a drift due to the sliding, over time, of the flexible elements on the respective driving pulleys of the jaws.

Sommario dell’Invenzione Summary of the Invention

Lo scopo della presente invenzione è ottenuto tramite una testa attuata comprendente: The object of the present invention is achieved by means of an actuated head comprising:

- Un attrezzo, - A tool,

ad esempio un attrezzo chirurgico, avente almeno una porzione mobile secondo un grado di libertà in due direzioni o versi contrapposti, cioè in modalità agonista-antagonista; for example a surgical tool, having at least one portion movable according to a degree of freedom in two opposite directions or verses, ie in an agonist-antagonist mode;

- Almeno un elemento flessibile senza fine guidato da una pluralità di pulegge folli e collegato alla porzione mobile; e - at least one endless flexible element guided by a plurality of idle pulleys and connected to the mobile portion; And

- Almeno un attuatore lineare collegato all’elemento flessibile senza fine tramite un morsetto per controllare la posizione lungo il detto grado di libertà della porzione mobile, l’attuatore comprendendo un motore rotativo e un ingranaggio riduttore per convertire il moto rotativo del motore in moto lineare per controllare il moto della porzione mobile secondo la modalità agonista-antagonista tramite l’inversione della rotazione del motore. - At least one linear actuator connected to the endless flexible element via a clamp for controlling the position along said degree of freedom of the movable portion, the actuator comprising a rotary motor and a reduction gear for converting the rotary motion of the motor into linear motion to control the motion of the mobile portion according to the agonist-antagonist mode by reversing the rotation of the motor.

Secondo tale configurazione, l’ingranaggio riduttore converte in modo particolarmente preciso la rotazione del motore e quindi regola con grande precisione la posizione della porzione mobile tramite il movimento dell’elemento flessibile senza fine. According to this configuration, the reduction gear converts the rotation of the motor in a particularly precise way and then adjusts the position of the mobile portion with great precision through the movement of the endless flexible element.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la testa attuata comprende una scatola di deviazione alloggiante una o più pulegge di rinvio necessarie per guidare, lungo una pluralità di rami, l’elemento flessibile senza fine da una porzione di fissaggio con l’attuatore a un imbocco di un elemento tubolare supportante la porzione mobile e all’interno del quale sono alloggiati una coppia di rami agonista-antagonista collegati alla porzione mobile, la porzione di fissaggio essendo configurata per essere mobile linearmente ed essere affacciata a una finestra definita dalla scatola per la connessione con l’attuatore. According to a preferred embodiment of the present invention, the actuated head comprises a deflection box housing one or more deflection pulleys necessary to guide, along a plurality of branches, the endless flexible element from a fixing portion with the actuator to an inlet of a tubular element supporting the movable portion and inside which a pair of agonist-antagonist branches connected to the movable portion are housed, the fixing portion being configured to be linearly movable and facing a window defined by the box for connection with the actuator.

In questo modo, gli attuatori sono protetti almeno parzialmente dalla scatola di deviazione, da eventuali residui indesiderati, sfridi, o simili provenienti dall’impiego della porzione mobile. Inoltre, nel caso di impiego nel settore chirurgico, la scatola di deviazione è più vicina al corpo del paziente e scherma almeno parzialmente gli attuatori. Tramite la scatola di derivazione, la testa attuata presenta una configurazione modulare comprendente gli attuatori come primo modulo e la scatola di deviazione come secondo modulo e ciò consente, ad esempio, di produrre i due moduli in modo separato e, potenzialmente, in parallelo. In this way, the actuators are protected at least partially by the deviation box, from any unwanted residues, scraps, or the like coming from the use of the mobile portion. Furthermore, in the case of use in the surgical sector, the diversion box is closer to the patient's body and at least partially shields the actuators. Through the junction box, the actuated head has a modular configuration comprising the actuators as the first module and the diversion box as the second module and this allows, for example, to produce the two modules separately and, potentially, in parallel.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la scatola di deviazione è sganciabile dalla testa attuata separatamente dall’attuatore. Ciò consente una manutenzione specifica della scatola di deviazione senza richiedere lo smontaggio dell’intera testa attuata e, in particolare, dell’attuatore dal braccio robotizzato. Ciò è particolarmente utile nell’applicazione chirurgica per realizzare trattamenti igienici differenziati fra la scatola di deviazione e la parte restante della testa attuata. Ad esempio, la scatola di deviazione può essere igienizzata in autoclave e la parte restante della testa attuata con i relativi attuatori viene trattata con detergenti superficiali senza essere smontata dal braccio. According to a preferred embodiment of the present invention, the deviation box is detachable from the head actuated separately from the actuator. This allows specific maintenance of the deviation box without requiring the disassembly of the entire actuated head and, in particular, of the actuator from the robotic arm. This is particularly useful in the surgical application to perform differentiated hygienic treatments between the deviation box and the remaining part of the implemented head. For example, the diversion box can be sanitized in an autoclave and the remaining part of the head carried out with the relative actuators is treated with surface detergents without being disassembled from the arm.

