DE102008013496A1 - Device for form-fit coupling of multiple instruments to equipment with haptic feedback, comprises coupling function, and combination of friction clutch for repeated taking of parking position is provided - Google Patents

Device for form-fit coupling of multiple instruments to equipment with haptic feedback, comprises coupling function, and combination of friction clutch for repeated taking of parking position is provided

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DE102008013496A1
DE102008013496A1 DE200810013496 DE102008013496A DE102008013496A1 DE 102008013496 A1 DE102008013496 A1 DE 102008013496A1 DE 200810013496 DE200810013496 DE 200810013496 DE 102008013496 A DE102008013496 A DE 102008013496A DE 102008013496 A1 DE102008013496 A1 DE 102008013496A1
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Abstract

The device comprises a coupling function. A combination of friction clutch (51) for repeated taking of a parking position is provided. A form-fitting is realized by a latch (52) for fixing the instrument tips in the free space movement. The function of the friction clutch for the parking position and the free space movement are combined in a latch.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich ein Instrumentenwechselsystem zur formschlüssigen Ankopplung einer Vielzahl von Instrumente an ein haptisches Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es z. The invention relates to a tool-change system for the interlocking coupling of a plurality of instruments to a haptic device according to the preamble of claim 1 as z. B. für laparoskopische Simulation Verwendung findet. B. laparoscopic simulation is used.
  • Zur Ausbildung von Chirurgen werden häufig Trainingssysteme eingesetzt, welche entweder mechanisch [ Training systems are often used for training of surgeons, which is either mechanically [ US 5,403,191 A US 5,403,191 A ] oder durch eine Simulation in Verbindung mit einem Rechnersystem und einem Eingabegerät [ ] Or by a simulation in conjunction with a computer system and an input device [ US 2006 0073458 US 2006 0073458 ] die realen oder äquivalente Situationen der Operation nachbilden. ] Mirrors the real or equivalent situations surgery. Die Eingabegeräte der Simulationssystem bestehen dabei aus mehreren Komponenten. The input devices of the simulation system consist of several components. Der Mediziner hält ein dem realen Griffstück eines Laparoskops nachgebildetes Bedienteil in der Hand, und agiert im Falle einer Laparoskopie um einen Pivotpunkt. The physician holds a simulated the real handle of a laparoscope operating part in his hand, and operates in case of a laparoscopy to a pivot point. Der Pivotpunkt ist eine mechanische Abstraktion des Trokars, eines Ventils, durch das das Laparoskop in den Menschen eingeführt wird. The pivot point is a mechanical abstraction of the trocar, a valve through which the laparoscope is inserted into the human. Die Freiheitsgrade des Instrumentes sind auf zwei rotatorische und einen translatorischen Freiheitsgrad im Pivotpunkt, sowie einen rotatorischen Freiheitsgrad um die Achse reduziert [ The degrees of freedom of the instrument are rotary to two and a translatory degree of freedom in the pivot point, and a rotational degree of freedom about the axis reduced [ US 6,654,000 B2 US 6,654,000 B2 , . EP 0 870 296 B1 EP 0870296 B1 , . EP1 332 484 EP1 332 484 ]. ]. Weiterhin erlauben viele Instrumente mechanisch über das scherenartige Bedienelement eine Greifbewegung zu aktivieren. Continue to allow mechanically activate a gripping movement on the scissor-like control element, many instruments. Die Bewegungen des Griffstücks in den vier Freiheitsgraden sowie der Greifbewegungen werden in den praktischen Realisationen bestehender Systeme durch Sensoren erfasst, vor allem durch optische Encoder. The movements of the handle in the four degrees of freedom and the grasping movements are recorded in the practical realizations of existing systems by sensors, especially by optical encoder. Für eine realistische Simulation der Eingriffe ist neben der Positionserfassung auch die Rückkopplung einer Interaktion mit virtuellen Objekten über den haptischen Sinneskanal notwendig. For a realistic simulation of procedures in addition to the position detection and the feedback interaction with virtual objects through the haptic sensory channel is necessary. Hierzu sind in haptischen