CN109562638A - 具有全向轮和全向轮布置结构的医疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全向轮(312′、312″、312″′)和一种全向轮布置结构，其允许通过使用制动装置(307a、307b、307c、307d)容易地移动医疗装置。

Description

具有全向轮和全向轮布置结构的医疗装置

技术领域

本发明涉及医疗装置。具体地说，本发明涉及一种包括至少一个全向轮的移动手术系统、一种全向轮、一种全向轮布置结构、一种用于控制全向轮的方法、一种程序单元和/或一种计算机可读介质。

背景技术

移动手术系统并且特别是包括C形臂的移动手产生装置术成像系统是具有X射线源和被安装在C形托架系统上的X射线检测器的装置。X射线系统特别出于诊断目的例如用于获取待检查对象的X射线图像。

为了获取X射线图像，X射线系统通常包括X射线产生装置和X射线检测器。X射线产生装置和X射线检测器被布置在待检查对象的相反两侧上，并且操作性地联接以获取X射线图像。X射线辐射由X射线产生装置朝向X射线检测器发射。待检查对象位于X射线检测器和X射线产生装置之间，并因此被X射线辐射穿透。X射线检测器的检测器元件根据空间衰减的X射线辐射获取信息，该信息随后被用于产生该对象的X射线图像。

通常，X射线产生装置和X射线检测器两者都是具有相当大重量的沉重而刚硬的构建元件。因此，为了在表面上(例如在手术室的地板上)移动X射线系统，就必须将相当大的力施加到X射线系统以进行所需的放置和定位。特别是，可能需要关于待检查对象的精确定位。

文献WO2011/030255A1涉及一种双向运动组件。

发明内容

可能需要一种移动手术系统的更为有效的运动。

通过独立权利要求的主题实现了本发明的目的，其中，其它实施例被结合在从属权利要求中。

根据本发明的一方面，提供了一种移动手术系统。该移动手术系统包括用于移动该移动手术系统(例如包括C形臂的移动成像手术系统)的至少一个全向轮，其中，该全向轮包括：具有轮主体的至少一个轮装置；设置在轮主体的中心的轮轴；至少一个辊子装置；轮制动装置和/或辊子制动装置中的至少一个。至少一个辊子装置具有辊子轴和辊子主体，其中，至少一个辊子装置被布置在轮主体上，使得辊子装置的圆周表面的至少一部分形成轮主体的圆周表面的至少一部分或一部分。如果适用，轮制动装置适于阻止轮主体围绕轮轴或相应轴线的运动。因此，如果辊子制动装置是可用的，则辊子制动装置适于阻止辊子主体围绕辊子轴或围绕相应轴线的运动。

在一个示例中，提供了一种全向轮，其中，该全向轮包括：具有轮主体的至少一个轮装置；被布置在轮主体的中心的轮轴；至少一个辊子装置；以及轮制动装置和/或辊子制动装置中的至少一个。轮制动装置适于停止、阻止和/或锁定轮主体围绕轮轴的旋转。辊子制动装置适于停止、阻止和/或锁定该辊子装置的旋转。轮制动装置和辊子制动装置可被彼此独立地启动。

例如，在使用不止一个全向轮的实施例中，全向轮可仅具有用于阻止轮的轮制动装置或者用于阻止至少一个辊子的辊子制动装置。在一个示例中，全向轮还可具有轮制动装置和辊子制动装置两者。当使用单个全向轮时，或者作为选择，当使用不止一个全向轮时，可能就是这种情况。

至少一个辊子装置具有辊子轴和辊子主体。在一个示例中，至少一个辊子装置被布置在与轮轴相距恒定距离的位置中，使得辊子主体形成轮主体的轮周的至少一部分，用于接触该表面。在另一示例中，至少一个辊子装置被布置在与轮轴相距可变距离的位置中。辊子的轴可被安装在弹簧上或另一弹性元件上，以便能够补偿全向轮可在其上滚动的地板表面的不平顺。轮制动装置适于阻止轮主体围绕轮轴或围绕轮轴的运动。辊子制动装置适于阻止辊子主体围绕辊子轴或围绕辊子轴的运动。在轮装置包括辊子装置的示例中，轮装置的轴可基本上被垂直于辊子装置的轴定向。换句话说，轮装置可支持与由辊子装置支持的运动垂直的运动。

根据本发明的一方面，描述了一种全向轮，其包括：轮装置，该轮装置具有轮主体、轮轴、轮轴线或布置在轮主体的中心的轮轴；至少一个辊子装置；轮制动装置和/或辊子制动装置中的至少一个。至少一个辊子装置具有辊子轴和辊子主体，其中，至少一个辊子装置被布置在轮主体上，使得辊子装置的圆周表面的至少一部分形成轮主体的圆周表面的至少一部分。轮制动装置适于阻止轮主体围绕轮轴或围绕轮轴的运动。此外，如果适用，辊子制动装置适于阻止辊子主体围绕辊子轴或围绕辊子轴的运动。

根据本发明的另一方面，提供一种全向轮布置结构，其包括第一全向轮和第二全向轮及安装板。第一全向轮和第二全向轮被安装在安装板的同一侧上。全向轮布置结构可被用作移动手术系统的基础。