La presente invenzione è inoltre relativa a un robot con braccio a più gradi di libertà comprendente una testa attuata secondo i paragrafi precedenti e comprendente inoltre, per il controllo di almeno un grado di libertà di cerniera, un motore rotativo, un ingranaggio riduttore collegato a un albero di uscita del motore rotativo, un sensore di coppia per il controllo del motore rotativo, un freno torsionale agente sul motore rotativo, un’interfaccia di comando di tipo aptico per generare comandi di controllo della posizione del robot e una centralina di controllo programmata per fornire una retroazione di forza all’interfaccia di comando sulla base del sensore di coppia e dell’azionamento del freno. The present invention also relates to a robot with an arm with several degrees of freedom comprising a head implemented according to the preceding paragraphs and also comprising, for the control of at least one degree of freedom of the hinge, a rotary motor, a reduction gear connected to a output shaft of the rotary motor, a torque sensor for controlling the rotary motor, a torsional brake acting on the rotary motor, a haptic-type command interface to generate commands for controlling the position of the robot and a control unit programmed for provide force feedback to the control interface based on the torque sensor and brake actuation.

La combinazione del motore con il freno e il tenditore dell’elemento flessibile consente di rendere particolarmente preciso e flessibile il controllo della cedevolezza del braccio. Ciò è particolarmente importante nell’applicazione chirurgica. The combination of the motor with the brake and the tensioner of the flexible element makes it possible to make the control of the compliance of the arm particularly precise and flexible. This is particularly important in surgical application.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui: These and other characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some executive examples illustrated in the attached drawings in which:

- la figura 1 mostra un robot comprendente una testa attuata secondo l’invenzione; - Figure 1 shows a robot comprising a head implemented according to the invention;

- le figure 2-5 mostrano prospettive della testa attuata della presente invenzione secondo differenti punti di vista e, di volta in volta, con elementi asportati per chiarezza. Figures 2-5 show perspectives of the embodied head of the present invention from different points of view and, from time to time, with elements removed for clarity.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

La figura 1 mostra, nell’insieme, un robot 1 preferibilmente per interventi chirurgici, comprendente un braccio 2 avente una pluralità di gradi di libertà e una testa attuata 3 collegata al braccio 2 tramite un elemento attuato a polso 4 del braccio 2. Il robot 1 comprende inoltre un’interfaccia utente di comando (descritta più dettagliatamente nel seguito) di tipo aptico con retroazione di forza per consentire il controllo del braccio 2 e della testa attuata 3 da parte di un operatore. L’elemento attuato a polso 4 definisce almeno un grado di libertà angolare per ruotare la testa attuata 3 tramite un supporto 5 incernierato all’elemento 4. Figure 1 shows, as a whole, a robot 1 preferably for surgical interventions, comprising an arm 2 having a plurality of degrees of freedom and an actuated head 3 connected to the arm 2 via a wrist actuated element 4 of the arm 2. The robot 1 also comprises a control user interface (described in more detail below) of the haptic type with force feedback to allow an operator to control the arm 2 and the actuated head 3. The wrist-actuated element 4 defines at least one angular degree of freedom to rotate the actuated head 3 through a support 5 hinged to the element 4.