Systemen für jeden Freiheitsgrad ein oder mehrere Aktoren vorgesehen, welche es erlauben entsprechend eines Steuersignals als Resultat der Simulation für alle Freiheitsgrade unabhängig voneinander definiert Kräfte- und/oder Momente zu generieren. For this purpose, are provided one or more actuators in haptic systems for each degree of freedom which allow accordance with a control signal as a result of simulation for all degrees of freedom independently of one another defined force and / or to generate moments. US 6,654,000 B2 US 6,654,000 B2 beschreibt eben jene Methode zur Umsetzung einer physikalisch-realistischen Computersimulation von medizinischen Abläufen, welche aus einer Hardware besteht, welche ihrerseits eine grafische Simulation eines medizinischen Eingriffs koppelt, wobei eben jene Simulation eine reale Anatomie abbildet, und das Eingabegerät wenigstens einen Teil eines medizinischen Instrumentes nachbildet, inklusive einer Greif- und Grifffunktion. just describes a particular method for converting a physically-realistic computer simulation of the medical procedures, which is composed of a hardware, which in turn couples a graphic simulation of a medical procedure, wherein precisely those simulation depicting a real anatomy, and the input device simulates at least a portion of a medical instrument including a gripping and handle function. Außerdem umfasst also comprises US 6,654,000 B2 US 6,654,000 B2 noch Aspekte der Existenz eines Datenaustauschs zwischen Simulation und Hardware zur Aktualisierung der Position in der graphischen Simulation. still aspects of the existence of a data exchange between simulation and hardware to update the position in the graphic simulation. US 6,654,000 B2 US 6,654,000 B2 bezieht sich somit auf bereits 1994 in [Werkhäuser] veröffentlichen Konzepten einer Simulation eines medizinischen Eingriffes, hier Knieathroskopie, welche einer Interaktion mit der medizinischen Simulation zulässt. thus refers to 1994 published in [timbered houses] concepts a simulation of a medical intervention, here Knieathroskopie which allows interaction with the medical simulation. [Werkhäuser] deckt dabei sowohl den bidirektionalen als auch die unidirektionale Kommunikation der Systeme ab, wobei die Mechanik eine „Instrumente-Nachbildung” umfasst, allerdings ohne Greiffunktionalität. [Timbered houses] covers from both bidirectional and unidirectional communication systems, the mechanism comprises a "replica instruments", but without grasping functionality.
  • Auf Basis dieses generellen Ansatzes existieren einige grundlegende Realisationen von haptischen Systemen für laparoskopische Anwendungen. On the basis of this general approach, some basic realizations of haptic systems for laparoscopic applications exist. In der In the EP 1 332 484 EP 1332484 wurde die Rotation im Pivot-Punkt durch eine gelagerte Kugel realisiert, die ihrerseits durch mehrere Aktoren in der Rotation über Reibkopplungen angetrieben bzw. gehemmt wird, und in den zwei verbleibenden Freiheitsgraden über ein Rotations- und Translationsgetriebe mit Zahnradkopplungen angetrieben werden kann. the rotation was realized in the pivot point by means of a bearing ball, which is in turn driven respectively by a plurality of actuators in rotation about Reibkopplungen inhibited and can be driven in the two remaining degrees of freedom by a rotational and translational gearbox with gear couplings. Das nachgebildete Instrument ist durch einen originalen Griff representiert, der in eine mit einer Zahnstange versehenen Schaft mündet. The simulated instrument is representiert by an original handle, which opens into a provided with a rack shaft. Das Bedienteil als Nachbildung des realen Instrumentes als solches ist nicht austauschbar und Teil des Systems, was sich an der praktischen Realisation des Urologietrainer von KarlStorz bestätigt. The keypad as a replica of the real instrument as such is not replaceable and part of the system, which is confirmed in the practical realization of Urology coach Karl Storz. In den In the US 7,023,423 US 7,023,423 und and EP 0 870 296 B1 EP 0870296 B1 wurde das klassische Prinzip eines Kreuzlagers aus Joysticks auf laparoskopische Anwendungen übertragen und um aktorische Komponenten erweitert. the classical principle of a cross bearing of joysticks has been transferred to laparoscopic applications and extended by actuatoric components. Es beschreibt