KR101961572B1 - 로봇의 포지셔닝 - Google Patents

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KR101961572B1
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야콥 베르크호퍼
스펜 브루드니오크
세바슈티안 로마이어
마르틴 리델
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쿠카 도이칠란트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 특히 외과용의, 엔드 이펙터 (13) 를 갖는 로봇 (10) 을 위한 포지셔닝 장치에 관한 것이며, 상기 포지셔닝 장치는 베이스 (1) 와 플랜지 (7) 를 구비하고, 상기 플랜지에 상기 로봇이 고정될 수 있고, 이때 상기 플랜지는 적어도 2개의 관절 (2, 4, 6) 을 구비하는 키네메틱 시스템을 통해 상기 베이스와 연결되고, 상기 키네메틱 시스템을 통해 상기 플랜지는 상기 베이스에 대해 상대적인 제 1 위치로부터, 특히 적어도 본질적으로 원형 경로 또는 직선 위에서, 그로부터 간격을 둔, 상기 베이스에 대해 상대적인 제 2 위치로 조정될 수 있고, 본 발명은 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로의 조정 때문에 상기 플랜지를 상기 제 1 위치 안의 제 1 오리엔테이션으로부터, 상기 제 2 위치 안의, 특히 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 적어도 75°만큼 기준축 둘레로 비틀려진, 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시키기 위한 오리엔테이션 수단 (100, 101; 102) 에 의해 특징지어진다.

Description

로봇의 포지셔닝 {POSITIONING A ROBOT}
본 발명은 로봇 배열체의 로봇을 포지셔닝하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 또한 이러한 장치를 갖는 로봇 배열체에 관한 것이다.
외과용 로봇들은, 상기 외과용 로봇의 드라이브들이 그의 관절들을 움직임으로써, 외과용 로봇 베이스 (robot base) 에 대해 상대적인 환자에서 또는 환자 안에서 외과용 엔드 이펙터 (end effector), 특히 외과용 메스, 집게, 카메라 또는 호스 구멍을 움직이기 위해 제공된다.
기업 내부적 실무에 따르면, 한편으로는 천장측에 또는 바닥측에 설치된 외과용 로봇들이 공지되어 있고, 상기 외과용 로봇의 제 1 축 또는 베이스 회전축은 본질적으로 수직으로 배치되어 있다. 다른 한편으로는, 벽측에 설치된 외과용 로봇들도 공지되어 있고, 상기 외과용 로봇의 베이스 회전축은 그 대신에 본질적으로 수평으로 배치되어 있다.
특히 외과용 로봇의 키네메틱 시스템 (kinematic system) 을 그리고/또는 사용 가능한 공간을 최적으로 이용하기 위해 그리고/또는 그 밖의 외과용 로봇들과의 간섭을 피하기 위해, 또한 기업 내부적 실무에 따르면, 외과용 로봇 베이스를 수술 전에 사전 포지셔닝 (pre-positioning) 하기 위해 그리고 경우에 따라서는 수술 중에 재포지셔닝 (repositioning) 하기 위해 포지셔닝 장치들이 공지되어 있다.
하지만 이러한 포지셔닝 장치의 조작은, 특히 상응하는 운동학적 (kinematic) 지식이 없는 의료 인원에게, 어렵다.
이하, 본 발명은 특히, 본 발명이 특히 유리한 외과용 로봇과 관련하여 다음에 설명된다. 하지만, 본 발명은 산업용 매니퓰레이터들 및/또는 서비스 매니퓰레이터들, 특히 로봇들에서도 유리하게 사용될 수 있고, 그러므로 외과용 로봇들에 제한되지 않는다.
본 발명의 목적은 로봇, 특히 외과용 로봇의 포지셔닝을 개선하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 항의 특징들을 갖는 포지셔닝 장치를 통해 또는 청구항 14 항의 특징들을 갖는 방법을 통해 달성된다. 청구항 12 항은 상응하는 로봇 배열체, 특히 외과용 로봇 배열체를 보호하에 둔다.
본 발명의 양상에 따르면, 매니퓰레이터를 위한 캐리어 시스템 (carrier system) 은 또는 매니퓰레이터를 갖는 매니퓰레이터 배열체의 캐리어 시스템은 캐리어와 플랜지 (flange) 를 구비하고, 상기 플랜지에 상기 매니퓰레이터는, 특히 탈착 가능하게, 예컨대 전자기식으로, 유압식으로 그리고/또는 나사들을 통해, 고정 가능하고 또는 고정되어 있고 또는 고정된다. 상기 매니퓰레이터는 일 실시에 있어서 로봇, 특히 외과용 로봇, 산업용 로봇 또는 서비스 로봇이다.