在一个示例中，提供了一种全向轮布置结构，其包括第一全向轮和安装板。第一全向轮被安装在安装板上。在另一示例中，医疗装置或包括C形臂的移动手术成像系统包括全向轮和全向轮布置结构中的至少一个。

根据本发明的一方面，提出了一种用于操作或控制全向轮的方法，该方法包括确定所需运动的方向。所需运动可以是经由输入装置提供的用户输入。在所需运动的方向平行于轮轴的情况下，启动轮制动装置并且以这种方式阻止住相应的轮，而并不启动辊子制动装置，从而能够通过辊子装置实现所需的运动。在所需运动的方向垂直于轮轴的情况下，启动辊子制动装置并且阻挡住辊子装置的轴，而并未启动轮制动装置，从而通过围绕轮轴旋转的轮主体实现所需的运动。然而，在不希望运动的情况下，启动轮制动装置和辊子制动装置两者。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作或控制移动手术系统的方法，该方法包括确定所需运动的方向。在所需运动的方向平行于至少一个全向轮的轮轴的情况下，启动全向轮的的轮的轮制动装置，并且解锁垂直于至少一个全向轮的另一全向轮的轮制动装置。在所确定的所需运动的方向垂直于至少一个全向轮的轮轴或第一轮的轮轴的情况下，启动至少一个全向轮的辊子制动装置和/或启动另一全向轮的轮制动装置或第二轮的轮制动装置。在不希望运动的情况下，启动至少一个全向轮的轮制动装置和/或另一全向轮的轮制动装置。

在一个示例中，可以提供用于操作全向轮的另一方法。该方法包括确定所需运动的方向。在所需运动的方向平行于轮轴的情况下，该方法包括启动轮制动装置。通过使用制动装置，可锁定住该轮。在所需运动的方向垂直于轮轴的情况下，启动辊子制动装置。启动辊子制动装置导致阻挡住至少一个辊子。

在不希望运动的情况下，启动轮制动装置和辊子制动装置两者，以便阻挡住轮以及辊子。

在另一示例中，用于操作或控制全向轮的方法可包括确定所需运动的方向。用户可经由诸如按钮、操纵杆或智能手柄之类的用户界面来提供所需的或预期的方向，该用户界面适于通过手柄的取向、通过强度和/或通过所施加的力的方向来识别所需运动。根据检测到的方向，执行关于制动器的动作。如果所需运动的方向平行于第一轮的第一轮轴，例如，如果要进行摇摆运动，则该方法可包括：在这种制动装置是可用的情况下，启动那个第一轮的轮制动装置并且解锁垂直于第一轮的轮的轮制动装置。在轮制动装置并不可用的情况下，无需释放和/或启动该轮制动装置。在辊子制动装置是不可用的情况下，无需释放和/或启动该辊子制动装置。

此外，该方法可包括在所需运动的方向垂直于第一轮轴的情况下，例如在进行纵向运动的情况下，启动第一轮的辊子制动装置和/或启动第二轮的轮制动装置。在一个示例中，在没有辊子制动装置是可用的情况下，可以仅启动第二轮的轮制动装置。

在不希望运动的情况下，则可同时启动第一轮的轮制动装置和第二轮的轮制动装置。

可通过连接到轮制动装置和/或连接到辊子制动装置的用户界面来选择运动方向。用户界面可以是按钮或传感器(例如力感测手柄或智能手柄)，其通过接通和断开相应的制动器来平移预期的方向。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作或控制全向轮和/或全向轮布置结构的程序单元。

根据本发明的又一方面，提供了一种包括程序代码的计算机可读介质，例如CD-ROM，当由处理器执行时，该程序代码适于执行操作全向轮的方法和/或操作全向轮布置结构的方法中的至少一种。特别地，该方法、该程序单元和该计算机可读介质分别适于操作轮装置的制动装置和/或辊子装置的制动装置。

程序单元也可被通过诸如万维网之类的网络呈现，并且可被从这种网络下载到数据处理器的工作存储器中。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可用于下载的介质，该计算机程序单元被布置成执行根据本发明的前述实施例中的一个的方法。

移动手术系统并且特别是包括C形臂的移动手术成像系统是具有X射线源和被安装在C形结构上的X射线检测器的装置，并且通常被用于整形外科手术、疼痛管理、泌尿外科、临床血管节等。手术室可能是非常拥挤的。在C形臂系统上使用全向轮可以允许减小由C形臂所使用的空间，这是因为意在由移动手术系统和/或C形臂系统实现的某些运动由安装在C型臂系统的基座上的全向轮作出。可以使用全向轮代替用于移动C形臂的复杂而庞大的机构。因此，更多的空间可为手术中涉及的人员所用。移动手术系统具有多种精细定位运动，例如角度、螺旋桨、摇摆、高度定位，以便将所关注的人体解剖结构定位在“图像链”的视野内。“图像链”可以是用于概括X射线源、检测器、帧抓取器以及用于处理和显示图像的装置的术语。对于在精细定位运动不足以覆盖所关注的整个解剖结构的长骨手术，例如股骨骨折或脊柱外科手术，移动手术系统被通过使用基轮的平行运动在手术室(OR)内移动。该系统可能必须满足与5°和10°斜坡上的失衡和不希望的横向运动相关的规定条款。目前，这些规定条款通常通过在最不可能的取向中平衡重心的位置来实现。为了安全起见，平衡配重被添加在最为远离C形弧的位置中，并且可能使该系统体积庞大且沉重，并因此是难以操纵的。