La figura 2 illustra la testa attuata 3 che comprende uno o più attuatori lineari 6 a doppio effetto, un attrezzo 7 avente almeno una porzione mobile (non illustrata), ad esempio una ganascia di una pinza chirurgica, controllata tramite un relativo attuatore lineare 6 e una scatola di deviazione 8 per collegare gli attuatori 6 alla porzione mobile dell’attrezzo 7 tramite elementi flessibili senza fine e consentire la relativa attuazione nella modalità agonista-antagonista come meglio descritto nel seguito. Figure 2 illustrates the actuated head 3 which comprises one or more double-acting linear actuators 6, a tool 7 having at least one movable portion (not shown), for example a jaw of a surgical forceps, controlled by means of a relative linear actuator 6 and a deviation box 8 for connecting the actuators 6 to the movable portion of the tool 7 by means of endless flexible elements and allowing its actuation in the agonist-antagonist mode as better described below.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in figura, l’attrezzo 7 è collegato in modo fisso, i.e. non rilasciabile, alla scatola di deviazione 8 definendo con quest’ultima un modulo intercambiabile con altri moduli aventi, ciascuno, la propria scatola di deviazione e un apposito attrezzo controllato in uso tramite gli attuatori lineari 6. According to the embodiment illustrated in the figure, the tool 7 is connected in a fixed way, i.e. not releasable, to the diversion box 8 defining with the latter a module that can be interchanged with other modules each having its own diversion box and a special tool controlled in use by the linear actuators 6.

Secondo una forma di realizzazione non limitativa, la testa attuata 3 è collegata in modo girevole al supporto 5 in modo che l’attrezzo 7 ruoti insieme alla testa stessa intorno a un asse differente da quello dell’elemento attuato a polso 4. Nell’esempio realizzativo illustrato in figura, l’attrezzo 7 è allungato e l’asse di rotazione rispetto al supporto 5 è sostanzialmente parallelo all’attrezzo 7. Tale rotazione viene controllata tramite un apposito attuatore 9 fissato rigidamente al supporto 5 e collegato alla testa attuata 3 tramite una cinghia avvolta intorno a rispettive pulegge 10, 11 o altra trasmissione. In particolare, la puleggia 10 è comandata dall’attuatore 9 e la puleggia 11 è collegata rigidamente alla testa attuata 3. According to a non-limiting embodiment, the actuated head 3 is rotatably connected to the support 5 so that the tool 7 rotates together with the head itself about an axis different from that of the wrist actuated element 4. In the example embodiment illustrated in the figure, the tool 7 is elongated and the axis of rotation with respect to the support 5 is substantially parallel to the tool 7. This rotation is controlled by means of a special actuator 9 rigidly fixed to the support 5 and connected to the actuated head 3 by means of a belt wrapped around respective pulleys 10, 11 or other transmission. In particular, the pulley 10 is controlled by the actuator 9 and the pulley 11 is rigidly connected to the actuated head 3.

Preferibilmente, la testa attuata 3 è collegata a sbalzo al supporto 5 tramite appositi cuscinetti (non illustrati) definenti l’asse di rotazione controllato dall’attuatore 9. Secondo la forma di realizzazione della figura 2, tali cuscinetti sono sostanzialmente concentrici all’attrezzo 7. Preferably, the actuated head 3 is cantilevered connected to the support 5 by means of suitable bearings (not shown) defining the axis of rotation controlled by the actuator 9. According to the embodiment of Figure 2, these bearings are substantially concentric with the tool 7 .

Secondo una forma di realizzazione preferita, la scatola di deviazione 8 definisce un modulo sganciabile dagli attuatori 6. In particolare, la scatola di deviazione 8 definisce aperture passanti 12 (figura 3) per consentire il collegamento operativo fra gli attuatori lineari 6 e gli elementi flessibili senza fine interni alla scatola di deviazione 8. According to a preferred embodiment, the diversion box 8 defines a module that can be released from the actuators 6. In particular, the diversion box 8 defines through openings 12 (figure 3) to allow the operative connection between the linear actuators 6 and the flexible elements without end inside the diversion box 8.