일 실시에 있어서, 상기 플랜지는 단단히 상기 캐리어와 연결되고, 그에 대해 상대적으로 움직일 수 없고, 특히 그와 통합적으로 형성된다. 다른 실시에 있어서, 상기 플랜지는 또는 그에 고정된 상기 매니퓰레이터는 상기 캐리어에 대해 상대적으로 조정될 수 있고, 특히 일축으로 또는 다축으로, 특히 수직으로 그리고/또는 수평으로, 이동 가능하게 그리고/또는 회전 가능하게, 예컨대 리프팅 컬럼 (lifting column) 및/또는 회전관절을 통해 조정될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 캐리어 시스템의 상기 플랜지는 본 발명의 그 밖의 양상에 따른, 하기에서 상세히 설명되는 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 플랜지이고, 상기 캐리어 시스템의 상기 캐리어는 이 포지셔닝 장치의 캐리어이고, 상기 캐리어에는, 상기 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 베이스가 일축으로 또는 다축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 설치되고, 이때 매니퓰레이터 또는 외과용 로봇은 상기 포지셔닝 장치의 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 고정 가능하고 또는 고정되어 있고 또는 고정된다. 상응하여, 일 실시에 있어서, 하기에서 설명되는 포지셔닝 장치는 특히 여기에 기술되는 캐리어 시스템을 구비할 수 있다. 하지만, 도입부에서 설명한 바와 같이, 그는 마찬가지로 이에 의존하지 않고도 이용될 수 있고, 특히 산업용 매니퓰레이터 또는 서비스 매니퓰레이터, 특히 로봇을 위해 또는 그와 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 양상에 따르면, 상기 캐리어 시스템은 상기 캐리어에 배치된, 특히 탈착 가능하게 또는 영속적으로 상기 캐리어와 연결된, 하나 또는 다수의 압력챔버 (pressure chamber) 를 갖는 공기챔버 배열체를 구비하고, 상기 압력챔버들은 압력 에이프런 (pressure apron) 에 의해 덮혀져 있다.
일 양상에 따르면, 상기 공기챔버 배열체, 특히 그의 압력챔버들 중 하나 또는 다수는 1셀 또는 다셀 에어쿠션 (air cushion) 을 형성하기 위해 과압 (overpressure) 공기 공급부와 연결 가능하고, 특히 상기 공기챔버 배열체, 특히 그의 압력챔버들 중 하나 또는 다수는 1셀 또는 다셀 에어쿠션을 형성하기 위해 과압 공기 공급부와 연결되어 있고 또는 연결된다.
이를 통해, 상기 캐리어 시스템은, 특히 상기 플랜지에 고정된 매니퓰레이터와 함께 또는, 예컨대 매니퓰레이터의 교체를 위해, 상기 플랜지에 고정된 매니퓰레이터 없이도, 유리하게, 특히 수동으로, 움직여질 수 있고, 특히 정확히, 소음이 적게, 마찰이 적게 그리고/또는 마모가 적게 그리고/또는 방해물들, 예컨대 호스들, 문턱들 또는 그와 같은 것들을 넘어서 움직여질 수 있다.
일 실시에 있어서, 하나의 공통의 압력 에이프런이 상기 공기챔버 배열체의 2개의 또는 그보다 많은, 특히 모든 압력챔버들을 덮는다. 이를 통해, 콤팩트한 그리고/또는 유리한 구조가 달성될 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 공기챔버 배열체는 적어도 2개의 압력 에이프런을 구비하고, 상기 압력 에이프런들은 각각 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버를 덮고 또는 적어도 2개의 압력챔버는 여러 가지의 압력 에이프런들에 의해 덮혀져 있다. 이를 통해, 유리하게 향상된 내고장성 및/또는 교체 가능성이 달성될 수 있다.
일 실시에 있어서, 압력 에이프런은 압력챔버를 둘레쪽에서 덮고, 이로써 상기 압력챔버는 토대 쪽으로 열려 있다. 일 실시에 있어서, 압력 에이프런은 플렉시블하고, 예컨대 고무 또는, 특히 코팅된, 섬유재료 또는 탄성적 플라스틱으로 만들어져 있다. 상응하여, 압력챔버는 일 실시에 있어서 가변적 부피를 가지며, 상기 가변적 부피는 바람직하게는 상기 캐리어를 움직이기 위해 또는 에어쿠션을 형성하기 위해 확장되고 그리고/또는 상기 캐리어를 고정시키기 위해 저압을 이용해 축소된다. 상기 압력챔버는 일 실시에 있어서 상응하여 둘레쪽에서는 압력 에이프런에 의해, 천장측에서는 상기 캐리어의 바닥에 의해 그리고/또는 그에 배치된 상기 압력 에이프런의 부분에 의해 한정되고 또는 형성된다.
특히, 과압 공기 공급부와 연결된 상기 압력챔버 또는 압력챔버들을 통해 형성되어 있는 또는 형성되는, 상기 캐리어를, 특히 그와 연결된 매니퓰레이터를 받치고 있는 1셀 또는 다셀 에어쿠션에 있어서, 바닥과 압력 에이프런(들) 사이의 틈을 통해 나가는 과압 공기에 의해, 방해하는 소음이 생길 수 있고 그리고/또는 입자들, 특히 먼지가 날릴 수 있고, 특히 바닥으로부터 소용돌이치며 올라갈 수 있다. 마찬가지로, 상기 캐리어를 고정시키는 저압에 있어서, 소음은 상기 압력챔버 또는 압력챔버들 안으로 빨아들여진 주변공기에 의해 생길 수 있다. 이는 특히 외과용 로봇 배열체의 캐리어 시스템으로서의 이용에 있어서 불리하다.
그렇기 때문에, 상기 공기챔버 배열체는 일 실시에 있어서 소리 에이프런 (sound apron) 에 의해 덮힌 적어도 하나의 소리챔버 (sound chamber) 를 구비하고, 상기 소리챔버는 상기 압력챔버들 중 적어도 하나를, 특히 둘레쪽에서, 둘러싼다.