eine Lösung über zwei kinematische Ketten, welche in einem nicht-parallelem Winkel zu dem Bedienelement ausgerichtet sind, und am Ende dieser zwei seriellen Ketten rotatorisch angetrieben werden. It describes a solution by two kinematic chains, which are aligned in a non-parallel angle to the operating element, and are driven in rotation at the end of two series chains. Weiterhin umfasst es noch Sensoren zur Messung der Positionen der kinematischen Kette. Furthermore, it still includes sensors for measuring the positions of the kinematic chain. Die Erfindung sieht eine starre Kopplung zwischen Bedienteil und Kinematik vor, und ist in der kommerziellen Umsetzung der SurgicalWorkstation so realisiert. The invention provides a rigid coupling between the control unit and before kinematics, and is realized in the commercial implementation of the workstation Surgical way. In [ In [ DE 202 80 425 U1 DE 202 80 425 U1 wird ein alternativer Antrieb für die Kraftrückkopplung auf die translatorisch-rotatorischen Freiheitsgrade der Instrumentenachse vorgeschlagen. an alternative drive for the force feedback on the translational-rotational degrees of freedom of the instrument axis is proposed. Durch eine Kombination von angetriebenen Rollenlagern mit spiralförmigen Rillenführungen ist ein kompakter Antrieb für laparoskopische Instrumente entstanden, welcher auch einen Wechsel der Bedienteile durch Austausch der vollständigen Schäfte gestattet. Through a combination of driven roller bearings with spiral grooves guides a compact drive for laparoscopic instruments has emerged, which also permits a change of control panels by replacing the complete shafts. Prinzipbedingt aus dem Antriebskonzept heraus werden Bedienelemente mit Schäften mit spezifischen, größerem Durchmesser benötigt, als dies bei typischen Laparoskopen notwendig wäre. Due to the principle of the drive concept out needed controls with shanks with specific, larger diameter than would be necessary for typical laparoscopes. Die kommerzielle Umsetzung des Unternehmens Xitact in Form des „Instrument Haptic Port” (siehe Xitact IHP Produktbeschreibung „Product sheet Xitact IHP_2007-10-12.pdf”) zeigt genau in der Austauschbarkeit der Bedienelemente zur Simulation unterschiedlicher laparoskopischer Instrumente Schwächen, da die empfindlichen Stangen als Teil des mechanischen Antriebs bei Nicht-Benutzung sicher gelagert werden müssen. The commercial implementation of the company Xitact in the form of "instrument Haptic Port" (see Xitact IHP Product description "Product sheet Xitact IHP_2007-10-12.pdf") shows exactly the interchangeability of the controls to simulate different laparoscopic instruments weaknesses because the sensitive rods must be safely stored when not in use as part of the mechanical drive. In [ In [ GB 2384613A GB 2384613A ] wird für einen Bronchioskop Simualator eine mechanische Kopplung des simulierten Instrumentes vorgesehen, welche einen schnellen Wechsel unterschiedlicher Bedienteile ermöglicht. ] Is provided a mechanical coupling of the simulated instrument for a bronchoscope Simualator which allows a quick change of different keypads. Über eine Feder wird ein deformierbarer zylindrischer Körper zusammen gedrückt und damit im Durchmesser verengt, was einen Reibschluss mit einem darin befindlichen ebenfalls zylindrischen Instrumente ermöglicht, und somit eine Kupplung für Drehmomente und Kräfte darstellt. a deformable cylindrical body is compressed and thereby narrowed in diameter by a spring, which enables a friction fit therein with a likewise cylindrical instruments, and thus constitutes a coupling for torques and forces. In einer Auswurfposition wird die Feder entspannt und das Bronchioskop freigegeben. In an eject position, the spring is released and the bronchoscope released. Das System ist geeignet Drehomente und Kräfte auf zylindrische Körper zu koppeln, kann aufgrund des Reibschlusses dieses nur bis zu einem Grenzwert der Haftreibung sicher zulassen. The system is suitable to couple Drehomente and forces on cylindrical body, due to the frictional engagement can safely permit this only up to a limit of static friction. Weiterhin unterliegt es Abnutzungserscheinungen durch Änderungen der Reibpaarungen des Instrumentes sowie des deformierbaren zylindrischen Körpers. Furthermore, it is subject to wear by changes in the friction pairing of the instrument, and the deformable cylindrical body.