La figura 4 illustra l’interno della scatola di deviazione 8 con alcuni elementi non illustrati per chiarezza. Come detto in precedenza, la scatola di deviazione 8 comprende almeno un circuito di un elemento flessibile senza fine 13, e in figura 4 sono illustrate porzioni di tre circuiti ciascuno relativo al comando di un relativo grado di liberta dell’attrezzo 7. Ciascun circuito è definito da una pluralità di pulegge folli ad asse fisso rispetto alla scatola di deviazione 8 e comprende generalmente una zona distale dall’elemento mobile dell’attrezzo 7, illustrata in figura 4 e adiacente al relativo attuatore lineare 6, e una zona prossimale all’elemento mobile dell’attrezzo 7 e collegato a quest’ultimo in modo noto, ad esempio tramite pulegge, per consentire l’attuazione in modalità agonista-antagonista, ad esempio la rotazione dell’elemento mobile intorno a un asse e in entrambe le direzioni di rotazione. Per modalità di attuazione agonista-antagonista si intende che l’elemento flessibile senza fine 13 presenta, quando l’elemento mobile viene attuato, un ramo più testo o agonista e un ramo più lasco o antagonista. Quando viene invertito il movimento dell’attuatore lineare 6 corrispondente all’elemento flessibile senza fine 13, il ramo lasco e il ramo testo si invertono. In questo modo, l’elemento mobile dell’attrezzo 7 viene movimentato tramite un unico attuatore lineare 6 a doppio effetto per controllare entrambe le direzioni di rotazione. Figure 4 illustrates the inside of the diversion box 8 with some elements not shown for clarity. As previously said, the diversion box 8 comprises at least one circuit of an endless flexible element 13, and in figure 4 portions of three circuits are shown, each relating to the control of a relative degree of freedom of the tool 7. Each circuit is defined by a plurality of idle pulleys with a fixed axis with respect to the deviation box 8 and generally comprises a zone distal from the movable element of the tool 7, illustrated in figure 4 and adjacent to the relative linear actuator 6, and a zone proximal to the element movable of the tool 7 and connected to the latter in a known way, for example by means of pulleys, to allow the actuation in agonist-antagonist mode, for example the rotation of the movable element around an axis and in both directions of rotation . By means of agonist-antagonist actuation it is meant that the endless flexible element 13 has, when the mobile element is implemented, a more text or agonist branch and a looser or antagonist branch. When the movement of the linear actuator 6 corresponding to the endless flexible element 13 is reversed, the slack branch and the text branch are reversed. In this way, the movable element of the tool 7 is moved by means of a single double-acting linear actuator 6 to control both directions of rotation.

Secondo la particolare forma di realizzazione di figura 4, il circuito di ciascun elemento flessibile comprende inoltre una zona di deviazione 14 intermedia fra la zona distale e la zona prossimale. Nella zona di deviazione, il circuito di ciascun elemento flessibile senza fine 13 è deviato dalla zona distale verso un imbocco di un elemento tubolare 15 supportante la porzione mobile dell’attrezzo 7. Nell’elemento tubolare 15 sono alloggiati una coppia di rami agonista-antagonista dell’elemento flessibile senza fine 13 diretti verso la zona prossimale. Nella zona di deviazione 14, una pluralità di pulegge intermedia 16 deviano il relativo elemento flessibile senza fine 13 e sono distanziate per evitare che i circuiti interferiscano durante l’uso. According to the particular embodiment of Figure 4, the circuit of each flexible element further comprises a deviation zone 14 intermediate between the distal zone and the proximal zone. In the deflection zone, the circuit of each endless flexible element 13 is deflected from the distal zone towards an inlet of a tubular element 15 supporting the movable portion of the tool 7. A pair of agonist-antagonist branches are housed in the tubular element 15. of the endless flexible element 13 directed towards the proximal area. In the deviation area 14, a plurality of intermediate pulleys 16 deviate the related endless flexible element 13 and are spaced apart to prevent the circuits from interfering during use.

