EP3435905A1 - Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator - Google Patents

Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator

Info

Publication number
EP3435905A1
EP3435905A1 EP17714639.6A EP17714639A EP3435905A1 EP 3435905 A1 EP3435905 A1 EP 3435905A1 EP 17714639 A EP17714639 A EP 17714639A EP 3435905 A1 EP3435905 A1 EP 3435905A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
manipulator
tool
mass
control
mass distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17714639.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Henrik Keller
Tobias Reichl
Oliver Thilmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Deutschland GmbH
Original Assignee
KUKA Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Deutschland GmbH filed Critical KUKA Deutschland GmbH
Publication of EP3435905A1 publication Critical patent/EP3435905A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0066Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors with different types of end effectors, e.g. gripper and welding gun
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1628Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39176Compensation deflection arm

Definitions

  • the present invention relates to a medical manipulator and a method for controlling a medical manipulator.
  • the medical manipulator can be used, for example, in robotic surgery.
  • a medical manipulator is used in robotic surgery for minimally invasive surgical procedures.
  • the organism is less heavily loaded and possibly remaining scars are only very small.
  • interventions with a very high precision can be carried out in the smallest space in and on the human body.
  • the arm of a medical manipulator can be a plurality of tools, such. a camera system, a scalpel and a gripper, be attached. These tools can be moved in or out of the human body, for example, by means of linear axes via a trocar.
  • Tool is interpreted by the manipulator control as a force coming from the hand
  • Deviations of the tool from the Sollpose or Sollbahn be reduced to increase the precision of the manipulator and provide ergonomic operation in a hand-held manipulator control.
  • a medical manipulator comprising a manipulator arm, an end effector attached to the
  • Manipulator is attached and having at least one tool with a changing mass and / or mass distribution, a manipulator control for controlling the medical manipulator, the manipulator controller in each control step uses a current load data matrix with the changing mass and / or mass distribution of the tool Deviations from a Sollpose or desired path of the tool to avoid.
  • Tool can change in that the tool is moved relative to the manipulator. As described above, in a surgical procedure, this can be done by inserting or removing tools in and out of the human body.
  • the mass of the tool may change when, for example, objects are picked up with a gripper, or, for example, by introducing or depositing objects or substances into the body, such as, e.g. Stents in vascular surgery or staples for closing wounds.
  • the mass of the tool may change when, for example, objects are picked up with a gripper, or, for example, by introducing or depositing objects or substances into the body, such as, e.g. Stents in vascular surgery or staples for closing wounds.
  • Tooling can also change by pumping saltwater into a balloon to expand it. Because of the manipulator control in each Control step uses a current load data matrix, always the current values of the mass and mass distribution of the tool are taken into account in the scheme, whereby a deviation from the Sollpose or desired path of the tool is avoided. In addition, the pose of the manipulator is precise because the current load data matrix is updated in each control step.
  • the manipulator control preferably uses a dynamic model of the tool, in the calculation of which the changing mass and / or mass distribution of the tool is included. Changes in the mass and / or mass distribution that occur due to the movement of the mechanical elements are taken into account in the dynamics model and the manipulator control can be adjusted accordingly. With the help of the dynamics model, the load data can also be determined with a higher temporal resolution in the manipulator control. In addition, the manipulator control can also determine future values, in particular the values of the mass distribution of the tool, from the dynamics model and
  • the dynamics model of the tool is in the dynamics model of
  • the manipulator control preferably takes into account the knowledge of a change in the mass and / or mass distribution of the tool. This allows preparatory calculations to be carried out or consistent values to be recognized. This facilitates subsequent calculations and makes data processing faster overall. In addition, a deviation already during a time step
  • the end effector has a plurality of tools that can be moved independently of each other with respect to the manipulator arm.
  • the simultaneous use of several tools, such as a camera and a gripper the operator of the manipulator is facilitated by, for example, get better insight into the operating area.
  • more complex tasks can be performed by, for example, a gripper Keep opening free while working with a scalpel in the opening. Due to the independent flexibility of the tools, it is optionally possible to introduce only certain tools in the respective trocar, which increases the clarity at work.
  • the mass distribution is calculated via the known position of one or more mechanical elements of the tool and then fed to the manipulator control.
  • the calculation of the mass distribution can be done in the manipulator control as well as directly in the tool (end effector).
  • the mass distribution can be calculated in advance and indirectly, so that deviations from a Sollpose or desired path of the tool are avoided from the outset.
  • the manipulator control can take account of this coming change in the position of these, preferably driven mechanical elements, before or in the next control step.
  • a mechanical element is a linear axis.
  • a linear axis extremely precise positioning and highly dynamic movements are possible. This is especially relevant for applications in a medical manipulator where work is done in a very small space (in the human body).
  • This procedure increases the precision of the movements of the manipulator and improves the ergonomics of manually-controlled manipulator work by keeping the current values of mass and mass distribution of the tool in each
  • Control step in the manipulator control are taken into account.
  • a dynamics model is used in the manipulator control, in whose calculation the changing mass and mass distribution of the tool are included.
  • the manipulator control itself controls the mechanical elements, then the values for the mass distribution of the tool in each can be determined
  • Mass distributions are calculated according to the dynamics model and in the
  • the dynamics model of the tool is included in the dynamics model of the tool
  • Integrated manipulator By using a global dynamics model, fewer interfaces between manipulator control and dynamic model (s) are required, which reduces communication errors and the overall control error rate.
  • the manipulator control preferably takes into account the knowledge about a change of mass and mass distribution. As a result, the control method can react to the error more quickly, namely already in the current or subsequent time step (control cycle), and control it accordingly. In addition, the determination of the
  • Load data matrix can be optimized in terms of the volume of data to be calculated, the number of calculations or the speed, resulting in shorter
  • the mass distribution is calculated via the known position of one or more mechanical elements of the tool and then fed to the manipulator control. Since the position of the mechanical elements is generally very precisely determinable, the values of the mass distribution can be determined very precisely. Overall, this leads to a very precise manipulator control. Information about a current and / or upcoming change of the position of the mechanical elements of the tool from an electronic device is preferred.
  • Control unit that controls the mechanical elements to which
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a medical manipulator according to the present invention.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a medical manipulator 1.
  • a manipulator arm 10 is attached on a base mounting surface B.
  • a manipulator arm 10 is attached on a base mounting surface B.
  • the manipulator arm 10 consists of three arm parts A and two
  • the kinematic chain of the manipulator arm 10 can also have any other number of arm parts A and joints G.
  • the kinematic chain of the manipulator arm 10 can also have any other number of arm parts A and joints G.
  • Manipulator 10 can be moved freely in all directions. On the manipulator arm 10, an end effector 20 is attached, the at least one
  • Tool 21, 22, 23 comprises, which has a changing mass and / or mass distribution.
  • the tools 21, 22, 23 are movable relative to the manipulator arm 10 and change in such movements their respective mass distribution with respect to the manipulator arm 10.
  • the tools 21, 22, 23 can thereby For example, be moved by means of mechanical elements 52 regardless of the pose or movement of the manipulator arm 10.
  • the end effector 20 has three tools 21, 22, 23, which can be moved individually by means of the mechanical elements 52,
  • the end effector 20 can also have any other number of tools 21, 22, 23. If the tools 21, 22, 23, in particular the medical instruments, for example, are inserted as far as possible into the body of a patient, then the mass distribution of the tool is at maximum forward. If all tools or instruments 21, 22, 23 are led out of the body of the patient at maximum, the mass distribution is maximally far behind.
  • the electronic control unit 50 controlled.
  • the electronic control unit 50 preferably transmits information about the position of the mechanical elements 52 to the manipulator control 30 via data connections 60.
  • the manipulator control 30 has a current load data matrix 40, which is preferably selected by the controller 30 from the current mass distributions and masses of the
  • Tools 21, 22, 23 is calculated.
  • the current mass distributions and masses of the tools 21, 22, 23 can be stored in the controller 30 as data 46. Due to the use of the current load data matrix, the movement of the medical manipulator 1 is performed exactly according to the specifications of an operator or a program.
  • the current load data matrix 40 is also using a
  • Dynamic model 42 of the tool or tools 21, 22, 23 are determined.
  • the data 46 on the mass distribution and mass of the tool 21, 22, 23 can from the
  • medical manipulator 1 are routed via the data link 60 in each control step to the manipulator control 30 or is calculated in each control step from the dynamics model 42.
  • the dynamics model of the tool 42 can also be integrated into the dynamics model of the manipulator 44.
  • Load data matrix 40 updated in each control step By taking into account the actual mass distribution and the mass 46, the manipulator control 30 can determine the forces and moments occurring on the tool 21, 22, 23 and correct the pose or track of the tool so that a deviation to a
  • the dynamics model 42, 44 may be extrapolated into the future to determine values for the mass distribution 46 that lie in the future.
  • information about planned changes of the mechanical elements 52 from the electronic control unit 50 to the manipulator control unit 30 can also be provided
  • movement or pose of the tool 21, 22, 23 may be allowed without deviation from the desired or desired pose, although the mass or mass distribution of the tool 21, 22, 23 changes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The invention relates to a medical manipulator 1 having a manipulator arm 10, an end effector 20 which is secured to the manipulator arm 10 and which has at least one tool 21, 22, 23 with a changing mass and/or mass distribution 46, and a manipulator controller 30 for controlling the medical manipulator 1. In each control step, the manipulator controller 30 uses a current load data matrix 40 comprising the changing mass and/or mass distribution 46 of the tool 21, 22, 23 in order to prevent deviations from a target position or target path of the tool 21, 22, 23. The invention further relates to a corresponding method for controlling a medical manipulator.