轮位置基于处于该系统的不同取向中的重心的轨迹。将覆盖住CG(重心)，以便通过轮基座占地面积来平衡该系统，该占地面积需要是足够宽的，以确保在所有可能的情况下的均衡的重量分摊。

使用全向轮而非用于C形弧的纵向和摇摆运动的庞大机构可允许缩小CG分布的占地面积并且可以最小化轮基座的占地面积，从而实现紧凑的系统设计。通过使用全向轮，可以减少摇摆机构和纵向运动，并且CG并不被广泛分散。

本发明的全向轮使用全向轮内的制动装置。使用制动装置允许移动手术系统的手动运动，并且不需要用于所有运动的马达辅助系统。由于使用多个马达，马达辅助系统会增加系统的成本，并且还可能增加系统的体积。然而，马达可被用作制动装置，或者可被用作制动装置的附加物，以支持特别沉重的装置的手动运动。此外，马达的制动功能可被用于锁定该轮。在具体应用中，还可以提供用于制动辊子的马达。在一个示例中，通过使用电磁制动器来提供低成本的手动系统是可能的。在一个示例中，安装电磁制动器以锁定住旋转装置的运动。在另一示例中，电磁制动器仅被布置在轮装置上，以便锁定和解锁轮的运动。电磁制动器可被安装在轮的轮轴上，该轮轴的旋转将受到控制。

制动器可被利用马达予以代替，当马达进入停止状态时，该马达可以用作制动器。马达(例如电动马达)也可旋转以辅助该运动，以便于操作医疗装置或支持重型装置的运动。

因此，使用全向轮的诸如医疗装置之类的系统可缩小这种系统所消耗的空间。减少和防止沉重的装置可以帮助节省医院环境中的宝贵不动产并减少拥挤的手术室中的定位问题。使用全向轮可有助于减少C形支架的占地面积，并且可以在拥挤的OT(手术室)中实现良好的放置。

由于移动手术系统在使用具有相应制动装置的全向轮时的紧凑设计，导致移动手术系统的重量可能是较低的，并且这种系统可被容易地设计和/或确定尺寸。该重量可被降低，这是因为平衡质量以防止失衡在医疗系统的紧凑设计的情况下可能并不是必需的，并且特别是在以纵向运动和/或以摇摆运动来移动该系统时，可能仅需要低运动力来移动该医疗系统。

因此，全向轮允许轻型医疗系统，其可以由该系统的操作者或用户容易地手动处理。全向轮还可有助于提高运动的精度，这是因为该全向轮可以优选地通过独立地启动轮制动装置和辊子制动装置非常精确地确定运动方向。因此，使用制动器的全向轮可以例如为C形臂成像系统提供明确定义的摇摆运动和纵向运动。由此可以减少倾斜施加力的影响，这会使C形臂更加难以操纵。

根据本发明的一方面，至少一个辊子装置可在轮装置内移动。在一个示例中，辊子装置可被使用弹簧或其它弹性元件安装，这可允许辊子装置补偿表面的不平顺并且确保辊子装置的圆周表面和轮装置分别与移动手术系统在其上移动的表面之间的良好接触。

根据本发明的另一方面，辊子装置的直径小于轮装置的直径。直径减小可使作为完整装置的辊子装置能够与轮主体一起围绕轮轴移动。辊子装置的表面也可形成轮装置的表面。

如果辊子主体由具有高摩阻数的材料制成，则可以提供具有高摩擦力的轮。例如，辊子主体可由橡胶制成，而轮主体可由另一种材料制成。

根据本发明的另一方面，轮制动装置和辊子制动装置中的至少一个包括制动装置、马达和/或轴锁定装置中的至少一种。制动装置可以是被压靠在辊子上的板。在一个示例中，可使用被安装在待受控制的轮装置的轴上的电磁制动器。进入停止状态的马达可以是用于控制轮装置的运动的制动装置的替代示例。

根据全向轮的设计，不同的制动方法在制动力的大小和强度方面是可用的。

在一个示例中，移动手术系统且特别是全向轮布置结构包括第一全向轮和第二全向轮。第二全向轮可被与第一全向轮安装在安装板的同一侧上。在另一示例中，第一全向轮和第二全向轮被安装在安装板上或者移动手术系统的基座上，使得第一全向轮的轮装置的轴与第二全向轮的轮装置的轴位于同一虚拟轴上。

这种构造可被称为双轮构造，并且可被用于医疗装置的庞大重量。

根据本发明的另一方面，移动手术系统还可包括另一全向轮或第二全向轮和安装板，其中，至少一个全向轮或第一全向轮和另一全向轮被安装在安装板的同一侧是。因此，在操作状态下，至少一个轮和另一全向轮两者都可被定位成介于基板和地板之间。

在一个示例中，第一全向轮和第二全向轮被安装在安装板上，使得第一全向轮的轮装置的轴位于与第二全向轮的轮装置的轴的虚拟轴垂直的虚拟轴上。换句话说，第一全向轮的轴处于相对于彼此取向的T形构造。