  • In [ In [ WO 02071368 WO 02071368 ] sowie [ ] as [ US 2004 0142315 US 2004 0142315 ] wird die logische Folge beschrieben, die aus einer Unmöglichkeit eines Wechsels des realen Instruments bzw. dessen Handgriffes als Bedienteil des Gerätes resultiert, nämlich dass eine Funktion innerhalb der Simulationssoftware vorgesehen sein muss, einen Austausch der virtuellen Representation des Instrumentes durchzuführen. ] Is described in the logical sequence, which results from an inability of a change of the real instrument or its handle as a control part of the device, namely that a function within the simulation software must be provided to perform an exchange of the virtual representation of the instrument. Dies ist bei kommerziellen Systemen, beispielsweise Simbionix LapMentor, gegeben. This is in commercial systems such as Simbionix LapMentor given.
  • Unter dem Postulat einer Austauschbarkeit der Instrumente bzw. deren Nachbildungen in Soft- und Hardware (Bedienteile) wird unter [ Under the postulate of a interchangeability of the instruments or their replicas in software and hardware (operating units) is in the [ US 6,113,995 US 6,113,995 ] beschrieben, welche Optionen und verschiedenen Interaktionsmöglichkeiten innerhalb einer Softwareumgebung sich daraus ergeben. ] Described in which options and different interaction options within a software environment ensue.
  • Gemeinhin ist kein zufriedenstellendes Gerät bekannt, was einen Austausch der Bedienteile laparoskopischer Simulatoren in der Form ermöglicht, dass eine Vielzahl von Bedienteilen welche einer Vielzahl von realen medizinischen Instrumenten nachempfunden sind genutzt werden können. Commonly, no satisfactory device is known, allowing for an exchange of the keypads laparoscopic simulators in the form that a plurality of actuators which a plurality of real medical instruments are modeled can be utilized. Wobei diese Bedienteile mit identischen geometrischen Abmessungen der Instrumentengriffe sowie der Schäfte im Vergleich zu ihren realen medizinischen Instrumenten aufwarten, und dabei ein sicherer, unveränderlicher Halt der Instrumente unabhängig der bei der laparoskopischen Interaktion wirkenden Kräfte besteht. These keypads come up with identical geometric dimensions of the instrument handles as well as the shafts compared to their real medical instruments, and it is a sure, steady grip of the instruments independently of the forces acting in laparoscopic interaction.
  • Daher ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwerfen, welche einen Austausch von Bedienteilen in der Form ermöglicht, dass eine Vielzahl von Bedienteilen mit untereinander unterschiedlichen aber mit realen Instrumentengriffen sowie Schäften identischen Abmessungen an einem kinematischen System, z. Therefore, the object of the invention to design a device which enables an exchange of control units in the form that a plurality of actuators having mutually different but identical with real instrument handles and shafts dimensions of a kinematic system, z. B. einem laparoskopischen Simulator, genutzt werden können, und diese Instrumentengriffe sowie Schäfte einen unveränderlichen Halt mit dem System im Einsatzbereich haben. As a laparoscopic simulator can be used, and this instrument handles and shafts have a steady grip on the system in the area of ​​application.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. This object is inventively achieved by a device having the features of claim. 1 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale. Advantageous developments of the invention result from the features specified in the subclaims. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes besteht vor allem darin, dass über eine rein mechanische Lösung im Betrieb mit einem Bedienteil mit Schäften von für laparoskopische Instrumente realistischen Durchmessern eine formschlüssige Verbindung hergestellt wird, welche außerdem eine rotatorische Ankopplung an einen Antrieb ermöglicht; The advantage of the device according to the invention consists primarily in that a positive connection is made via a purely mechanical solution, in operation, with an operating part with shafts of realistic for laparoscopic instruments diameters, which also allows for rotational coupling to a drive; und dies unter Beibehaltung der Möglichkeit eines schnellen Bedienelementenwechsels in einer definierten Position erlaubt. and this allows while maintaining a quick change controls in a defined position.