La figura 4 illustra inoltre cursori 17 guidati da rispettive scanalature rettilinee e collegate, ciascuna, al rispettivo elemento flessibile senza fine 13. Ciascun cursore 17 è collegabile in modo rigido e smontabile, ad esempio per accoppiamento di forma, al relativo attuatore lineare 6 per consentire la movimentazione dell’elemento flessibile senza fine. Ciò sarà meglio specificato nel seguito. Figure 4 also illustrates sliders 17 guided by respective rectilinear grooves and each connected to the respective endless flexible element 13. Each slider 17 can be rigidly connected and disassembled, for example by shape coupling, to the relative linear actuator 6 to allow the movement of the flexible element without end. This will be better specified below.

Secondo la forma di realizzazione preferita delle figure, ciascun cursore 17 comprende un carrello 18 e un afferraggio 19 collegati rigidamente alla traslazione fra loro. L’afferraggio 19 è inoltre fissato al relativo elemento flessibile senza fine 13 per controllare la movimentazione dell’attrezzo 7. In particolare, il carrello 18 presenta un supporto a rotolamento per ridurre l’attrito, ad esempio una pluralità di ruote R presenti da parti contrapposte del carrello 18 e contattanti rispettive piste interne della scatola di deviazione 8. Come illustrato in figura, le ruote R sono contrapposte in modo da essere affacciate verso il relativo afferraggio 19 e verso il relativo attuatore lineare 6 in uso. Ciascun afferaggio 19 scorre in una relativa guida G lineare. In questo modo la movimentazione dell’elemento flessibile senza fine è particolarmente precisa. According to the preferred embodiment of the figures, each slider 17 comprises a carriage 18 and a grip 19 rigidly connected to the translation between them. The grip 19 is also fixed to the related endless flexible element 13 to control the movement of the tool 7. In particular, the carriage 18 has a rolling support to reduce friction, for example a plurality of wheels R present on each side of the carriage 18 and contacting respective internal tracks of the deviation box 8. As shown in the figure, the wheels R are opposite each other so as to face towards the relative gripping 19 and towards the relative linear actuator 6 in use. Each grip 19 slides in a relative linear guide G. In this way, the movement of the endless flexible element is particularly precise.

Secondo la forma di realizzazione dei disegni, una parete interna P della la scatola di deviazione 8 è smontabile e definisce una delle piste per le ruote R su una propria faccia e almeno una guida G su una faccia contrapposta. According to the embodiment of the drawings, an internal wall P of the diversion box 8 can be disassembled and defines one of the tracks for the wheels R on its own face and at least one guide G on an opposite face.

La figura 5 illustra ulteriori dettagli degli attuatori lineari 6 e mantiene a titolo di riferimento alcuni elementi della scatola di deviazione 8. Figure 5 illustrates further details of the linear actuators 6 and retains by way of reference some elements of the diversion box 8.

In particolare, ciascun attuatore 6 comprende un motore rotativo elettrico 20 e un ingranaggio riduttore 21 per convertire il moto rotativo in moto rettilineo. Preferibilmente, l’ingranaggio riduttore comprende una vite e una madrevite in modo da realizzare un moto alternativo in estrazione e ritrazione sulla base della direzione di rotazione del motore rotativo elettrico 20. Secondo la forma di realizzazione della figura 5, l’ingranaggio riduttore 21 è collegato a un cursore 22 mobile linearmente all’interno di una guida 23 e collegato a un relativo elemento flessibile senza fine 13 attraverso le aperture passanti 12 della scatola di deviazione 8. Preferibilmente, la guida 23 è cava e viene definita da una base 24 della testa attuata 3 e il cursore 22 è collegato all’elemento flessibile senza fine 13 tramite un perno 25 che attraversa le aperture passanti 12 e si impegna in modo rilasciabile nel cursore 17. Quando la scatola di deviazione 8 è scollegata dalla base 24, ad esempio per essere igienizzata in autoclave, il perno 25 si disimpegna dal cursore 17. La scatola di deviazione 8 è fissata alla base 24 tramite un collegamento meccanico rilasciabile, ad esempio tramite viti. In particular, each actuator 6 comprises an electric rotary motor 20 and a reduction gear 21 for converting the rotary motion into rectilinear motion. Preferably, the reduction gear comprises a screw and a nut screw so as to provide a reciprocating motion in extraction and retraction on the basis of the direction of rotation of the electric rotary motor 20. According to the embodiment of Figure 5, the reduction gear 21 is connected to a slider 22 movable linearly inside a guide 23 and connected to a related endless flexible element 13 through the through openings 12 of the diversion box 8. Preferably, the guide 23 is hollow and is defined by a base 24 of the actuated head 3 and the slider 22 is connected to the endless flexible element 13 via a pin 25 which passes through the through openings 12 and releasably engages in the slider 17. When the diversion box 8 is disconnected from the base 24, for example to be sanitized in the autoclave, the pin 25 disengages from the slider 17. The deviation box 8 is fixed to the base 24 by means of a mechanical connection can be left, for example by means of screws.