Description

Medizinischer Manipulator und Verfahren zum Steuern eines  Medical manipulator and method for controlling a
medizinischen Manipulators  medical manipulator
1. Technisches Gebiet 1. Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen medizinischen Manipulator und ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators. Der medizinische Manipulator kann zum Beispiel in der robotischen Chirurgie verwendet werden.  The present invention relates to a medical manipulator and a method for controlling a medical manipulator. The medical manipulator can be used, for example, in robotic surgery.
2. Technischer Hintergrund 2. Technical background
Ein medizinischer Manipulator wird beispielsweise in der robotischen Chirurgie für minimalinvasive, chirurgische Eingriffe verwendet. Bei diesen kleineren Eingriffen wird im Vergleich zu herkömmlichen Operationstechniken, der Organismus weniger stark belastet und evtl. zurückbleibende Narben sind nur sehr klein. Mit Hilfe des medizinischen Manipulators können auf engstem Raum im und am menschlichen Körper Eingriffe mit einer sehr hohen Präzision durchgeführt werden. Am Arm eines medizinischen Manipulators kann dabei eine Mehrzahl von Werkzeugen, wie z.B. ein Kamerasystem, ein Skalpell und ein Greifer, angebracht sein. Diese Werkzeuge können beispielsweise mittels Linearachsen über einen Trokar in oder aus dem menschlichen Körper hinein oder heraus bewegt werden.  For example, a medical manipulator is used in robotic surgery for minimally invasive surgical procedures. In these smaller procedures, compared to conventional surgical techniques, the organism is less heavily loaded and possibly remaining scars are only very small. With the help of the medical manipulator, interventions with a very high precision can be carried out in the smallest space in and on the human body. The arm of a medical manipulator can be a plurality of tools, such. a camera system, a scalpel and a gripper, be attached. These tools can be moved in or out of the human body, for example, by means of linear axes via a trocar.
Aufgrund der Bewegung der Werkzeuge ändert sich jedoch auch deren Masseverteilung in Bezug auf den Manipulator, wodurch es zu einer ungewollten Abweichung von der Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs kommen kann. Due to the movement of the tools, however, their mass distribution changes with respect to the manipulator, which can lead to an unwanted deviation from the Sollpose or desired path of the tool.
Bei maschinell gesteuerten Systemen wird eine solche Abweichung über die In machine-controlled systems, such a deviation over the
Minimierung des Schleppfehlers angetriebener mechanischer Elemente, z.B. der oben genannten Linearachsen ausgeglichen. Dabei kommt es jedoch erst einmal zu einem Auftreten der Abweichung, bevor die Manipulatorsteuerung darauf reagieren kann. Das Auftreten solcher Abweichungen beeinträchtigt aber bereits die Präzision des Minimizing the drag error of driven mechanical elements, e.g. compensated for the above linear axes. However, the deviation first occurs before the manipulator control can react to it. However, the occurrence of such deviations already affects the precision of the
Manipulators und ist somit unerwünscht. Manipulator and is therefore undesirable.
Bei handgeführten Manipulatoren wird die Änderung der Masseverteilung des For handheld manipulators, the change in the mass distribution of the
Werkzeugs von der Manipulatorsteuerung als eine Kraft interpretiert, die von der Hand Tool is interpreted by the manipulator control as a force coming from the hand
BESTÄTIGUNGSKOPIE des Bedieners ausgeht. Demzufolge muss ein Bediener dann auch dieser Kraft permanent manuell entgegenwirken. Besonders bei langen handgeführten CONFIRMATION COPY the operator goes out. Consequently, an operator must then also permanently counteract this force manually. Especially with long hand-held
Arbeitsphasen ist dies ergonomisch ungünstig und führt zu einer Ermüdung des Bedieners. This is ergonomically unfavorable and leads to fatigue of the operator.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen medizinischen Manipulator und ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators bereitzustellen, welche die oben genannten Probleme überwinden. Insbesondere sollen die It is therefore the object of the present invention to provide a medical manipulator and a method for controlling a medical manipulator, which overcome the above-mentioned problems. In particular, the
Abweichungen des Werkzeugs von der Sollpose oder Sollbahn verringert werden, um die Präzision des Manipulators zu erhöhen und eine ergonomische Bedienung bei einer handgeführten Manipulatorsteuerung bereitzustellen. Deviations of the tool from the Sollpose or Sollbahn be reduced to increase the precision of the manipulator and provide ergonomic operation in a hand-held manipulator control.
3. Zusammenfassung der Erfindung 3. Summary of the invention
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen medizinischen Manipulator gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators gemäß Anspruch 8.  The above object is achieved by a medical manipulator according to claim 1 and a method for controlling a medical manipulator according to claim 8.
Die oben genannte Aufgabe wird im Besonderen gelöst durch einen medizinischen Manipulator, aufweisend einen Manipulatorarm, einen Endeffektor, der am The above-mentioned object is solved in particular by a medical manipulator comprising a manipulator arm, an end effector attached to the
Manipulatorarm befestigt ist und der mindestens ein Werkzeug mit einer sich ändernden Masse und/oder Masseverteilung aufweist, eine Manipulatorsteuerung zum Steuern des medizinischen Manipulators, wobei die Manipulatorsteuerung in jedem Regelungsschritt eine aktuelle Lastdatenmatrix mit der sich ändernden Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs verwendet, um Abweichungen von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs zu vermeiden. Die Masseverteilung des Manipulator is attached and having at least one tool with a changing mass and / or mass distribution, a manipulator control for controlling the medical manipulator, the manipulator controller in each control step uses a current load data matrix with the changing mass and / or mass distribution of the tool Deviations from a Sollpose or desired path of the tool to avoid. The mass distribution of the