  • Nachfolgend wird die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. The invention based on two embodiments will be explained referring to the drawings in more detail. Dabei zeigen: They show:
  • 1 1 : Anordnung des Instrumentenwechselsystems ( (Arrangement of tool changing system: 107 107 ) im Kontext einer Simulatorkinematik ) In the context of a simulator kinematics
  • 2 2 : Formschlüssige Kopplung des Instruments an ein Abtriebselement eines Aktors : Positive coupling of the instrument to an output member of an actuator
  • 3 3 : Instrumentenwechselsystem A in Parkposition : Instrument-change system A in park position
  • 4 4 : Instrumentenwechselsystem A in freier Bewegung : Instrument-change system A in free motion
  • 5 5 : Schnitt durch Instrumentenwechselsystem A Section through tool changing system A
  • 6 6 : Instrumentenwechselsystem B in Parkposition : Instrument changing system B into the parking position
  • 7 7 : Instrumentenwechselsystem B in freier Bewegung : Instrument change system B in free motion
  • 8 8th : Schnitt durch Instrumentenwechselsystem B Section through tool changing system B
  • 1 1 zeigt eine Integration eines Instrumentenwechselsystems ( (Shows an integration of a tool change system 56 56 ) in die Kinematik. ) In the kinematics. Das Bedienelement ( The control element ( 14 14 ) ist in das Instrumentenwechselsystem ( ) Is (in the instrument exchange system 56 56 ) eingesteckt. ) plugged in. Über ein Kardangelenk ( Via a universal joint ( 15 15 ) am Instrumentenwechselsystem wird durch das haptische System ( ) On the instrument exchange system (by the haptic system 1 1 ) eine Kraft in drei Raumrichtungen an die Spitze des Instrumentes eingekoppelt. ) Coupled a force in three spatial directions at the head of the instrument. Ein Antrieb ( A drive ( 16 16 ) dreht eine Welle, welche innerhalb des Instrumentenwechselsystems ein Drehmoment auf das formschlüssig verbundene Instrument ( ) Rotates a shaft which (within the instrument exchange system torque to the positively connected Instrument 14 14 ) ausübt. ) Exerts. Das Instrument ist weiterhin durch einen Pivotpunkt geführt, welcher räumlich in einer Nachbildung eines Trokars ( The instrument is further guided through a pivot point which is spaced (in a replica of a trocar 13 13 ) über ein weiteres Kardangelenk ( ) (Via another universal joint 15 15 ) an einem Gestell ( ) (On a frame 12 12 ) befestigt ist. ) Is attached.
  • 2 2 zeigt ein innerhalb des Instrumentenwechselsystem angeordnetes Zahnrad ( shows a valve disposed within the tool change system gear ( 33 33 ) welches formschlüssig mit einer mehreckigen (mehr als 3) Struktur ( ) Which form fit (with a polygonal (more than 3) Structure 42 42 oder or 44 44 ) an der Spitze eines Instrumentes ( ) (At the tip of an instrument 14 14 ) gekoppelt werden kann. ) Can be coupled. Das Zahnrad ( The gear ( 33 33 ) weist den negativen Abdruck der jeweiligen Instrumentenspitze auf. ) Has the negative impression of the respective instrument tip. Einführschrägen an der Spitze sowie an dem Zahnrad erleichtern das formschlüssige Verbinden. Insertion faces at the top and to the gear facilitate the form-fit connection. Die Spitzen ( The tips ( 42 42 oder or 44 44 ) weisen weiterhin eine Kerbe ( ) Further comprise a notch ( 41 41 ) auf, welche in Verbindung mit einem Riegel in freier Bewegung einen Formschluss zwischen haptischen System und Bedienelement sicher stellt. ), Which assures a positive connection between haptic system and operating element in conjunction with a latch in free motion. Die Kerbe ( The notch ( 41 41 ) weist Einführungsschrägen auf, welche eine Zentrierung des Riegels erleichtern und so bemessen sind, dass durch die Materialparameter und Reibwerte weiterhin ein formschlüssiges Gehemme vorliegt. ) Has insertion bevels which are easier centering of the bolt and such that by the material parameters and coefficients of friction continues to be a form-fitting Gehemme present. Das Loch ( The hole ( 40 40 ) in den Spitzen ermöglicht, dass die bei laparoskopischen Instrumenten typische zentrale Stange zur Bewegung einer Greiffunktion bis unterhalb der Arretierungsbaugruppe ( ), Allows the peaks in that the typical during laparoscopic instruments central rod to below the latch assembly (for moving a gripping function 56 56 ) geführt werden kann, und die Bewegung dieser Stange zur Messung und Gegebenenfalls auch zur Kraftrückkopplung auf die Greif-Funktionalität des Bedienelementes genutzt wird. ) Can be performed, and the movement of this rod to measure and optionally is also used for force feedback to the gripping functionality of the operating element.