일 실시에 있어서, 하나의 공통의 소리 에이프런이 상기 공기챔버 배열체의 2개의 또는 그보다 많은, 특히 모든 압력챔버들 또는 압력 에이프런들을, 바람직하게는 동심적으로, 덮는다. 이를 통해, 콤팩트한 그리고/또는 유리한 구조가 달성될 수 있다. 일 실시에 있어서, 상기 공기챔버 배열체는 적어도 2개의 소리 에이프런을 구비하고, 상기 소리 에이프런들은 각각 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버 또는 압력 에이프런들을, 바람직하게는 동심적으로, 덮고, 또는 적어도 2개의 압력챔버 또는 압력 에이프런들은 여러 가지의 소리 에이프런들 또는 소리챔버들에 의해, 바람직하게는 동심적으로, 덮혀져 있다. 이를 통해, 유리하게 향상된 내고장성이 달성될 수 있다.
일 실시에 있어서, 소리 에이프런은 하나 또는 다수의 압력 에이프런 또는 압력챔버를 둘레쪽에서 덮고, 상응하는 소리챔버는 이로써 토대 쪽으로 열려 있다. 일 실시에 있어서, 소리 에이프런은 플렉시블하고, 예컨대 고무 또는, 특히 코팅된, 섬유재료 또는 탄성적 플라스틱으로 만들어져 있다. 상응하여, 소리챔버는 일 실시에 있어서 마찬가지로 가변적 부피를 가지며, 상기 가변적 부피는 상기 압력챔버의 또는 압력챔버들의 부피와 함께 확장되고 또는 축소된다. 소리챔버는 일 실시에 있어서 상응하여 둘레쪽에서 내부에서는 상기 압력 에이프런 또는 압력 에이프런들에 의해 한정되고 또는 형성되고, 외부에서는 상기 소리 에이프런에 의해 그리고 천장측에서는 상기 캐리어의 바닥에 의해 그리고/또는 그에 배치된 상기 압력 에이프런(들) 의 또는 소리 에이프런(들) 의 부분에 의해 한정되고 또는 형성된다.
일 실시에 있어서, 적어도 하나의 소리 에이프런과 압력 에이프런은 서로 통합적으로 형성될 수 있고, 이는 제조 및/또는 조립을 개선할 수 있다. 다른 실시에 있어서, 적어도 하나의 소리 에이프런과 압력 에이프런은 서로 분리되어 형성될 수 있고, 이는 설계 및/또는 이용을 개선할 수 있다.
일 실시에 있어서, 압력 에이프런 및/또는 소리 에이프런은 상기 캐리어를 움직일시 그리고/또는 고정된 캐리어에 있어서 밀봉적으로 바닥 위에 또는 토대 위에 안착하고 또는 이를 위해 제공되고 또는 셋업된다. 이를 위해, 에이프런은 특히, 바람직하게는 플렉시블한, 바닥측 밀봉요소, 예컨대 밀봉립 또는 그와 같은 것을 구비할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 에이프런은 상기 바닥 또는 토대에 대해, 특히 탄성적으로, 예비인장되어 있을 수 있고 또는 예비인장될 수 있다.
압력 에이프런 및/또는 소리 에이프런은 일 실시에 있어서 둘레에 걸쳐 분배된, 특히 서로 겹치는, 라멜라들 (lamellas) 의 하나 또는 다수의 열을 통해 형성된다. 마찬가지로, 압력 에이프런 및/또는 소리 에이프런은 예컨대 1층 또는 다층의 폐쇄된 벽을 통해서도 형성될 수 있다.
개선에 있어서, 상기 캐리어 시스템은 적어도 하나의 소리챔버 안의 공기 소리를 감쇠시키기 위한 적어도 하나의 소음기 수단을 구비한다. 상기 소음기 수단은 다수의, 특히 적어도 4개의, 서로, 특히 횡단면 확장부들 및/또는 횡단면 협착부들과, 연통하는 챔버들을 갖는, 특히 하나 또는 다수의 반사 소음기를 구비할 수 있고, 상기 챔버들 안에는 일 실시에 있어서, 특히 서로에 대해 기울어진 충돌벽들이 배치되고, 그리고/또는 상기 소음기 수단은, 바람직하게는 다공성 재료, 특히 플리스, 직물, 광물면 (mineral wool), 유리솜 및/또는 유리섬유를 갖는, 특히 라멜라 모양의, 하나 또는 다수의 흡수 소음기를 구비할 수 있다.
이를 통해, 유리하게, 에어쿠션을 형성하기 위해 압력 에이프런(들) 과 바닥 사이의 틈 밖으로 소리챔버 안으로 나가는 과압 공기의 진동, 및/또는 상기 캐리어를 고정시키는 저압 때문에 빨아들여지는 주변공기의 진동이 감쇠되고, 이렇게 소음방출 및/또는 입자 소용돌이가 감소된다.
개선에 있어서, 소음기 수단은 소리챔버 안에 배치된다. 이를 통해, 공기 소리 및/또는 입자의 소용돌이쳐 올라감은 유리하게 생성 장소 가까이에서 감소될 수 있다. 특히, 소리챔버 안에 하나 또는 다수의 동심적 라멜라열 (lamella row) 이 배치될 수 있고, 상기 라멜라열들은 바람직하게는 작동중, 특히 형성된 에어쿠션에 있어서 바닥 위에서 활주할 수 있고 그리고/또는 소리 흡수 재료, 예컨대 섬유 플리스, 직물 또는 그와 같은 것을 구비할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 소리 에이프런 자체도 이러한 라멜라들에 의해 형성될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 소음기 수단은 소리챔버로부터 간격을 두고 있을 수 있고, 이 소리챔버와, 특히 공기 통로를 통하여, 특히 공기 라인을 통하여, 연통한다. 이를 통해, 상기 소음기 수단은 유리한 장소에 배치될 수 있고 또는 배치되어 있을 수 있다.