Werkzeugs kann sich dadurch ändern, dass das Werkzeug bezüglich des Manipulators bewegt wird. Wie oben beschrieben, kann dies bei einem chirurgischen Eingriff durch ein Hinein- oder Herausführen von Werkzeugen in bzw. aus dem menschlichen Körper geschehen. Die Masse des Werkzeugs kann sich ändern, wenn beispielsweise Objekte mit einem Greifer aufgenommen werden, oder beispielsweise dadurch, dass Objekte oder Stoffe in den Körper eingebracht und dort abgelegt werden, wie z.B. Stents in der Gefäßchirurgie oder Klammern zum Verschließen von Wunden. Die Masse des  Tool can change in that the tool is moved relative to the manipulator. As described above, in a surgical procedure, this can be done by inserting or removing tools in and out of the human body. The mass of the tool may change when, for example, objects are picked up with a gripper, or, for example, by introducing or depositing objects or substances into the body, such as, e.g. Stents in vascular surgery or staples for closing wounds. The mass of the
Werkzeugs kann sich auch dadurch ändern, dass Salzwasser in einen Ballon gepumpt wird, um diesen auszudehnen. Dadurch, dass die Manipulatorsteuerung in jedem Regelungsschritt eine aktuelle Lastdatenmatrix verwendet, werden immer die aktuellen Werte der Masse und Masseverteilung des Werkzeugs in der Regelung berücksichtigt, wodurch eine Abweichung von der Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs vermieden wird. Zudem ist die Pose des Manipulators präzise, da die aktuelle Lastdatenmatrix in jedem Regelungsschritt aktualisiert wird. Tooling can also change by pumping saltwater into a balloon to expand it. Because of the manipulator control in each Control step uses a current load data matrix, always the current values of the mass and mass distribution of the tool are taken into account in the scheme, whereby a deviation from the Sollpose or desired path of the tool is avoided. In addition, the pose of the manipulator is precise because the current load data matrix is updated in each control step.
Bevorzugt verwendet die Manipulatorsteuerung ein Dynamikmodell des Werkzeugs, in dessen Berechnung die sich ändernde Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs mit eingehen. Änderungen der Masse und/oder Masseverteilung, die Aufgrund der Bewegung der mechanischen Elemente auftreten, werden im Dynamikmodell berücksichtigt und die Manipulatorsteuerung kann entsprechend angepasst werden. Mit Hilfe des Dynamikmodells können die Lastdaten auch mit einer höheren zeitlichen Auflösung in der Manipulatorsteuerung bestimmt werden. Und zusätzlich kann die Manipulatorsteuerung auch schon zukünftige Werte, insbesondere die Werte der Masseverteilung des Werkzeugs, aus dem Dynamikmodell bestimmen und The manipulator control preferably uses a dynamic model of the tool, in the calculation of which the changing mass and / or mass distribution of the tool is included. Changes in the mass and / or mass distribution that occur due to the movement of the mechanical elements are taken into account in the dynamics model and the manipulator control can be adjusted accordingly. With the help of the dynamics model, the load data can also be determined with a higher temporal resolution in the manipulator control. In addition, the manipulator control can also determine future values, in particular the values of the mass distribution of the tool, from the dynamics model and
berücksichtigen. consider.
Bevorzugt ist das Dynamikmodell des Werkzeugs in dem Dynamikmodell des  Preferably, the dynamics model of the tool is in the dynamics model of
Manipulators integriert. Dadurch werden sämtliche Bewegungen des Manipulators in einem gemeinsamen Modell beschrieben, was Kommunikationsfehler vermeidet und die Steuerung des Manipulators insgesamt verbessert. Integrated manipulator. As a result, all movements of the manipulator are described in a common model, which avoids communication errors and improves the overall control of the manipulator.
Bevorzugt berücksichtigt die Manipulatorsteuerung das Wissen über eine Änderung der Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs. Dadurch können vorbereitende Berechnungen durchgeführt werden bzw. gleichbleibende Werte erkannt werden. Dies erleichtert nachfolgende Berechnungen und macht die Datenverarbeitung insgesamt schneller. Zudem wird eine Abweichung bereits während eines Zeitschritts The manipulator control preferably takes into account the knowledge of a change in the mass and / or mass distribution of the tool. This allows preparatory calculations to be carried out or consistent values to be recognized. This facilitates subsequent calculations and makes data processing faster overall. In addition, a deviation already during a time step
(Reglerzyklus) ausgeregelt, und damit verringert, und nicht erst danach. (Controller cycle) regulated, and thus reduced, and not only afterwards.
Bevorzugt weist der Endeffektor eine Mehrzahl von Werkzeugen auf, die bezüglich des Manipulatorarms unabhängig voneinander bewegt werden können. Durch den gleichzeitigen Einsatz von mehreren Werkzeugen, wie zum Beispiel einer Kamera und einem Greifer, wird dem Bediener des Manipulators die Arbeit erleichtert, indem er zum Beispiel bessere Einblicke auf das Operationsgebiet erhält. Zudem können komplexere Aufgaben durchgeführt werden, indem beispielsweise ein Greifer eine Öffnung frei hält und gleichzeitig mit einem Skalpell in der Öffnung gearbeitet wird. Aufgrund der unabhängigen Beweglichkeit der Werkzeuge ist es wahlweise möglich nur bestimmte Werkzeuge in den jeweiligen Trokar einzuführen, was die Übersichtlichkeit bei der Arbeit erhöht. Preferably, the end effector has a plurality of tools that can be moved independently of each other with respect to the manipulator arm. The simultaneous use of several tools, such as a camera and a gripper, the operator of the manipulator is facilitated by, for example, get better insight into the operating area. In addition, more complex tasks can be performed by, for example, a gripper Keep opening free while working with a scalpel in the opening. Due to the independent flexibility of the tools, it is optionally possible to introduce only certain tools in the respective trocar, which increases the clarity at work.