  • 3 3 zeigt eine Ausführungsform des Instrumentenwechselsystems. shows an embodiment of the tool changing system. Es besteht aus dem oben erwähnten Zahnrad ( It consists of the above-mentioned gear ( 33 33 ) welches über ein zweites Zahnrad ( ) Which (via a second gear 32 32 ), welches auf der Welle des Antriebs ( ), Which (on the shaft of the drive 16 16 ) gleitet mit einem Drehmoment beaufschlagt werden kann. ) Slides with a torque can be applied. Das Zahnrad ( The gear ( 33 33 ) trägt an Stiften aufgehängte, über Feder mechanisch vorgespannte Riegel ( ) Wears on pins suspended (via mechanical spring biased latch 52 52 ), welche in der Parkposition durch einen gestellfesten Konus ( ), Which in the parking position (through a cone fixed to the frame 50 50 ) aus ihrer Mittenlage gedrückt werden. ) Are pushed out of its center position. Der Konus seinerseits wird über ebenfalls über Federn vorgespannt Riegel ( The cone is in turn biased by springs also on bars ( 51 51 ) reibschlüssig durch eine Kerbe im Konus ( ) Frictionally engaged (by a notch in the cone 55 55 ) in der Parkposition gehalten. ) Held in the park position. Weiterhin trägt das Instrumentenwechselsystem elektronische ( Furthermore, the tool change system carries electronic ( 53 53 ) und elektromechanische ( ) And electromechanical ( 54 54 ) Komponenten zur Messung der Bewegungen der Instrumentenspitze, der Detektion der Stellung der Riegel, sowie der darin geführten Seele in Form zweier Encoder ( ) Components to measure the movements of the instrument tip, the detection of the position of the bolt, as well as the core guided therein in the form of two encoders ( 54 54 ). ). Weiterhin ist auf der Leiterplatte ( Furthermore, on the circuit board ( 53 53 ) ein Detektionssystem integriert, welches Anhand unverwechselbarer Merkamle der Instrumentenspitze, den Typ des gerade verwendeten Bedienelementes erkennt. ) Is integrated a detection system which detects the type of the operating element currently being used with reference distinctive Merkamle the instrument tip. Ein solches Merkmal könnten die Farbe der Spitze detektiert über einen RGB Sensor oder ein RFID-Tag detektiert über ein Leseantenne sein. Such a feature could be the color of the top detects an RGB sensor or an RFID tag detected to be a reader antenna.
  • 4 4 zeigt die Ausführungsform des Instrumentenwechselsystem aus shows the embodiment of the tool changing system of 3 3 in freier Bewegung. in free movement. Durch Überschreiten einer Grenzkraft wurden die reibschlüssigen Riegel ( By exceeding a threshold force, the frictional bars were ( 51 51 ) von dem Konus ( ) (Of the cone 50 50 ) und der daran enthaltenen Kerbe ( ) And the notch contained thereon ( 55 55 ) herunter geschoben. ) Pushed down. Dies führt dazu, dass die formschlüssigen Riegel ( This means that the positive lock ( 52 52 ) durch ihre mechanische Vorspannung sich in die Kerbe ( ) By their mechanical bias voltage is (in the notch 41 41 ) an den Instrumentenspitzen vorgeschoben haben. ) Have advanced to the instrument tips. Dadurch sowie durch die rotatorische Kopplung ( (Characterized as well as by the rotational coupling 33 33 ) der Instrumentenspitze existiert ein vollständiger Formschluss mit dem Schaft des Bedienelements ( ) Of the instrument tip, there is a complete form closure to the shaft of the operating element ( 14 14 ). ). Im Falle eines Instrumentenwechsels ist nun lediglich das Instrumentenwechselsystem ( In the case of an instrument only change the instrument exchange system is now ( 56 56 ) durch Zug auf den Schaft des Bedienelementes ( ) (By train on the shank of the operating element 14 14 ) wieder über den Konus ( ) Again (via the cone 50 50 ) zu ziehen, bis die reibschlüssigen Riegel ( to draw) until the frictional latch ( 51 51 ) in die Kerbe am Konus ( ) (In the notch on the cone 55 55 ) einrasten und gleichzeitig die Spitze des Konus die formschlüssigen Riegel ( engage) and simultaneously the tip of the cone the form-locking latch ( 52 52 ) zur Seite schiebt und somit das Instrument frei gibt. ) Pushes aside and thus gives the instrument free.