소리챔버로부터 간격을 둔 그리고 그와 연통하는 이러한 소음기 수단은 - 소리챔버 안에 배치된 소음기 수단과 같이 - 캐리어에 고정되어 있을 수 있고 또는 캐리어측에 있을 수 있다. 이렇게, 예컨대, 바닥과 압력 에이프런 사이의 틈을 통해 압력챔버 밖으로 소리챔버 안으로 나가는 과압 공기는, 그가 바닥과 바람직하게는 마찬가지로 라멜라로서 형성된 소리 에이프런 사이의 틈을 통해 감쇠되어 주변으로 나가기 전에, 상기 소리챔버 안에서 소리 흡수 라멜라들을 관류할 수 있고 또는 상기 소리 흡수 라멜라들의 주위를 흐를 수 있다. 마찬가지로, 상기 공기는 상기 소리챔버 밖으로, 캐리어에 고정된 소음기 수단 안으로 이끌어내질 수 있고, 그로부터 상기 공기는 바닥 먼지의 소용돌이쳐 올라감을 감소시키기 위해 바닥에 가까이 또는 바닥에서 멀리 나갈 수 있다.
다른 실시에 있어서, 소리챔버로부터 간격을 둔 그리고 그와 연통하는 소음기 수단은 캐리어로부터 멀리 떨어진 또는 캐리어의 외부에 있는 소음기 수단이고, 상기 소음기 수단은 상기 소리챔버와 바람직하게는, 상기 캐리어로부터 시작하는 공기 라인을 통하여 연통한다. 이렇게, 상기 캐리어의 외부에 있는 소음기 수단은 상기 캐리어로부터 멀리 떨어진 부위에서 공기를 주변으로 방출할 수 있다. 일 실시에 있어서, 캐리어의 외부에 있는 이러한 소음기 수단은 고정식이고 또는 주변에 고정되어 있고, 다른 실시에 있어서는 그의 편에서 마찬가지로 움직일 수 있고 또는 이동할 수 있다.
본 발명의 양상에 따르면, 상기 캐리어를 움직이기 위해 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버는 그와 연결된 과압 공기 공급부에 의해 공급을 받고 또는 과압하의 공기로 채워지고, 이를 통해 에어쿠션에 의해 받쳐진 상기 캐리어는, 특히 수동으로 또는 모터에 의해, 움직여진다.
상기 캐리어를 안전하게 고정시키기 위해, 여기에 기술된 에어쿠션 양상과 조합될 수 있는 본 발명의 그 밖의 양상에 따르면, 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버 안에는, 그와 연결된 저압 공기 공급부를 통해, 특히 에어쿠션 대신에, 상기 캐리어를 고정시키는 저압이 형성된다. 상응하여, 상기 캐리어 시스템은 본 발명의 양상에 따라 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버와 연결 가능한, 특히 연결된, 과압 공기를 공급하기 위한 과압 공기 공급부를 구비하고 그리고/또는 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의, 특히 동일한 또는 다른, 압력챔버와 연결 가능한, 특히 연결된, 상기 캐리어를 고정시키는 저압을 형성하기 위한 저압 공기 공급부를 구비한다.
이때, 상기에서 암시된 바와 같이, 양자택일적으로 에어쿠션의 셀 (cell) 을 형성하기 위해 또는 상기 캐리어를 토대에 고정시키는 저압을 형성하기 위해, 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버는 일 실시에 있어서 선택적으로 과압 공급부와 또는 저압 공급부와 연결될 수 있다. 이를 통해, 유리하게 상기 공기챔버 배열체는 보다 콤팩트하게 형성될 수 있다.
마찬가지로, 상기 공기챔버 배열체는, 상기 과압 공기 공급부하고만 연결 가능한, 특히 연결되어 있는 또는 연결되는 하나 또는 다수의 압력챔버, 및 그와 다른, 상기 저압 공기 공급부하고만 연결 가능한, 특히 연결되어 있는 또는 연결되는 하나 또는 다수의 압력챔버를 구비할 수도 있다. 이를 통해, 유리하게 상기 캐리어는 에어쿠션에 의해 받쳐져 토대에 고정될 수 있다.
똑같이, 마찬가지로 이미 설명한 바와 같이, 상기 공기챔버 배열체는 일 양상에 따르면 에어쿠션을 형성하기 위한 과압 공기 공급부하고만, 또는 토대에 고정시키기 위한 저압 공기 공급부하고만 연결 가능할 수 있고, 특히 연결되어 있을 수 있고 또는 연결될 수 있다. 예컨대, 바퀴로 움직일 수 있는, 롤러로 움직일 수 있는, 레일로 움직일 수 있는 또는 슬라이딩하며 움직일 수 있는 캐리어도 상기 공기챔버 배열체 안의 저압을 통해 토대에 고정 가능할 수 있고, 특히 고정되어 있을 수 있고 또는 고정될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 에어쿠션으로서의 또는 고정시키기 위한 상기 공기챔버 배열체의 선택적인 사용은 특히 유리한 이중 사용을 나타낸다.