Bevorzugt wird die Masseverteilung über die bekannte Position eines oder mehrerer mechanischer Elemente des Werkzeugs berechnet und dann der Manipulatorsteuerung zugeführt. Die Berechnung der Masseverteilung kann in der Manipulatorsteuerung als auch direkt im Werkzeug (Endeffektor) erfolgen. Die Masseverteilung kann im Voraus und mittelbar berechnet werden, so dass Abweichungen von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs von vornherein vermieden werden. Bevorzugt übermittelt eine elektronische Steuerungseinheit, die die mechanischenPreferably, the mass distribution is calculated via the known position of one or more mechanical elements of the tool and then fed to the manipulator control. The calculation of the mass distribution can be done in the manipulator control as well as directly in the tool (end effector). The mass distribution can be calculated in advance and indirectly, so that deviations from a Sollpose or desired path of the tool are avoided from the outset. Preferably transmits an electronic control unit, the mechanical
Elemente steuert, eine Information über eine aktuelle und/oder kommende Änderung der Position der mechanischen Elemente des Werkzeugs an die Manipulatorsteuerung. Dadurch kann die Manipulatorsteuerung diese kommende Änderung der Position dieser, bevorzugt angetriebener mechanischer Elemente, vor bzw. in dem nächsten Regelungsschritt berücksichtigen. Controls elements, information about a current and / or upcoming change of the position of the mechanical elements of the tool to the manipulator control. As a result, the manipulator control can take account of this coming change in the position of these, preferably driven mechanical elements, before or in the next control step.
Bevorzugt ist ein mechanisches Element eine Linearachse. Mit einer Linearachse sind äußerst präzise Positionierungen und hochdynamische Bewegungen möglich. Dies ist besonders bei Anwendungen in einem medizinischen Manipulator, wo auf sehr kleinem Raum (im menschlichen Körper) gearbeitet wird, von Relevanz. Preferably, a mechanical element is a linear axis. With a linear axis extremely precise positioning and highly dynamic movements are possible. This is especially relevant for applications in a medical manipulator where work is done in a very small space (in the human body).
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators, aufweisend die folgenden Schritte: The above object is also achieved by a method for controlling a medical manipulator, comprising the following steps:
a. Bereitstellen eines Manipulatorarms mit einem daran befestigten Endeffektor, der mindestens ein Werkzeug mit einer sich ändernden Masse und/ oder Masseverteilung aufweist; a. Providing a manipulator arm having an end effector attached thereto, which has at least one tool with a changing mass and / or mass distribution;
b. Steuern des medizinischen Manipulators mit Hilfe einer Manipulatorsteuerung; c. Verwenden einer aktuellen Lastdatenmatrix der sich ändernden Masse b. Controlling the medical manipulator by means of a manipulator control; c. Using a current load data matrix of changing mass
und/Masseverteilung des Werkzeugs in der Manipulatorsteuerung in jedem Regelungsschritt, um Abweichungen von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs zu vermeiden. and / mass distribution of the tool in the manipulator control in each Control step to avoid deviations from a Sollpose or desired path of the tool.
Durch dieses Verfahren wird die Präzision der Bewegungen des Manipulators erhöht und die Ergonomie bei manuell-gesteuerten Manipulatorarbeiten verbessert, indem die aktuellen Werte der Masse und Masseverteilung des Werkzeugs in jedem This procedure increases the precision of the movements of the manipulator and improves the ergonomics of manually-controlled manipulator work by keeping the current values of mass and mass distribution of the tool in each
Regelungsschritt in der Manipulatorsteuerung berücksichtigt werden. Control step in the manipulator control are taken into account.
Bevorzugt wird in der Manipulatorsteuerung ein Dynamikmodell verwendet, in dessen Berechnung die sich ändernde Masse und Masseverteilung des Werkzeugs mit eingehen. Somit kann die Manipulatorsteuerung, wenn sie selbst die mechanischen Elemente ansteuert, die Werte für die Masseverteilung des Werkzeugs in jedem Preferably, a dynamics model is used in the manipulator control, in whose calculation the changing mass and mass distribution of the tool are included. Thus, if the manipulator control itself controls the mechanical elements, then the values for the mass distribution of the tool in each can be determined
Regelungsschritt bestimmen. Zudem könnten auch Werte für zukünftige Determine control step. Also could be values for future
Masseverteilungen nach dem Dynamikmodell berechnet werden und in der Mass distributions are calculated according to the dynamics model and in the
Manipulatorsteuerung berücksichtigt werden. Manipulator control are taken into account.
Bevorzugt ist das Dynamikmodell des Werkzeugs in das Dynamikmodell des  Preferably, the dynamics model of the tool is included in the dynamics model of the tool
Manipulators integriert. Durch Verwendung eines globalen Dynamikmodells sind weniger Schnittstellen zwischen Manipulatorsteuerung und Dynamikmodell(en) erforderlich, was Kommunikationsfehler und die Fehleranfälligkeit der Steuerung insgesamt reduziert. Integrated manipulator. By using a global dynamics model, fewer interfaces between manipulator control and dynamic model (s) are required, which reduces communication errors and the overall control error rate.
Bevorzugt berücksichtigt die Manipulatorsteuerung das Wissen über eine Änderung von Masse und Masseverteilung. Dadurch kann das Steuerungsverfahren schneller, nämlich schon im aktuellen bzw. folgenden Zeitschritt (Regelzyklus), auf den Fehler reagieren und entsprechend aussteuern. Zusätzlich kann die Bestimmung der The manipulator control preferably takes into account the knowledge about a change of mass and mass distribution. As a result, the control method can react to the error more quickly, namely already in the current or subsequent time step (control cycle), and control it accordingly. In addition, the determination of the