  • 5 5 zeigt einen Schnitt durch die Ausführungsform des Instrumentenwechselsystem aus shows a section through the embodiment of the tool changing system 3 3 und and 4 4 mit der Anordnung der Riegel ( (With the arrangement of the bolt 51 51 und and 52 52 ) in dem Zahnrad ( ) (In the gear 33 33 ) mit dem rotatorischen Formschlussbereich ( ) (With the rotary form-fit area 57 57 ) und dem durchgängigen Kanal für die Instrumententypische zentrale Stange. ) And the continuous channel for the instrument Typical central rod.
  • 6 6 zeigt eine alternative Ausführungsform des Instrumentenwechselsystems in Parkposition. shows an alternative embodiment of the tool-change system in parking position. Die Riegel ( Latches ( 58 58 ) haben zwei Enden, wobei ein Ende reibschlüssig in Kerben ( ) Have two ends, one end frictionally (in notches 55' 55 ' ) in zwei Führungsstangen ( ) (In two guide rods 50' 50 ' ) in der Parkposition rutscht. ) Slides into the park position. Die Riegel verschieben sich dabei und geben die Instrumentenspitzen ( Latches shift there and give the instrument tips ( 42 42 ) frei, und halten gleichzeitig die Lage des Instrumentenwechselsystems fest. ) Free, and firmly hold the same time the position of the tool changing system.
  • 7 7 zeigt die alternative Ausführungsform des Instrumentenwechselsystem in der freien Raumbewegung, wobei eine Grenzkraft in Instrumentenachse überschritten wurde, welche die Riegel ( shows the alternative embodiment of the tool change system in the free space of movement, wherein a limit force is exceeded in the instrument axis, which (the bars 58 58 ) aus den Führungsstangen ( ) (From the guide rods 55' 55 ' ) heraus geschoben hat. ) Has pushed out. Diese Riegel ( These bars ( 58 58 ) haben daraufhin in die Kerbe ( ) Have subsequently (in the notch 41 41 ) der Spitze des Instrumentes angekoppelt und halten somit eine formschlüssige Verbindung zwischen Instrumentenwechselsystem und dem Schaft des Bedienelementes ( ) Coupled to the tip of the instrument and thus maintain a positive connection between the tool-change system and the shaft of the operating element ( 14 14 ). ).