상기 과압 공기 공급부 및/또는 상기 저압 공기 공급부는 일 실시에 있어서 캐리어에 고정된 또는 캐리어측 공기 라인 연결부를 구비하고, 상기 공기 라인 연결부는 캐리어로부터 멀리 떨어진 또는 캐리어의 외부에 있는, 특히 고정된 또는 그의 편에서 이동할 수 있는, 과압 공기원과 또는 저압 공기원과 연결 가능하고, 특히 연결되어 있고 또는 연결된다. 특히, 본 발명의 의미에서의 과압 공기 및/또는 저압 공기 공급부는, 바람직하게는 캐리어로부터 멀리 떨어진 또는 외부에 있는 과압 공기원과 또는 저압 공기원과 연결되어, 이러한, 캐리어에 고정된 또는 캐리어측 공기 라인 연결부일 수 있다. 이를 통해, 상기 캐리어는 부하경감될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 과압 공기 공급부 및/또는 상기 저압 공기 공급부는 캐리어에 고정된 또는 캐리어측 과압 공기원 또는 저압 공기원을 구비할 수 있다. 이를 통해, 상기 캐리어는, 적어도 때때로, 자율적으로 작동될 수 있다.
캐리어측의 그리고/또는 캐리어의 외부에 있는 과압 공기원은 일 실시에 있어서 압력 저장장치를 구비하고, 상기 압력 저장장치 안에는 주변에 대한 과압하의 공기 (“과압 공기”) 가 저장된다. 상응하여, 캐리어측의 그리고/또는 캐리어의 외부에 있는 저압 공기원은 일 실시에 있어서 압력 저장장치를 구비할 수 있고, 상기 압력 저장장치 안에는 주변에 대한 저압이 우세한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시에 있어서 캐리어측의 그리고/또는 캐리어의 외부에 있는 과압 공기원은 터보기계를 통해 빨아들여진 공기, 특히 주변공기의 압력상승을 위한 상기 터보기계를 구비하고, 특히 압축기를 구비한다. 상응하여, 캐리어측의 그리고/또는 캐리어의 외부에 있는 저압 공기원은 일 실시에 있어서 터보기계를 통해 빨아들여진 공기, 특히 주변공기 또는 상기 공기챔버 배열체 밖으로의 공기의 압력감소를 위한 터보기계를 구비할 수 있고, 특히 상기 공기챔버 배열체 밖으로 공기를 빨아내기 위한 압축기를 구비할 수 있고 또는 상기 공기챔버 배열체 밖으로 공기를 빨아내기 위한, 압축기와 연결된 벤투리관을 구비할 수 있다.
상응하여, 여기에서 보다 간략히 기술하기 위해, 주변에 대한 저압이 우세하고 있는 압력 저장장치, 및 주변에 대한 저압을 발생시키기 위한 터보기계는 (저)압축공기원 또는 저압 공기 공급부라고 불리운다. 보다 간략히 기술하기 위해, 과압 공기 공급부 뿐만 아니라 저압 공기 공급부도 일반적으로 압축공기 공급부라고 불리우고, 과압 공기원과 저압 공기원은 일반적으로 압축공기원이라고 불리운다.
상기 과압 공기 및 저압 공기 공급부는 일 실시에 있어서 캐리어의 외부에 있는 과압 공기원과의 또는 저압 공기원과의 선택적인 또는 양자택일적인 연결을 위한 동일한 공기 라인 연결부, 및/또는 동일한, 선택적으로 반대 방향으로 작동되는 터보기계를 구비할 수 있다. 이를 통해, 상기 압축공기 공급부는 보다 콤팩트하게 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 과압 공기 및 저압 공기 공급부는 일 실시에 있어서 캐리어의 외부에 있는 과압 공기원과의 또는 저압 공기원과의, 특히 병렬, 연결을 위한 여러 가지의 공기 라인 연결부들, 및/또는 2개의 터보기계를 구비할 수 있다. 이를 통해, 유리하게 상기 압축공기 공급부는 최적화될 수 있고 그리고/또는 병렬적으로 이용될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 캐리어 시스템은 상기 캐리어를 이동시키기 위한 2개의 또는 그보다 많은 운반롤러를 갖는 롤러 배열체를 구비한다. 이를 통해, 특히 에어쿠션이 약해질 때 또는 고장날 때 상기 캐리어는 여전히 움직여질 수 있다. 상기 롤러 배열체는 개선에 있어서 3개의 또는 4개의 운반롤러를 구비한다.
형성된 에어쿠션에 있어서, 상기 받치고 있는 에어쿠션의 장점들을 완전히 이용하기 위해 상기 롤러 배열체는 바람직하게는 바닥으로부터 간격을 두고 있고 또는 간격을 둔다. 이를 위해, 일 실시에 있어서 에어쿠션은 또는 상기 압력 에이프런(들)은 상기 형성된 에어쿠션에 있어서, 상기 롤러 배열체의 수직 연장부보다 큰 수직 연장부를 구비하고, 따라서 상기 롤러 배열체는 상기 형성된 에어쿠션을 통해 상기 바닥으로부터 들어올려지고 또는 들어올려져 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 롤러 배열체는 일 실시에 있어서, 특히 자동적으로, 자동식으로 그리고/또는 수동으로, 바람직하게는 에어쿠션의 형성을 통해 또는 상기 에어쿠션의 형성 후 그리고/또는 저압의 형성을 통해 또는 상기 저압의 형성 전에, 작동위치로부터 보관위치로 조정될 수 있고, 특히 선회될 수 있고 또는 진입될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그는, 특히 자동적으로, 자동식으로 그리고/또는 수동으로, 특히 에어쿠션의 감소를 통해 또는 상기 에어쿠션의 감소 전에 그리고/또는 저압의 감소를 통해 또는 상기 저압의 감소 후에, 상기 보관위치로부터 상기 작동위치로 조정될 수 있고, 특히 선회될 수 있고 또는 진출될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 롤러 배열체는 일 실시에 있어서 탈착 가능하게 상기 캐리어와 연결 가능할 수 있고, 특히 연결되어 있을 수 있고 또는 연결될 수 있다. 이와 반대로, 다른 실시에 있어서 상기 롤러 배열체는 고정되어 있고 또는 영속적으로 상기 캐리어에 배치된다.