根据本发明的另一方面，至少一个全向轮和另一全向轮被安装在安装板上，使得至少一个全向轮的轮装置的轴与另一全向轮的轮装置的轴位于同一虚拟轴上。这种双轮结构可帮助将载荷分配到至少两个轮。

根据本发明的另一方面，至少一个全向轮和另一全向轮被安装在安装板上，使得至少一个全向轮的轮装置的轴位于与另一全向轮的轮装置的轴的虚拟轴垂直的虚拟轴上。

这种T形构造可以支持向不同方向的运动。特别地，可以支持在彼此垂直的方向上的运动。

根据本发明的又一方面，第一全向轮和第二全向轮被安装在共用壳体中。

根据本发明的另一方面，第一全向轮和第二全向轮被安装在枢轴上。

将两个轮安装在枢轴上可允许特别是当穿过诸如小台阶或缆线之类的障碍物时容易地进行纵向运动。

附图说明

在下文中将参考以下附图描述本发明的示例性实施例：

图1示出了具有前脚轮的移动X射线系统，以便更好地理解本发明。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的移动手术系统。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的全向轮布置结构的截面侧视图。

图4示出了根据本发明的示例性实施例的允许多向运动的全向轮布置结构的仰视图。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的具有锁定辊的图4的全向轮构造。

图6示出了根据本发明的示例性实施例的具有锁定轮运动的图4的全向轮布置结构。

图7示出了根据本发明的示例性实施例的图4的全向轮布置结构，其中，该全向轮的轮和辊子被阻挡住。

图8示出了根据本发明的示例性实施例的具有安装在平台的前部中的两个平行全向轮的全向轮布置结构。

图9示出了根据本发明的示例性实施例的双全向轮侧向滚动构造。

图10示出了根据本发明的示例性实施例的使用前向定向的全向轮和侧向定向的全向轮的组合的全向轮布置结构。

图11示出了根据本发明的示例性实施例的两个全向轮的枢轴安装构造。

图12示出了根据本发明的示例性实施例的垂直全向轮布置结构的仰视图。

图13是根据本发明的示例性实施例的图12的全向轮布置结构的前视图。

图14示出了根据本发明的示例性实施例的图12的全向轮布置结构的侧视图。

图15示出了根据本发明的示例性实施例的具有全向轮布置结构的支撑板的不同视图。

具体实施方式

图1示出了具有前脚轮112的移动X射线系统，以便更好地理解本发明。X射线系统100示出了具有X射线源103和X射线检测器104的C形臂102。C形臂102被安装在支撑臂105上，该支撑臂105具有接合件106以允许摇摆运动107和纵向运动108。为了支持摇摆运动和纵向运动108，使用大基板109，以便为不同的重心提供大的占地面积，这些中心可以在很宽的范围内变化以便支持支撑臂105的纵向和/或摆动运动。为了满足法规要求而安装的大量配重导致了体积庞大的系统主体110。配重是将重心置于后轮111和前脚轮112的中间所必需的。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的医疗装置200(例如包括C形臂的移动手术成像系统200)。移动手术系统200具有系统主体210和保持C形臂202的支撑臂205。安装在该C形臂上的是X射线源103′和X射线检测器104′。它们安装在彼此面对的相反两方向上。除了后轮111′之外，使用一对全向轮212′、212″。如由箭头207所示，全向轮212、212′、212″可被用于支撑医疗系统200的摇摆运动和纵向运动。全向轮212的使用允许在纵向方向上进行精确运动。此外，当进行摇摆运动时，可以进行精确的运动。如由虚线所示，与使用支撑臂105进行摇摆运动的系统100的延伸部相比，整个系统主体210的尺寸可被缩小成紧凑设计。代替前脚轮112，安装在轮基座209上的全向轮212、212′、212″与集成制动机构的组合允许进行更为精确的运动。全向轮212在多种运动中的使用允许实现具有低复杂度的摇摆机构和纵向运动机构。因此，该系统的体积很小。小型系统减少了整个系统的占地面积，并使系统体积更小。由于系统200的小形状导致最小量的配重，因此系统200可以轻质的方式构建而成并因此可以被容易地移动。

具有全向轮212或相应的全向轮布置结构的移动X射线系统200有助于精确地定位X射线C形臂202。全向轮212、212′、212″可以传递纵向和摇摆运动，且并不需要用于支持支撑臂105中的这些运动的复杂系统。因此，可以提供轻便紧凑的X射线系统200。如果使用全向轮212，则在预定方向上进行精确运动是可能的。高精度的运动可以允许移动手术系统进行运动的良好重复和/或重现。例如。在执行前后运动时可能仅显示出低颤动，这是因为即使对于180°运动，基本上也不需要对准该移动方向。此外，全向轮212、212′、212″可以分开两个运动和/或运动方向。可在不同方向上单独进行选择的运动可有助于进行精确运动，例如纵向或摇摆运动。换句话说，以基本上两个或更少的运动分开一个运动可有助于为定位提供高精度。全向轮允许在单个方向上单独地控制每个运动。