  • 8 8th zeigt einen Schnitt durch die alternative Ausführungsform des Instrumentenwechselsystem entsprechend shows a section through the alternative embodiment of the tool-change system in accordance with 6 6 und and 7 7 in der Freiraumbewegung, wobei erneut die Führungsstangen ( in the free space motion, again (the guide rods 50' 50 ' ) die Riegel ( ) The bolts ( 58 58 ) und das Zahnrad ( ) And the gear ( 33 33 ) mit Formschluss zur Instrumentenspitze ( ) (With positive locking to the instrument tip 42 42 ) am Schaft des Bedienelementes ( ) (On the shaft of the control element 14 14 ) sichbar werden. ) Are visible. Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
    1 1 (Kinematik-)Gerät (Kinematic) device 2 2 - 11 11 - -
    12 12 Gestell frame 13 13 Pivotpunkt (Trokar) Pivot point (trocar)
    14 14 Griff(-stück, Instrument) Handle (piece Terminals, Instrument) 15 15 Kardangelenk (oberes) Universal joint (upper)
    16 16 Arbeitsstrang work string 17 17 - -
    18 18 - - 19 19 Kardangelenk (unteres) Universal joint (bottom)
    20 20 - 30 30 - - 31 31 - -
    32 32 Zahnrad gear 33 33 Zahnrad, großes Gear, large
    34 34 Kardangelenk-Ankopplung Cardan coupling 35 35 - 39 39 - -
    40 40 Adapterseele adapter soul 41 41 Instrument-Arettierungsnut Instrument Arettierungsnut
    42 42 Formschlussadapter Vieleckig Form fit adapter Much Square 43 43 - -
    44 44 Formschlussadapter Viereckig Form fit adapter Square 45 45 Formschluss-Male Form-fit-Male
    46 46 - 48 48 - - 49 49 - -
    50 50 & & 50' 50 ' Ruhelage Arettierungskonus Rest position Arettierungskonus 51 51 Ruhelage-Arretierungshebel Rest position support lever
    52 52 Instrument-Arretierungsstifte Instrument locking pins 53 53 Platine circuit board
    54 54 Inkrementalgeber zur Mesung der Instrumentenbetätigung Incremental to start also the instrument operation 55 55 & & 55' 55 ' Ruhelage-Arretierungsnut Rest position-locking groove
    56 56 Arretierungsbaugruppe check assembly 57 57 Formschluss-Female Form-fit-Female
    58 58 Ruhelage-Arretierungsbolzen Rest position support bar 59 59 - -
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Claims (7)

  1. Vorrichtung zur formschlüssigen Ankopplung einer Vielzahl von Instrumenten ( Apparatus for positively coupling a plurality of instruments ( 14 14 ) an ein Gerät mit haptischen Feedback ( ) To a device (with tactile feedback 1 1 ), dadurch gekennzeichnet , dass – die Funktion der Ankopplung rein mechanisch funktioniert – eine Kombination aus Reibkupplung ( ), Characterized in that - the function of the coupling is purely mechanical - (a combination of the friction clutch 51 51 , . 55 55 ) zur wiederholbaren Einnahme einer Parkposition und – einem Formschluss über Riegel ( ) For repeatable taking a parking position, and - (a form fit via bolt 41 41 , . 52 52 ) zur Fixierung der Instrumentenspitze in der Freiraumbewegung realisiert wird. ) Is realized for the fixation of the instrument tip in the clearance movement.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Reibkupplung für die Parkposition und der Freiraumbewegung in einem Riegel kombiniert oder einzeln ausgeprägt sind. Apparatus according to claim 1, further characterized in that the function of the friction clutch for the parking position and the clearance movement combined in a single bar or pronounced.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Riegel messtechnisch detektiert wird. The apparatus of claim 1, further characterized in that the position of the bolt is detected by measurement.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss die rotatorische sowie die translatorische Bewegung der Instrumentenspitze umfasst. The apparatus of claim 1, further characterized in that the positive connection comprises the rotational and translational movement of the instrument tip.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass eine Stange zur Bewegung eines laparoskopischen Greifers in dem Bedienelement ( The apparatus of claim 1, further characterized in that a rod for moving a gripper in the laparoscopic operating element ( 14 14 ) durch die Adapterseele ( ) (By the adapter soul 40 40 ) bewegt, und als Messgröße für die Zangenbewegung verwendet wird. ), Moved, used as a measure of the pincer movement.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass die Stange zur Bewegung eines laparoskopischen Greifers in dem Bedienelement mit einer definierten Kraft beaufschlagt wird. The apparatus of claim 1, further characterized in that the rod for movement of a laparoscopic gripper in the control element with a defined force is applied.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, außerdem dadurch gekennzeichnet, dass das rotatorische Formschluss-Gegenstück der Instrumentenspitze Teil eines Zahnrads ( The apparatus of claim 1, further characterized in that the rotational positive-locking counterpart of the instrument tip portion of a gear ( 33 33 ) ist, welches seinerseits über einen Antriebsstrang ( ) Is, for its part, (via a drive train 16 16 ) mit Drehmomenten beaufschlagt werden kann. ) Can be applied torques.
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