일 실시에 있어서, 상기 롤러 배열체는 상기 압력챔버들 중 하나 또는 다수 안에 배치되고, 이는 특히 공간절약적인 그리고 정역학적으로 유리한 지지를 가능하게 한다.
일 실시에 있어서, 상기 캐리어 시스템은, 특히 에어쿠션 대신에, 상기 캐리어를 지지하기 위한 2개의 또는 그보다 많은, 특히 탄성적인, 지주들을 갖는 지지 배열체를 구비한다. 상기에서 상기 롤러 배열체와 관련하여 설명한 바와 같이, 형성된 에어쿠션에 있어서 상기 지지 배열체는 바람직하게는 바닥으로부터 간격을 두고 있고, 상기 롤러 배열체에 대해 상기 지지 배열체는 대안적으로 또는 추가적으로 제공될 수 있다. 이를 위해, 일 실시에 있어서 에어쿠션은 또는 상기 압력 에이프런(들)은 상기 형성된 에어쿠션에 있어서, 상기 지지 배열체의 수직 연장부보다 큰 수직 연장부를 구비하고, 따라서 상기 지지 배열체는 상기 형성된 에어쿠션을 통해 상기 바닥으로부터 들어올려지고 또는 들어올려져 있다. 저압을 통해 고정된 상기 캐리어는 일 실시에 있어서 상기 롤러 배열체 위에 그리고/또는 상기 지지 배열체 위에 지지된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 지지 배열체는 일 실시에 있어서, 특히 자동적으로, 자동식으로 그리고/또는 수동으로, 바람직하게는 에어쿠션을 통해 또는 상기 에어쿠션의 형성 후, 작동위치로부터 보관위치로 조정될 수 있고, 특히 선회될 수 있고 또는 진입될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그는, 특히 자동적으로, 자동식으로 그리고/또는 수동으로, 특히 에어쿠션을 통해 또는 상기 에어쿠션의 감소 전에 그리고/또는 저압을 통해 또는 상기 저압의 형성 전에, 상기 보관위치로부터 상기 작동위치로 조정될 수 있고, 특히 선회될 수 있고 또는 진출될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 지지 배열체는 일 실시에 있어서 탈착 가능하게 상기 캐리어와 연결 가능할 수 있고, 특히 연결되어 있을 수 있고 또는 연결될 수 있다. 이와 반대로, 다른 실시에 있어서 상기 지지 배열체는 고정되어 있고 또는 영속적으로 상기 캐리어에 배치된다.
일 실시에 있어서, 상기 캐리어 시스템은 상기 과압 공기 공급부를 통해 하나 또는 다수의 압력챔버에 과압 공기를, 특히 조절되어, 공급하기 위한 그리고/또는 저압 공기 공급부를 통해 저압 (공기)를, 특히 양자택일적으로, 공급하기 위한 제어기 및/또는, 특히 그와 연통하는, 조작 장치를 구비한다.
상기 조작 장치는 일 실시에 있어서, 예컨대 하나 또는 다수의 작동 스위치, 작동 버튼 또는 그와 같은 것의 형태로, 상기 캐리어에, 특히 상기 캐리어를 움직이기 위한 손잡이에 배치된다. 이를 통해, 유리하게, 에어쿠션은 상기 캐리어를 움직일시 또는 저압은 상기 캐리어를 고정시킬시 제어될 수 있고, 특히 활성화될 수 있고 그리고/또는 비활성화될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 조작 장치는, 상기 캐리어로부터 간격을 두고 상기 에어쿠션을 제어하기 위한 그리고/또는 상기 저압을 제어하기 위한 원격 조작 장치일 수 있고, 상기 원격 조작 장치는 개선에 있어서 탈착 가능하게 상기 캐리어와 연결 가능하고, 특히 연결되어 있고 또는 연결된다.
상기 제어기는 일 실시에 있어서 상기 과압 공기 또는 저압 공기 공급부를 통해 하나 또는 다수의 압력챔버에 과압 공기 및/또는 저압을 선택적으로 공급하기 위한 하나 또는 다수의, 특히 무단계로 조정 가능한 그리고/또는 전기적으로 작동되는, 제어밸브 또는 조절밸브, 및/또는 이 밸브들을 액추에이팅하기 위한 콘트롤러, 및/또는 상기 과압 공기 및/또는 저압 공기 공급부의 터보기계를 구비한다. 개선에 있어서, 상기 콘트롤러는, 하나 또는 다수의 압력챔버에, 특히 함께 또는 서로 의존하지 않고, 상기 과압 또는 저압 공급부를 통해 과압 공기 및/또는 저압을 공급하도록, 특히 소프트웨어 기술적으로 또는 프로그램 기술적으로, 셋업된다. 개선에 있어서, 상기 콘트롤러는, 그가 압력챔버에, 조절되어 또는 파악된 현재상태 및 미리 정해져 있는 목표상태, 예컨대 공기압력 또는 바닥에 대한 상기 캐리어의 수직 간격에 근거하여 상기 과압 또는 저압 공급부를 통해 과압 공기 또는 저압을 공급함으로써, 상기 압력챔버 또는 압력챔버들 안의 과압 및/또는 저압을 미리 정해져 있는 레벨로 조절하도록, 특히 소프트웨어 기술적으로 또는 프로그램 기술적으로, 셋업된다.