Preferibilmente, il perno 25 è retrattile da parte opposta della scatola di deviazione 8 e, tramite una molla non illustrata, viene mantenuto in una posizione estratta (figura 5) e tale da impegnare sia le aperture 12 che il relativo cursore 17. In questo modo, è possibile prima fissare rigidamente la scatola di deviazione 8 agli attuatori lineari e al braccio 2 e successivamente procedere a un fase di registrazione degli attuatori lineari 6 in cui il perno 25 retratto a causa del montaggio della scatola di deviazione 8 incontra avanzando la relativa apertura 12 ed, estendendosi, si impegna nel cursore 17. Preferably, the pin 25 is retractable from the opposite side of the deviation box 8 and, by means of a spring not shown, is kept in an extracted position (Figure 5) and such as to engage both the openings 12 and the relative slider 17. In this way , it is possible first to rigidly fix the diversion box 8 to the linear actuators and to the arm 2 and then proceed to a step of registering the linear actuators 6 in which the pin 25 retracted due to the assembly of the diversion box 8 meets the relative opening advancing 12 and, extending, engages the slider 17.

Secondo la forma di realizzazione di figura 5, la base 24 supporta i motori rotativi 20 ed è collegata al supporto 5 tramite cuscinetti per realizzare la rotazione della testa attuata 3 rispetto al supporto 5 come decritto nei paragrafi precedenti. According to the embodiment of Figure 5, the base 24 supports the rotary motors 20 and is connected to the support 5 by means of bearings to achieve the rotation of the actuated head 3 with respect to the support 5 as described in the previous paragraphs.

Come accennato nei paragrafi precedenti, il braccio 2 porta la testa attuata 3 e, tramite un’interfaccia utente di comando 30, viene controllato da un operatore, ad esempio un medico chirurgo specializzato. In particolare, l’interfaccia di comando 30 è configurata per fornire una retroazione in forza di tipo aptico tramite una leva o simili impugnata dall’operatore per controllare la posizione della testa attuata 3 e l’attrezzo 7. Allo scopo di fornire un controllo particolarmente preciso della cedevolezza del braccio 2 in risposta a carichi esterni, almeno un grado di libertà rotativo del braccio 2 è controllato tramite un motore elettrico rotativo provvisto di un riduttore 31 collegato a un albero di uscita del motore elettrico, di un freno torsionale attuato 32 per frenare l’azione del motore elettrico e un sensore di coppia 33 per misurare la coppia scambiata fra il motore elettrico e i relativi segmenti del braccio 2. As mentioned in the previous paragraphs, the arm 2 carries the actuated head 3 and, through a command user interface 30, is controlled by an operator, for example a specialized surgeon. In particular, the control interface 30 is configured to provide haptic type feedback by means of a lever or the like held by the operator to control the position of the actuated head 3 and the tool 7. In order to provide a control particularly precise compliance of the arm 2 in response to external loads, at least one rotary degree of freedom of the arm 2 is controlled by means of a rotary electric motor provided with a reducer 31 connected to an output shaft of the electric motor, with an actuated torsional brake 32 for brake the action of the electric motor and a torque sensor 33 to measure the torque exchanged between the electric motor and the relative segments of the arm 2.

Nell’esempio di figura 1, tale motore elettrico controlla la rotazione relativa fra l’elemento a polso 4 e il supporto 5. In the example of Figure 1, this electric motor controls the relative rotation between the wrist element 4 and the support 5.

Risulta infine chiaro che alla testa attuata della presente invenzione è possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that modifications or variations can be made to the implemented head of the present invention without thereby departing from the scope of protection as defined by the attached claims.