Lastdatenmatrix hinsichtlich des zu berechnenden Datenvolumens, der Anzahl der Berechnungen oder der Geschwindigkeit optimiert werden, wodurch kürzere  Load data matrix can be optimized in terms of the volume of data to be calculated, the number of calculations or the speed, resulting in shorter
Regelungszeiten möglich sind. Bevorzugt wird die Masseverteilung über die bekannte Position eines oder mehrerer mechanischer Elemente des Werkzeugs berechnet und dann der Manipulatorsteuerung zugeführt. Da die Position der mechanischen Elemente im Allgemeinen sehr präzise bestimmbar ist, sind auch die Werte der Masseverteilung sehr präzise bestimmbar. Das führt insgesamt zu einer sehr präzisen Manipulatorsteuerung. Bevorzugt wird eine Information über eine aktuelle und/oder kommende Änderung der Position der mechanischen Elemente des Werkzeugs von einer elektronische Control times are possible. Preferably, the mass distribution is calculated via the known position of one or more mechanical elements of the tool and then fed to the manipulator control. Since the position of the mechanical elements is generally very precisely determinable, the values of the mass distribution can be determined very precisely. Overall, this leads to a very precise manipulator control. Information about a current and / or upcoming change of the position of the mechanical elements of the tool from an electronic device is preferred
Steuerungseinheit, die die mechanischen Elemente steuert, an die Control unit that controls the mechanical elements to which
Manipulatorsteuerung übermittelt. Da die elektronische Steuerungseinheit die Manipulator control transmitted. Since the electronic control unit the
Information über die kommende Änderung, aufgrund derer sie die mechanischen Elemente entsprechend in einem nächsten Regelungsschritt steuert, schon besitzt, kann sie diese Information auch an die Manipulatorsteuerung weiterleiten, welche diese Information ihrerseits bereits im Vorfeld berücksichtigen kann, um die  Information about the upcoming change, on the basis of which it already controls the mechanical elements in a next control step already owns, they can forward this information also to the manipulator control, which in turn can take into account this information in advance to the
Abweichung von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs zu vermeiden. Deviation from a Sollpose or desired path of the tool to avoid.
4. Kurze Beschreibung der Figuren 4. Brief description of the figures
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Figur dargestellt. Dabei zeigt:  A preferred embodiment of the present invention is shown in the attached figure. Showing:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines medizinischen Manipulators gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows a schematic structure of a medical manipulator according to the present invention.
5. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung Im Folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Verweis auf die angehängte Figur beschrieben. 5. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached figure.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines medizinischen Manipulators 1. Auf einer Basismontagefläche B ist ein Manipulatorarm 10 befestigt. In der dargestellten Fig. 1 shows an embodiment of a medical manipulator 1. On a base mounting surface B, a manipulator arm 10 is attached. In the illustrated
Ausführungsform besteht der Manipulatorarm 10 aus drei Armteilen A und zweiEmbodiment, the manipulator arm 10 consists of three arm parts A and two
Gelenken G. Die kinematische Kette des Manipulatorarms 10 kann jedoch auch eine andere beliebige Anzahl an Armteilen A und Gelenken G aufweisen. Der However, the kinematic chain of the manipulator arm 10 can also have any other number of arm parts A and joints G. Of the
Manipulatorarm 10 kann dabei in alle Raumrichtungen frei bewegt werden. An dem Manipulatorarm 10 ist ein Endeffektor 20 befestigt, der mindestens einManipulator 10 can be moved freely in all directions. On the manipulator arm 10, an end effector 20 is attached, the at least one
Werkzeug 21, 22, 23 umfasst, das eine sich ändernde Masse und/oder Masseverteilung aufweist. Üblicherweise sind die Werkzeuge 21, 22, 23 gegenüber dem Manipulatorarm 10 bewegbar und verändern bei solchen Bewegungen ihre jeweilige Masseverteilung bezüglich des Manipulatorarms 10. Die Werkzeuge 21, 22, 23 können dabei beispielsweise mittels mechanischer Elemente 52 unabhängig von der Pose oder Bewegung des Manipulatorarms 10 bewegt werden. In der dargestellten Tool 21, 22, 23 comprises, which has a changing mass and / or mass distribution. Usually, the tools 21, 22, 23 are movable relative to the manipulator arm 10 and change in such movements their respective mass distribution with respect to the manipulator arm 10. The tools 21, 22, 23 can thereby For example, be moved by means of mechanical elements 52 regardless of the pose or movement of the manipulator arm 10. In the illustrated
Ausführungsform weist der Endeffektor 20 drei Werkzeuge 21, 22, 23 auf, die sich mittels der mechanischen Elemente 52 jeweils individuell bewegen lassen, Embodiment, the end effector 20 has three tools 21, 22, 23, which can be moved individually by means of the mechanical elements 52,
beispielsweise weiter in den Körper eines Patienten hinein oder heraus. Beispielsweise sind die mechanischen Elemente Linearachsen 52, mit denen die Werkzeuge 21, 22, 23 individuell linear verfahren werden können. Der Endeffektor 20 kann aber auch eine beliebige andere Anzahl von Werkzeugen 21, 22, 23 aufweisen. Sind die Werkzeuge 21, 22, 23, insbesondere die medizinischen Instrumente, beispielsweise maximal weit in den Körper eines Patienten eingeführt, dann ist die Masseverteilung des Werkzeugs maximal weit vorne. Sind alle Werkzeuge oder Instrumente 21, 22, 23 maximal aus dem Körper des Patienten herausgeführt, ist die Masseverteilung maximal weit hinten. for example, into or out of a patient's body. For example, the mechanical elements linear axes 52, with which the tools 21, 22, 23 can be moved individually linear. However, the end effector 20 can also have any other number of tools 21, 22, 23. If the tools 21, 22, 23, in particular the medical instruments, for example, are inserted as far as possible into the body of a patient, then the mass distribution of the tool is at maximum forward. If all tools or instruments 21, 22, 23 are led out of the body of the patient at maximum, the mass distribution is maximally far behind.