일 실시에 있어서, 상기 제어기는, 수평선 둘레의 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트 (tilting moment) 에 근거하여, 공기챔버 배열체와 연결된 과압 공기 및/또는 저압 공기 공급부를 통한 상기 공기챔버 배열체에의, 특히 그의 압력챔버들 중 하나 또는 다수에의 과압 공기 및/또는 저압의 공급을 조절하고, 특히 공기공급 및/또는 공기배출 또는 상기 공기챔버 배열체의 하나 또는 다수의 압력챔버 안의 과압 및/또는 저압을 조절하고 또는 이를 위해 셋업된다.
일 실시에 있어서, 상기 제어기는, 수평선 둘레로 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트가 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 증가시키고, 그리고/또는 수평선 둘레로 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트가 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 감소시키고 또는 이를 위해 셋업된다.
일 실시에 있어서, 상기 제어기는, 과압이 틸팅 모멘트에 대한 대응 모멘트를 유발할 정도로 상기 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 상기 과압을 증가시키고, 즉 특히 상기 틸팅 모멘트가 상기 캐리어 시스템을 기울게 하려고 하는 상기 캐리어의 일측에서의 공기챔버들 안의 과압을 증가시키고, 그리고/또는 저압이 틸팅 모멘트에 대한 대응 모멘트를 유발할 정도로 상기 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 상기 저압을 증가시키고, 즉 특히 상기 틸팅 모멘트가 상기 캐리어 시스템을 치켜들려고 하는 상기 캐리어의 일측에서의 공기챔버들 안의 저압을 증가시키고 또는 이를 위해 셋업된다.
마찬가지로, 상기 제어기는, 모든 공기챔버들 안에서, 수평선 둘레로 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트가 커지면 과압 및/또는 저압을 증가시킬 수 있고, 그리고/또는 수평선 둘레로 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트가 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 모든 공기챔버들 안의 과압 또는 저압을 감소시킬 수 있고 또는 이를 위해 셋업될 수 있다.
수평선 둘레의 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트, 즉 상기 캐리어 시스템에 작용하는 그리고 그를 수평 축 둘레로 회전시키려고 하는 또는 기울게 하려고 하는 토크는, 특히 상기 캐리어에 고정된 매니퓰레이터의 포즈 (pose) 에 의존한다: 상기 매니퓰레이터는 큰 스팬 (span), 및 상응하여 상기 캐리어 시스템의 무게중심으로부터 간격을 둔 무게중심을 가지며, 이는 틸팅 모멘트를 유발한다. 그렇기 때문에, 일 실시에 있어서 상기 제어기는 상기 캐리어 시스템에 고정된 상기 매니퓰레이터의 포즈에 근거하여 상기 공기챔버 배열체에의 과압 공기 및/또는 저압의 공급을 조절한다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는 상기 매니퓰레이터의 스팬이 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 증가시키고, 그리고/또는 상기 매니퓰레이터의 스팬이 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 감소시키고 또는 이를 위해 셋업된다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는, 상기 매니퓰레이터가 스팬을 갖고 있는 상기 캐리어의 일측에서의 하나 또는 다수의 공기챔버 안의 과압을 증가시키고, 그리고/또는 상기 스팬과 마주 보고 있는 일측에서의 하나 또는 다수의 공기챔버 안의 저압을 증가시키고 또는 이를 위해 셋업된다. 마찬가지로, 상기 제어기는, 모든 공기챔버들 안에서, 상기 매니퓰레이터의 스팬이 커지면 과압 및/또는 저압을 증가시킬 수 있고, 그리고/또는 상기 매니퓰레이터의 스팬이 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 모든 공기챔버들 안의 과압 또는 저압을 감소시킬 수 있고 또는 이를 위해 셋업될 수 있다.
스팬이란 여기에서 특히, 바람직하게는 정역학적으로 안정된, 특히 틸팅 모멘트가 없는, 기준으로부터의 상기 매니퓰레이터의 무게중심의 또는 질량중심점의 간격을 말한다. 마찬가지로, 스팬은 예컨대 TCP 와 상기 매니퓰레이터의 베이스 사이의 수평 간격도 표시할 수 있다. 상기 스팬은 상기 매니퓰레이터의 포즈로부터 검출될 수 있다. 상응하여, 상기 캐리어 시스템은 일 실시에 있어서 상기 제어기와 신호 연결된, 상기 매니퓰레이터의 포즈를 파악하기 위한 파악 수단, 예컨대 관절센서들 또는 그와 같은 것을 구비한다.
수평선 둘레의 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트는 특히 상기 캐리어에 고정된 매니퓰레이터의 가반하중에 의존한다: 그가 보다 큰 가반하중을 가지면, 이는 보다 큰 틸팅 모멘트를 유발한다. 그렇기 때문에, 일 실시에 있어서 상기 제어기는 상기 캐리어 시스템에 고정된 상기 매니퓰레이터의 가반하중에 근거하여 상기 공기챔버 배열체에의 과압 공기 및/또는 저압의 공급을 조절하고 또는 이를 위해 셋업된다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는 상기 매니퓰레이터의 가반하중이 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 증가시키고, 그리고/또는 상기 매니퓰레이터의 가반하중이 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 감소시키고 또는 이를 위해 셋업된다.