因此，全向轮212可允许移动手术系统进行精确运动。全向轮能够在各个方向上进行运动。这些运动可通过多个运动而被集合到全向轮的预定方向中。在全向轮内使用制动器允许单独地阻止轮在两个主要方向上的运动。因此，制动装置可根据需要单独地锁定两个正交方向中的每一个。两种运动(例如摇摆和纵向)的分离是可能的。

图3示出了根据本发明的示例性实施例的全向轮布置结构的截面侧视图。全向轮布置结构312包括两个单独的全向轮312′、312″，它们可以被彼此独立地操作和控制。在全向轮布置结构312的构造中，两个全向轮312′、312″被在同一取向中安装。由于两个全向轮312′、312″被单独地且彼此独立地操作，因此下文中仅描述全向轮312′。相同的描述也适用于全向轮布置结构312中的另一全向轮312′。

全向轮312'示出了半轴301或轮轴301。轮轴301和轮主体302形成相应的轮装置。轮轴301限定纵向轴线。轮主体承载辊子303a、303b、303c、303d。辊子303具有辊子主体并且各自被安装在辊子轴304a、304b、304c、304d上。

下辊303c可与来自地板(例如手术室的地板)的表面相接触，该地板并未在图3中示出。上辊303a、303b被定位在壳体305内。两个全向轮312′、312″被放置在壳体305内。为了使轮321的圆周表面与辊子303a、303b、303c、303d的圆周表面对齐，可以在将辊子轴304a、304b、304c、304d安装在轮主体302内时使用弹性安装装置。

辊子303a、303b、303c、303d围绕辊子轴304a、304b、304c、304d的可能的运动由箭头306a、306b、306c、306d予以表示。为了阻止辊子303a、306b、306c、306d的运动，制动装置307、307a、307b、307c、307d可锁定相应的辊子。制动装置307包括板，这些板在阻挡位置中可被按压到辊子上，并且特别是按压在辊子的圆周表面上，以便阻止辊子围绕其辊子轴304a、304b、304c、304d的运动。图3示出了一种构造，其中所有的制动装置307被释放并且辊子303a、303b、303c、303d可以围绕轴304a、304b、304c、304d转动。

轮轴301也可以具有制动装置，以便阻止轮沿由箭头309所示的方向转向。假设全向轮312、312′、312″以这样一种方式安装，即垂直于轴301和平行于轴304a的运动是纵向运动，则可以看出，如果将全向轮312′、312″放置在一个表面上，则辊子303c支持侧向运动或摇摆运动310。轴301和每个单独的全向轮312′、312″也可具有制动装置，用于锁定住沿箭头309的方向的轮运动。电磁制动器可被用作制动装置。电磁制动器可包括：可旋转的内部部件，其待被安装在轮或辊子的旋转轴上；以及外部部件，其待被固定在安装支撑件(例如壳体)上。电磁制动器能够控制内部部件与外部部件相比的运动，并由此控制轴301的运动和/或转动。电磁制动器内的弹簧可通过摩擦保持住该旋转的内部部件，并且当磁体被通电时，该轴自由地旋转。制动装置的其它设计可同样是适用的。

图4示出了根据本发明的示例性实施例的允许多向运动的全向轮布置结构的仰视图。在图4中，使用具有大致呈三角形形状的基板409。图4还示出了用于稳定该医疗系统的平衡轮401′、401″。平衡轮401′、401″可被实现为传统的单向轮。全向轮312′被沿纵向前向方向402的方向安装在平衡轮401'、401″的中间。全向轮312′被靠近基板409的尖角定位。该尖角可以指示出前向方向402。全向轮312′被安装在基板409的纵向轴线410或对称轴线410上。该纵向轴线平行于纵向运动。全向轮312′包括轮主体302和多个辊子303。如从图4中可以看出，在多个方向405上进行运动是可能的。通过例如通过锁定或解锁某个方向控制轮302和/或辊子303的运动，可以分离开各个方向并且可以产生精确的运动。辊子303a、303b、303c、303d可被用于将力传递到表面，用于在轮的方向上的运动和在辊子的方向上的运动。

轮主体302在纵向方向410、403上被引导，使得纵向运动包括轮运动而非辊子运动或者还包括辊子运动。在图4的示意图中，辊子303被绘制成指向侧向方向404的多个平行的辊子303。然而，任何其它构造都是可能的。在板409的前部位置处的全向轮312′将纵向方向403和侧向方向404分离开，并由此允许在任何方向上的精确运动。可以防止改变方向时的顶起(jacks)。可能的全向运动由不同的方向405予以指示。

图5示出了根据本发明的示例性实施例的具有锁定辊的图4的全向轮构造。支撑在平台409上的移动手术系统的纯纵向运动可通过利用以附图标记501指示的制动器阻挡住辊子303来实现。因此，图5示出了辊子303的锁定状态。辊子制动装置可被用于阻止侧向方向运动404并且通过轮主体302的轮运动基本上仅允许纵向方向403上的运动。在这种情况下，在不启动轮制动装置的同时启动该辊子制动装置。