Die mechanischen Elemente 52 der Werkzeuge 21, 22, 23 werden durch eine The mechanical elements 52 of the tools 21, 22, 23 are replaced by a
elektronische Steuerungseinheit 50 gesteuert. Über Datenverbindungen 60 übermittelt die elektronische Steuerungseinheit 50 bevorzugt Informationen über die Stellung der mechanischen Elemente 52 an die Manipulatorsteuerung 30. electronic control unit 50 controlled. The electronic control unit 50 preferably transmits information about the position of the mechanical elements 52 to the manipulator control 30 via data connections 60.
Die Manipulatorsteuerung 30 weist eine aktuelle Lastdatenmatrix 40 auf, die bevorzugt durch die Steuerung 30 aus den aktuellen Masseverteilungen sowie Massen derThe manipulator control 30 has a current load data matrix 40, which is preferably selected by the controller 30 from the current mass distributions and masses of the
Werkzeuge 21, 22, 23 berechnet wird. Die aktuellen Masseverteilungen sowie Massen der Werkzeuge 21, 22, 23 können dabei in der Steuerung 30 als Daten 46 abgespeichert sein. Aufgrund der Verwendung der aktuellen Lastdatenmatrix, wird die Bewegung des medizinischen Manipulators 1 exakt nach den Vorgaben eines Bedieners oder eines Programms durchführt. Die aktuelle Lastdatenmatrix 40 wird auch mit Hilfe einesTools 21, 22, 23 is calculated. The current mass distributions and masses of the tools 21, 22, 23 can be stored in the controller 30 as data 46. Due to the use of the current load data matrix, the movement of the medical manipulator 1 is performed exactly according to the specifications of an operator or a program. The current load data matrix 40 is also using a
Dynamikmodells 42 des oder der Werkzeuge 21, 22, 23 bestimmt werden. Die Daten 46 über die Masseverteilung und Masse des Werkzeugs 21, 22, 23 können vom Dynamic model 42 of the tool or tools 21, 22, 23 are determined. The data 46 on the mass distribution and mass of the tool 21, 22, 23 can from the
medizinischen Manipulator 1 über die Datenverbindung 60 in jedem Regelungsschritt an die Manipulatorsteuerung 30 geleitet werden bzw. wird in jedem Regelungsschritt aus dem Dynamikmodell 42 berechnet. Dabei kann das Dynamikmodell des Werkzeugs 42 auch in dem Dynamikmodell des Manipulators 44 mit integriert sein. Insbesondere können auch zukünftige Änderungen der Masseverteilung und der Masse des medical manipulator 1 are routed via the data link 60 in each control step to the manipulator control 30 or is calculated in each control step from the dynamics model 42. In this case, the dynamics model of the tool 42 can also be integrated into the dynamics model of the manipulator 44. In particular, future changes in the mass distribution and the mass of the
Werkzeugs bei der Steuerung des Manipulators 1 berücksichtigt werden. In einem Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators 1 wird die Tool are taken into account in the control of the manipulator 1. In a method for controlling a medical manipulator 1, the
Lastdatenmatrix 40 in jedem Regelungsschritt aktualisiert. Durch das Berücksichtigen der aktuellen Masseverteilung und der Masse 46 kann die Manipulatorsteuerung 30 die auftretenden Kräfte und Momente am Werkzeug 21, 22, 23 bestimmen und die Pose oder Bahn des Werkzeugs so korrigieren, dass eine Abweichung zu einer Load data matrix 40 updated in each control step. By taking into account the actual mass distribution and the mass 46, the manipulator control 30 can determine the forces and moments occurring on the tool 21, 22, 23 and correct the pose or track of the tool so that a deviation to a
ursprünglichen Sollpose oder Sollbahn vermieden wird. original Sollpose or Sollbahn is avoided.
Insbesondere kann das Dynamikmodell 42, 44 in die Zukunft extrapoliert werden, um Werte für die Masseverteilung 46 zu bestimmen, die in der Zukunft liegen. Es können aber auch Informationen über geplante Änderungen der mechanischen Elemente 52 von der elektronischen Steuereinheit 50 an die Manipulatorsteuereinheit 30 In particular, the dynamics model 42, 44 may be extrapolated into the future to determine values for the mass distribution 46 that lie in the future. However, information about planned changes of the mechanical elements 52 from the electronic control unit 50 to the manipulator control unit 30 can also be provided
übertragen werden. Diese Informationen können dann direkt in dem darauffolgenden Zeitschritt in der Manipulatorsteuerung berücksichtigt werden. Als Ergebnis werden dann die aktuellen Steuerungsbefehle, die die Veränderung der Masse und Masseverteilung des Werkzeugs 21, 22, 23 berücksichtigen, in jedem be transmitted. This information can then be taken into account directly in the subsequent time step in the manipulator control. As a result, the current control commands that take into account the change in mass and mass distribution of the tool 21, 22, 23 will be in each
Regelungsschritt über die Datenverbindung 60 an den medizinischen Manipulator 1 übermittelt. Somit kann eine Bewegung oder Pose des Werkzeugs 21, 22, 23 ohne eine Abweichung von der Sollbahn oder Sollpose ermöglicht werden, obwohl sich die Masse oder Masseverteilung des Werkzeugs 21, 22, 23 verändern. Control step via the data link 60 to the medical manipulator 1 transmitted. Thus, movement or pose of the tool 21, 22, 23 may be allowed without deviation from the desired or desired pose, although the mass or mass distribution of the tool 21, 22, 23 changes.
Referenzzeichenliste Reference Signs List
1 medizinischer Manipulator  1 medical manipulator
10 Manipulatorarm  10 manipulator arm
20 Endeffektor  20 end effector
21 Werkzeug  21 tool
22 Werkzeug  22 tool
23 Werkzeug  23 tool
24 Montagefläche  24 mounting surface
30 Manipulatorsteuerung  30 manipulator control
40 Lastdatenmatrix  40 load data matrix
42 dynamisches Modell des Werkzeugs  42 dynamic model of the tool
44 dynamisches Modell des Manipulators  44 dynamic model of the manipulator
46 Masseverteilung bzw. Masse des Werkzeugs 50 elektronische Steuerungseinheit46 mass distribution or mass of the tool 50 electronic control unit
52 mechanische Elemente 52 mechanical elements
60 Datenverbindungen  60 data connections
A Armteil  A arm part
B Basismontagefläche  B base mounting surface
G Gelenk  G joint