Ad esempio, le figure illustrano tre elementi flessibili senza fine per controllare rispettivi gradi di libertà dell’attrezzo 7, ad esempio una prima e una seconda ganascia. E’ tuttavia possibile prevedere un numero maggiore o minore di elementi flessibili e rispetti attuatori lineari sulla base della configurazione specifica dell’attrezzo. For example, the figures illustrate three endless flexible elements to control respective degrees of freedom of the tool 7, for example a first and a second jaw. However, it is possible to provide for a greater or lesser number of flexible elements and linear actuators based on the specific configuration of the tool.

Claims

CLAIMS 1. Actuated head (3) comprising: - A tool (7) having at least one portion movable according to a degree of freedom in two opposite directions or verses in agonist-antagonist mode; - at least one endless flexible element (13) guided by a plurality of idle pulleys and connected to the movable portion; And - At least one double-acting linear actuator (6) connected to the endless flexible element (13) by means of a slider (17) to control the position along said degree of freedom of the movable portion, the actuator (6) comprising a motor (20) and a reduction gear (21) for converting the rotary motion of the motor into linear motion to control the motion of the mobile portion according to the agonist-antagonist mode by reversing the rotation of the rotary motor (20).

2. Head implemented according to claim 1, in which the endless flexible element (13) and at least part of said plurality of idle pulleys are made as a mountable and dismountable operating unit and comprise a deviation box (8) which can be disengaged from the linear actuator (6) and defines a module, in particular a module configured to support an autoclave sterilization cycle.

3. Head implemented according to claim 1 or 2, comprising a deflection box (8) housing one or more deflection pulleys (16) necessary to guide, along a plurality of branches, the endless flexible element (13) from a fixing area with the linear actuator (6) to an inlet of a tubular element (15) supporting the mobile portion and inside which a pair of agonist-antagonist branches connected to the mobile portion are housed, the fixing area being facing a through opening (12) defined by the diversion box (8) for the operative connection with the linear actuator (6).

Head implemented according to claim 3, wherein the linear actuator (6) is operatively connected to the related endless flexible element (13) by means of a pin (25) extending through the through opening (12) when the deflection box (8) is attached to the linear actuator (6).

5. Head implemented according to claim 4, wherein the pin (25) is retractable and is elastically maintained in the extracted position of engagement with the deviation box (8).

6. Head implemented according to any one of the preceding claims, in which the deviation box (8) houses a cursor (17) sliding in a relative guide (G) to connect at least one endless flexible element (13) to a relative linear actuator (6).

7. Head implemented according to claim 6, wherein the slider (17) comprises a carriage (18), releasably connected to the linear actuator (6) and a grip (19) sliding in the guide (G) to move the endless flexible element (13) and carried by the trolley (18).

8. Head implemented according to any of the preceding claims, in which the reduction gear (21) comprises a screw and a nut screw.

9. Deviation box (8) comprising: - a tool (7) having at least one movable portion according to a degree of freedom in two opposite directions or verses in agonist-antagonist mode; - at least one endless flexible element (13) guided by a plurality of idle pulleys and connected to the mobile portion; - a slider (17) connected to a relative endless flexible element (13) and movable along a relative guide (G); - a detachable interface (12) adapted to be fixed to a double-acting linear actuator (6) connected to the endless flexible element (13) by means of the cursor (17) to control in use the position along said degree of freedom of the movable portion, the actuator (6) comprising a rotary motor (20) and a reduction gear (21) for converting the rotary motion of the motor into linear motion to control the motion of the movable portion according to the agonist-antagonist mode by means of the inversion of the rotation of the rotary motor (20) and the actuator (6) being carried by a robotized actuated head (3).

Robot comprising an arm (2) with several degrees of freedom, an actuated head (3) according to any one of claims 1 to 8, a rotary motor for controlling at least one hinge degree of freedom of the arm (2) , a reduction gear (31) connected to an output shaft of the rotary motor, a torque sensor (32) for controlling the rotary motor, a torsional brake (31) acting on the rotary motor, a control interface (30) haptic type to generate robot position control commands and a programmed control box to provide force feedback to the command interface based on the torque sensor and brake actuation