图6示出了根据本发明的示例性实施例的具有锁定的轮运动的图4的全向轮布置结构。如由附图标记601所指示的那样，轮主体302的轮运动被阻止。辊子303被释放并且可以在侧向方向404上自由移动。图6的具有锁定的纵向运动的布置结构允许被安装在平台409上的整个移动手术系统进行摇摆运动602。因此，通过轮制动装置锁定该轮并且释放或解锁辊子303可实现纯摇摆运动602。在这种情况下，在辊子制动装置未被启动的同时启动该轮制动装置。

图7示出了根据本发明的示例性实施例的图4的全向轮布置结构，其中，轮和辊子被阻挡住。在图7中表明的是被阻挡住的轮601和被阻挡住的辊子501，从而导致了制动状态，其中，阻止平台409的运动。如果所有轮和所有辊子303、302都被阻挡住，则所有运动都被阻止或锁定。

具有用于辊子303和轮302的单独锁和/或单独制动器的轮可被用于设计和省略掉移动C形臂内的纵向和摇摆机构。各个制动器被彼此分离开，并且可被彼此独立地进行控制或启动。

换句话说，纵向和摇摆机构的功能被从复杂的机械移动系统转移到具有相应的可锁定和/或可释放的辊子和/或轮的全向轮。利用该制动机构，可以提供低成本和非机动手动系统。减小纵向和摇摆机构的尺寸可导致紧凑且轻质的系统，这在存储这种系统时且在使用这种系统时减少了空间消耗。

图8示出了根据本发明的示例性实施例的具有安装在平台的前部中的两个平行全向轮的全向轮布置结构。在图4中，全向轮312'被安装在三角形的基板409的纵向轴线410上。根据图8的构造，两个全向轮312'被对称地安装并且平行于纵向轴线410。图8的双全向轮构造允许承载被安装在板409上的重型医疗系统。载荷的重量基本上被均匀地分配到两个全向轮。

对于全向轮，前向滚动直径被用于基本上所有的纵向运动。该前向滚动直径由轮直径形成。该前向滚动直径大于用于侧向运动的辊子的直径。例如，轮302的轮径为120mm并且辊子直径为25mm。轮的较小直径导致高滚动摩擦，并且通过爬过地板不平顺处或放置在该地板上的缆线来提供高阻力。因此，根据图1至图8，全向轮312'的取向使得使用前向滚动的全向轮。对于侧向运动，使用辊子。在一些情况下，可以使用横向/侧向轮构造，其中，轮302被在侧向方向上取向。

图9示出了根据本发明的示例性实施例的双全向轮侧向滚动构造。如果侧向运动需要大的滚动直径，则可以使用单个和多个侧向滚动全向轮构造，其中，轮主体302被指向该侧向方向。如图1至图8中所描述的原理也适用于双侧向滚动全向轮。

图1至图9中所示的构造以相同的方式将锁定和/或制动机构用在位于所有全向轮上的相应轮和辊子上。用于轮的制动装置或锁定装置可被实施在主全向轮轴301上。

作为电磁制动器的替代方案，用于辊子的制动装置或锁定装置可被通过按压在全向轮的侧面上的板来实现，如利用板307a、307b、307c、307d所示。

图10示出了根据本发明的示例性实施例的使用前向定向的全向轮和侧向定向的全向轮的组合的全向轮布置结构。全向轮312′、312″被沿纵向轴线以T形构造安装。该T形被关于纵向轴线410对称地定向，从而指向前向运动的方向。因此，T形布置结构导致了：用于纵向轮运动的全向轮312′，该全向轮312′被安装在对称轴线410或纵向轴线410上；以及用于侧向轮运动的全向轮312″′上，该全向轮312″′被垂直于纵向轴线410安装。如以附图标记1001和1002所示，全向轮312′、312″′的仅轮部分被锁定，以便确保相应的运动。用于辊子303′、303″′的制动装置并不被用在图10的构造中。两个全向轮312′、312″′被一个接一个地定位。每个全向轮都可锁定在轮上，以便允许进行所需的运动。例如，对于侧向运动，轮312′被阻挡住，并且对于纵向运动，轮312″′被阻挡住。特别地，相应的轮302′、302″′或轮主体302′、302″′被制动装置阻挡住。辊子303′、303″′并未受到阻挡，这是因为阻挡住辊子可能比阻挡住辊子更为容易。在另一种构造中，轮并未受到阻挡，但是如果存在辊子，则可以阻挡住辊子。然而，为了降低复杂性，可能并未提供对于辊子的阻挡。

图11示出了根据本发明的示例性实施例的两个全向轮的枢轴安装构造。即使通过使用用于图11中的两个轮312′、312″′的圆形形状，也表明了具有两个类似取向的轮的构造，将会注意的是，图11的轮构造也可以是如图10中所示的构造，即T形。在那种情况下，使用一个盘形全向轮312′和一个垂直定向的全向轮312″′。全向轮312′、312″′可被安装在翼部1101上，该翼部1101具有安装到板409的枢轴安装件1102。安装在枢轴上可被用于平行轮安装和T形轮安装两者并且在两种情况下，有助于分担负担。

在以下描述中，假设后轮312″′垂直于前轮312′。通过使用枢轴1102和枢轴接合件1101，来自板409的载荷被均匀地分配到前全向轮312′和后全向轮312″′。这种相等的载荷平衡有助于在两个方向上均匀的分配制动牵引力。虚拟直径如由箭头1103所示。虚拟直径1103大于轮312′、312″′的各个轮径。利用这种构造，由于如由箭头1104所示的枢轴1102的摇摆动作，爬过小台阶、地板变化和/或缆线是容易的。