Claims

Ansprüche claims
Medizinischer Manipulator (l), aufweisend: a. einen Manipulatorarm (10); b. einen Endeffektor (20), der am Manipulatorarm (10) befestigt ist und der mindestens ein Werkzeug (21, 22, 23) mit einer sich ändernden Masse und/oder Masseverteilung (46) aufweist; c. eine Manipulatorsteuerung (30) zum Steuern des medizinischen Medical manipulator (1), comprising: a. a manipulator arm (10); b. an end effector (20) secured to the manipulator arm (10) and having at least one tool (21, 22, 23) with a varying mass and / or mass distribution (46); c. a manipulator controller (30) for controlling the medical
Manipulators (1); wobei d. die Manipulatorsteuerung (30) in jedem Regelungsschritt eine aktuelle Lastdatenmatrix (40) mit der sich ändernden Masse und/oder  Manipulator (1); where d. the manipulator control (30) in each control step a current load data matrix (40) with the changing mass and / or
Masseverteilung (46) des Werkzeugs (21, 22, 23) verwendet, um  Mass distribution (46) of the tool (21, 22, 23) used to
Abweichungen von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs (21, 22, 23) zu vermeiden.  Deviations from a Sollpose or desired path of the tool (21, 22, 23) to avoid.
Medizinischer Manipulator gemäß Anspruch 1, wobei die Manipulatorsteuerung (30) ein Dynamikmodell des Werkzeugs (42) verwendet, in dessen Berechnung die sich ändernde Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs (21, 22, 23) mit eingehen. The medical manipulator according to claim 1, wherein the manipulator controller (30) uses a dynamics model of the tool (42), in the calculation of which the changing mass and / or mass distribution of the tool (21, 22, 23) is included.
Medizinischer Manipulator gemäß Anspruch 2, wobei das Dynamikmodell des Werkzeugs (42) in einem Dynamikmodell des Manipulators (44) integriert ist. 4· Medizinischer Manipulator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Manipulatorsteuerung (30) das Wissen über eine Änderung der Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs (46) berücksichtigt. Medizinischer Manipulator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Endeffektor (20) eine Mehrzahl von Werkzeugen (21, 22, 23) aufweist, die bezüglich des Manipulatorarms (10) unabhängig voneinander bewegt werden können. The medical manipulator according to claim 2, wherein the dynamics model of the tool (42) is integrated in a dynamics model of the manipulator (44). The medical manipulator according to one of the preceding claims, wherein the manipulator control (30) takes into account the knowledge about a change in the mass and / or mass distribution of the tool (46). A medical manipulator according to any one of the preceding claims, wherein the end effector (20) comprises a plurality of tools (21, 22, 23) which can be moved independently of each other with respect to the manipulator arm (10).
Medizinischer Manipulator gemäß Anspruch 1, wobei die Masseverteilung (46) über die bekannte Position eines oder mehrerer mechanischer Elemente (52) des Werkzeugs (21, 22, 23) berechnet und dann der Manipulatorsteuerung (30) zugeführt wird. The medical manipulator according to claim 1, wherein the mass distribution (46) is calculated via the known position of one or more mechanical elements (52) of the tool (21, 22, 23) and then fed to the manipulator control (30).
Medizinischer Manipulator gemäß Anspruch 6, wobei eine elektronische Steuerungseinheit (50), die die mechanischen Elemente (52) steuert, eine Information über eine aktuelle und/oder kommende Änderung der Position der mechanischen Elemente (52) des Werkzeugs (21, 22, 23) an die The medical manipulator according to claim 6, wherein an electronic control unit (50) which controls the mechanical elements (52) has information about a current and / or coming change in the position of the mechanical elements (52) of the tool (21, 22, 23). to the
Manipulatorsteuerung (30) übermittelt. Manipulator control (30) transmitted.
Medizinischer Manipulator gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das mechanische Element (52) eine Linearachse ist. The medical manipulator according to one of claims 6 or 7, wherein the mechanical element (52) is a linear axis.
Verfahren zum Steuern eines medizinischen Manipulators (1), aufweisend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines Manipulatorarms (10) mit einem daran befestigten Endeffektor (20), der mindestens ein Werkzeug (21, 22, 23) mit einer sich ändernden Masse und/oder Masseverteilung aufweist; b. Steuern des medizinischen Manipulators (1) mit Hilfe einer A method of controlling a medical manipulator (1), comprising the following steps: a. Providing a manipulator arm (10) with an end effector (20) attached thereto, which has at least one tool (21, 22, 23) with a changing mass and / or mass distribution; b. Controlling the medical manipulator (1) by means of a
Manipulatorsteuerung (30); c. Verwenden einer aktuellen Lastdatenmatrix (40) der sich ändernden Masse und/oder Masseverteilung des Werkzeugs (21, 22, 23) in der Manipulatorsteuerung (30) in jedem Regelungsschritt, um ungewollte Abweichungen von einer Sollpose oder Sollbahn des Werkzeugs (21, 22, 23) zu vermeiden. Manipulator control (30); c. Using a current load data matrix (40) of the changing mass and / or mass distribution of the tool (21, 22, 23) in the manipulator control (30) in each control step to unwanted Deviations from a Sollpose or desired path of the tool (21, 22, 23) to avoid.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, weiterhin aufweisend das Verwenden in der 10. The method of claim 9, further comprising using in the
Manipulatorsteuerung (30) eines Dynamikmodells (42) in dessen Berechnung die sich ändernde Masse und Masseverteilung des Werkzeugs (21, 22, 23) mit eingehen.  Manipulator control (30) of a dynamics model (42) in the calculation of the changing mass and mass distribution of the tool (21, 22, 23) received.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Dynamikmodell des Werkzeugs (42) in das Dynamikmodell des Manipulators (44) integriert ist. The method of claim 10, wherein the dynamics model of the tool (42) is integrated into the dynamics model of the manipulator (44).
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die 12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein the
Manipulatorsteuerung (30) das Wissen über eine Änderung von Masse und Masseverteilung berücksichtigt.  Manipulator control (30) takes into account the knowledge about a change of mass and mass distribution.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Masseverteilung (46) über die bekannte Position eines oder mehrerer mechanischer Elemente (52) des Werkzeugs (21, 22, 23) berechnet und dann der Manipulatorsteuerung (30) zugeführt wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, wherein the mass distribution (46) on the known position of one or more mechanical elements (52) of the tool (21, 22, 23) calculated and then the manipulator control (30) is supplied.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, weiterhin aufweisend den Schritt des 14. The method according to claim 13, further comprising the step of
Übermitteins einer Information über eine aktuelle und/oder kommende Änderung der Position der mechanischen Elemente (52) des Werkzeugs (21, 22, 23) von einer elektronische Steuerungseinheit (50), die die mechanischen Elemente (52) steuert, an die Manipulatorsteuerung (30).  About an information about a current and / or upcoming change of the position of the mechanical elements (52) of the tool (21, 22, 23) from an electronic control unit (50), which controls the mechanical elements (52), to the manipulator control (30 ).
29. März 2016March 29, 2016
KUKA Roboter GmbH K137916 Maj/AWu/BEU KUKA Roboter GmbH K137916 Maj / AWu / BEU
EP17714639.6A 2016-03-29 2017-03-29 Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator Withdrawn EP3435905A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016205085.0A DE102016205085B3 (en) 2016-03-29 2016-03-29 Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator
PCT/EP2017/000379 WO2017167444A1 (en) 2016-03-29 2017-03-29 Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3435905A1 true EP3435905A1 (en) 2019-02-06