图4的单轮构造可针对小载荷起作用。因此，这种具有单个全向轮的解决方案可被用于照明系统。可以很少地使用具有指向侧向方向的全向轮的轮部分的构造。具有横向间隔开的辊子的具有根据图8的在前向方向指向的双全向轮的构造可仅被用于复杂的设计，这是因为辊子是针对摇摆的过约束。如果使用如图8所示的双轮构造并且需要进行摇摆运动，则将会认为轮312′的瞬时运动方向位于圆上。然而，在图8的双轮构造中，轮312′的取向不同于从摇摆运动的中心指向相应轮的中心的径向方向的取向。假设摇摆运动的中心位于轮401′、401″的中间。因此，当进行摇摆运动时的轮312′的实际瞬时运动方向是该圆的切线方向。因此，瞬时移动可能与圆周方向略有不同。因此，为了遵循该摇摆运动以略微滑动，可能需要轮。为了防止可能导致高滚动阻力和不准确运动的不可控滑动，可以采用如图10所示的构造。

根据图9的构造(其中双全向轮的轮部分302指向侧面)可由于在前向方向上指向的小辊子半径而呈现出对前向运动的高阻力。

图10的T形布置结构提供了一系列应用场合。具有沿垂直方向安装的全向轮的根据图10的该构造是关于承载能力和向所有方向移动的可移动性的良好解决方案。

图12示出了根据本发明的示例性实施例的用于根据图10的构造的T形全向轮布置结构的仰视图。壳体1201被用于安装全向轮312′和312″′。纵向轴线410平行于轮312″′的轮轴301″′。轮主体302″′垂直于纵向轴线410。辊子303a″′、303b″′和303c″′以这种方式安装，即它们支持在纵向轴线410的方向上的运动，例如纵向运动。

全向轮312'被安装在垂直于纵向轴线410的轮轴301′上。辊子303a′、303b′、303c′、303d′被以这种方式安装，以支持垂直于纵向轴线410的运动或侧向运动。轮主体302'基本上指向纵向轴线410的方向，以便支持该纵向运动。为了控制轮312′、312″′的运动，制动装置1220′、1220″′(例如电磁制动器1220′、1220″′)被安装在相应的轮轴301″′、301′上。为了降低复杂度，辊子303a′、303b′、303c′、303d′、303a″′、303b″′、303c″′、303d″′并未安装制动器或者是无制动的。另一示例可还包括具有制动器的辊子。

图13是根据本发明的示例性实施例的图12的全向轮组件的前视图。图12示出了壳体1201，全向轮312′被使用轮轴301′或半轴301′安装到该壳体1201。全向轮312'包括轮主体302′和辊子303a′、303b′。如可在图13中所见，轮主体的圆周与辊子的圆周相结合可被用于接触表面。这两个圆周表面彼此互补以形成共同的圆周。

图14示出了根据本发明的示例性实施例的图12的全向轮布置结构的侧视图。全向轮布置结构1300或全向轮组件1300被安装在图14中未示出的医疗装置的平台409上。壳体1201被用于将全向轮312′和312″′以彼此垂直的取向安装。全向轮的取向或方向可基本上由轮装置的方向和/或轮主体的方向限定。轮轴301′被用于安装全向轮312′，并且轮轴301″′被用于安装轮312′。穿过壳体1201的穿透视图1301示出了轮主体302″′被垂直于纵向轴线410布置。此外，示出了枢轴1302，其允许将全向轮布置结构1300以类似于图11的枢轴安装的方式枢轴安装在平台409上。

图15示出了根据本发明的示例性实施例的具有全向轮布置结构的支撑板409的侧视图1401、仰视图1402和前视图1403。如在侧视图1401中可见，支撑板409和平衡轮401′与全向轮布置结构1300相组合。仰视图1402示出了基板409的底侧，平衡轮401′、401″和布置结构1300被安装于该基板409的底侧。前视图1403示出了支撑板409、平衡轮401′、401″和全向轮布置结构1300。

必须注意，结合不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，结合方法类型权利要求描述了一些实施例，而结合装置类型权利要求描述了其它实施例。然而，本领域技术人员将通过以上和以下描述获知，除非另有通知，否则除了属于一类主题的特征的任一组合之外，还将与不同主题相关的特征之间的任一组合视为被利用本申请予以公开。然而，所有的特征都可被组合在一起，从而提供远超过特征的简单总和的协同效应。

尽管已经在附图和前面的描述中图示和描述了本发明，但是这种图示和描述被认为是说明性或示例性的而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其它变型。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一种”并不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所列举的若干项的功能。在彼此不同的从属权利要求中列举出某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能被有效地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制该范围。

Claims (15)

1.一种移动手术系统(200)，包括用于移动所述移动手术系统的至少一个全向轮，所述全向轮(312′、312″、312″′)包括：

-具有轮主体(302)的至少一个轮装置；

-轮轴(301)，其被设置在所述轮主体(302)的中心；

-至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)；

-轮制动装置(1220′、1220″)和/或辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)中的至少一个；

其中，所述至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)具有辊子轴和辊子主体；

其中，所述至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)被布置在所述轮主体上，使得所述辊子装置的圆周表面的至少一部分形成所述轮主体(302)的圆周表面的至少一部分；

其中，所述轮制动装置(1220′、1220″)适于阻止所述轮主体围绕所述轮轴的运动；以及

其中，所述辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)适于阻止所述辊子主体围绕所述辊子轴的运动，并且

其中，所述轮制动装置和所述辊子制动装置是能够独立启动的。

2.根据权利要求1所述的移动手术系统(200)，其中，所述至少一个辊子装置能够在所述轮装置内移动。

3.根据权利要求1或2所述的移动手术系统(200)，其中，所述辊子装置(303a、303b、303c、303d)的直径小于所述轮装置的直径。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的移动手术系统(200)，其中，所述轮制动装置和所述辊子制动装置中的至少一种包括制动板、马达和/或轴阻挡装置中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的移动手术系统(200)，其中，所述移动手术系统还包括：

-另一全向轮(312′、312″、312″′)；

-安装板(409)；

其中，所述至少一个全向轮(312′、312″、312″′)和所述另一全向轮(312′、312″、312″′)被安装在所述安装板的同一侧上。

6.根据权利要求5所述的移动手术系统(200)，其中，所述至少一个全向轮(312′、312″、312″′)和所述另一全向轮(312′、312″、312″′)被安装在所述安装板(409)上，使得所述至少一个全向轮的轮装置的轴与所述另一全向轮的轮装置的轴位于同一虚拟轴上。

7.根据权利要求5所述的移动手术系统(200)，其中，所述至少一个全向轮(312′、312″、312″′)和所述另一全向轮(312′、312″、312″′)被安装在所述安装板(409)上，使得所述至少一个全向轮(312′、312″、312″′)的轮装置的轴(301′)位于与所述另一全向轮(312′、312″、312″′)的轮装置的轴(301″′)的虚拟轴垂直的虚拟轴上。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的移动手术系统(200)，其中，所述至少一个全向轮和所述另一全向轮被安装在共用壳体(305、1201)中。

9.根据权利要求5至8中的任一项所述的移动手术系统(200)，其中，所述至少一个全向轮和所述另一全向轮被安装在枢轴(1102)上。

10.一种全向轮(312′、312″、312″′)，包括：

-具有轮主体(302)的轮装置；

-轮轴(301)，其被设置在所述轮主体(302)的中心；

-至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)；

-轮制动装置(1220′、1220″)和/或辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)中的至少一个；

其中，所述至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)具有辊子轴和辊子主体；

其中，所述至少一个辊子装置(303a、303b、303c、303d)被布置在所述轮主体上，使得所述辊子装置的圆周表面的至少一部分形成所述轮主体(302)的圆周表面的至少一部分；

其中，所述轮制动装置(1220′、1220″′)适于阻止所述轮主体围绕所述轮轴的运动；以及

其中，所述辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)适于阻止所述辊子主体围绕所述辊子轴的运动。

11.一种全向轮布置结构(312)，包括：

第一根据权利要求10所述的全向轮(312′、312″、312″′)；

第二根据权利要求10所述的全向轮(312′、312″、312″′)；

安装板(409)；

其中，第一全向轮(312′、312″、312″′)和第二全向轮(312′、312″、312″′)被安装在所述安装板的同一侧上。

12.一种用于控制根据权利要求10所述的全向轮(312′、312″、312″′)的方法，所述方法包括：

确定所需运动的方向；

在所需运动的方向平行于所述轮轴(301)的情况下，启动所述轮制动装置；

在所需运动的方向垂直于所述轮轴(301)的情况下，启动所述辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)；

在不希望运动的情况下，启动所述轮制动装置并启动所述辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)。

13.一种用于控制根据权利要求7所述的移动手术系统(200)的方法，所述方法包括：

确定所需运动的方向；

在所需运动的方向平行于所述至少一个全向轮(312′)的轮轴(301′)的情况下，启动所述全向轮(312′)的轮(312′)的轮制动装置(1220)并解锁垂直于所述至少一个全向轮(312′)的另一全向轮(312″′)的轮制动装置(1220″′)；

在所需运动的方向垂直于所述至少一个全向轮(312′)的轮轴(301′)的情况下，启动所述至少一个全向轮(312′)的辊子制动装置(307a、307b、307c、307d)和/或启动所述另一全向轮(312″′)的轮制动装置(1220)；

在不希望运动的情况下，启动至少一个全向轮(312′)的轮制动装置和/或所述另一全向轮(312″′)的轮制动装置。

14.用于控制根据权利要求10所述的全向轮和/或根据权利要求7所述的移动手术系统(200)的程序单元，当被处理器执行时，所述程序单元适于执行根据权利要求12所述的方法和/或根据权利要求13所述的方法中的至少一个。

15.用于控制根据权利要求10所述的全向轮和/或根据权利要求7所述的移动手术系统(200)的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括程序代码，当被处理器执行时，所述程序代码适于执行根据权利要求12所述的方法和/或根据权利要求13所述的方法中的至少一个。