Family

ID=58282260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17714639.6A Withdrawn EP3435905A1 (en) 2016-03-29 2017-03-29 Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190099228A1 (en)
EP (1) EP3435905A1 (en)
DE (1) DE102016205085B3 (en)
WO (1) WO2017167444A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094060A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 Mako Surgical Corp. Robotic surgical system with slingshot prevention

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1552793B1 (en) 2004-01-07 2007-02-28 Universite Pierre Et Marie Curie Trokar für die Durchführung eines chirurgischen Instrumentes
US9119655B2 (en) * 2012-08-03 2015-09-01 Stryker Corporation Surgical manipulator capable of controlling a surgical instrument in multiple modes
DE102013110216A1 (en) 2013-09-17 2015-03-19 gomtec GmbH End effector for a surgical instrument and surgical instrument with an end effector
JP2015217451A (en) * 2014-05-14 2015-12-07 ファナック株式会社 Workpiece transporting method system having external force monitoring function

Also Published As

Publication number Publication date
US20190099228A1 (en) 2019-04-04
DE102016205085B3 (en) 2017-03-30
WO2017167444A1 (en) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010038800B4 (en) Medical workplace
DE102005054575B3 (en) Robot arm regulating method, for medical engineering, involves utilizing redundancy of hinges to optimize quality factor to adjust hinges at angle that is perpendicular to instrument axis, where force caused by regulating hinges is zero
EP2987592B1 (en) Method for programming an industrial robot and associated industrial robot
EP2868445B1 (en) Method for programming sequences of movements of a redundant industrial robot and associated industrial robot
DE102013110847B3 (en) Control device and method for controlling a robot system by means of gesture control
EP2449997B1 (en) Medical workstation
EP2259725B1 (en) X-ray apparatus and medical workstation
DE3806966C2 (en)
EP3362229A1 (en) Haptic referencing of a manipulator
DE102015114013B4 (en) Method and device for controlling the operation of a robot
EP3373835A1 (en) In situ implant printing using a robot system
DE102010039540B4 (en) Handheld device for manually moving a robot arm
EP3443908B1 (en) Method for operating an x-ray device comprising an articulated arm and x-ray device with an articulated arm
EP3581340B1 (en) Method for actuating a robot, corresponding data storage and robot
DE102015109646B4 (en) Planning the gripping of a robot in real time
EP2919081B1 (en) Processing machine taking into account position errors in collision checking
DE102015209773B3 (en) A method for continuously synchronizing a pose of a manipulator and an input device
DE102010008240B4 (en) Method for operating a multi-axis, preferably six-axis, robot
EP3693137A1 (en) Method for producing a path planning module and for operating a robot, path planning module and robot
DE102016205085B3 (en) Medical manipulator and method for controlling a medical manipulator
DE69207018T2 (en) Method for guiding a robot arm by defining alternative routes
DE102018104714A1 (en) Telemanipulator system and method for operating a telemanipulator system
DE102014214861B4 (en) Method for operating a medical-robotic device and medical-robotic device
DE102012012291A1 (en) Method for operating production plant, involves coupling calibration device with replacement robot, moving calibration device with replacement robot according to specific program, and comparing moved coordinates with reference coordinates
EP3752327A1 (en) Coordination system, handling device and method

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180910

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: KELLER, HENRIK

Inventor name: REICHL, TOBIAS

Inventor name: THILMANN, OLIVER

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20190916

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200128

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230528