가반하중이란 여기에서 특히 상기 매니퓰레이터에, 바람직하게는 탈착 가능하게, 고정된 적재하중을 말한다. 그는 예컨대 상기 매니퓰레이터의 구동력들로부터 검출될 수 있다. 상응하여, 상기 캐리어 시스템은 일 실시에 있어서 상기 제어기와 신호 연결된, 상기 매니퓰레이터의 가반하중을 파악하기 위한 파악 수단, 예컨대 관절 모멘트 센서들 또는 그와 같은 것을 구비한다.
수평선 둘레의 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트는 특히 상기 캐리어의 자세에 영향을 끼친다: 보다 큰 틸팅 모멘트는 수평선에 대한 상기 캐리어의 보다 심한 변위를 야기시킨다. 그렇기 때문에, 일 실시에 있어서 상기 제어기는 상기 캐리어의 자세에 근거하여 상기 공기챔버 배열체에의 과압 공기 및/또는 저압의 공급을 조절하고 또는 이를 위해 셋업된다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위가 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 증가시키고, 그리고/또는 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위가 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압 또는 저압을 감소시키고 또는 이를 위해 셋업된다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는, 상기 캐리어가 기울어지는 상기 캐리어의 일측에서의 하나 또는 다수의 공기챔버 안의 과압을 증가시키고, 그리고/또는 상기 캐리어가 치켜들려지는 일측에서의 하나 또는 다수의 공기챔버 안의 저압을 증가시키고 또는 이를 위해 셋업된다. 마찬가지로, 상기 제어기는, 모든 공기챔버들 안에서, 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위가 커지면 과압 및/또는 저압을 증가시킬 수 있고, 그리고/또는 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위가 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 모든 공기챔버들 안의 과압 또는 저압을 감소시킬 수 있고 또는 이를 위해 셋업될 수 있다.
상응하여, 상기 캐리어 시스템은 일 실시에 있어서, 상기 제어기와 신호 연결된, 상기 캐리어의 자세, 특히 수평선에 대한 변위, 를 파악하기 위한 파악 수단을 구비하고, 예컨대 상기 캐리어의 수직 바닥간격을 파악하기 위한 하나 또는 다수의 서로 간격을 둔 간격센서들, 각위치 센서들 또는 그와 같은 것을 구비한다.
수평선 둘레의 상기 캐리어 시스템의 틸팅 모멘트와 상기 공기챔버 배열체 안의 공기압력은 서로 상호적으로 의존한다: 이렇게, 틸팅 모멘트는 그를 저지하는 공기챔버들 안의 과압을 증가시킬 수 있고 그리고/또는 바닥틈의 확장을 통해, 상기 틸팅 모멘트를 저지하는 공기챔버들 안의 저압을 감소시킬 수 있다. 반대로, 공기챔버들 안의 과압의 감소 또는 저압의 증대는 이 챔버들의 측면 쪽으로의 틸팅 모멘트를 야기시킨다. 그렇기 때문에, 일 실시에 있어서 상기 제어기는 상기 공기챔버 배열체 안의 공기압력에 근거하여 상기 공기챔버 배열체에의 과압 공기 및/또는 저압의 공급을 조절하고 또는 이를 위해 셋업된다. 일 실시에 있어서, 상기 제어기는 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압이 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수로의 공기공급을 증가시키고, 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 저압이 감소되면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 밖으로의 공기배출을 증가시키고, 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 과압이 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수로의 공기공급을 감소시키고, 그리고/또는 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 안의 저압이 커지면 상기 공기챔버 배열체의 공기챔버들 중 하나 또는 다수 밖으로의 공기배출을 감소시키고 또는 이를 위해 셋업된다.
상응하여, 상기 캐리어 시스템은 일 실시에 있어서 상기 제어기와 신호 연결된, 상기 공기챔버 배열체 안의 공기압력을 파악하기 위한 파악 수단, 예컨대 압력 센서들 또는 그와 같은 것을 구비한다.
본 발명의 양상에 따르면, 로봇, 특히 외과용 로봇을 위한 포지셔닝 장치는, 또는 로봇, 특히 외과용 로봇을 갖는 로봇 배열체, 특히 외과용 로봇 배열체의 포지셔닝 장치는 (포지셔닝 장치) 베이스와 (포지셔닝 장치) 플랜지를 구비하고, 상기 플랜지에 상기 로봇, 특히 외과용 로봇이, 특히 탈착 가능하게, 예컨대 전자기식으로, 유압식으로 그리고/또는 나사들을 통해, 고정 가능하고 또는 고정되어 있고 또는 고정된다.
상기 로봇은 일 실시에 있어서, 특히 외과용의, 엔드 이펙터를 구비하고, 상기 엔드 이펙터는 개선에 있어서, 특히 환자에서의 또는 환자 안에서의, 기계적, 광학적 그리고/또는 유체적 작업을 위해 제공되고 또는 셋업되고, 특히 압착하기 위해, 특히 클램핑하기 위해, 분리시키기 위해, 특히 절단하기 위해 또는 찔러넣기 위해, 천공하기 위해, 전자기적 광선, 특히 가시 광선을 발하기 위해 그리고/또는 모으기 위해, 그리고/또는 액체들 및/또는 가스들을 유입시키기 위해 그리고/또는 배출시키기 위해 제공되고 또는 셋업된다. 상기 엔드 이펙터는 일 실시에 있어서, 특히 기구 샤프트를 통하여, 탈착 가능하게, 예컨대 전자기식으로, 유압식으로 그리고/또는 나사결합, 래칭 또는 클램핑을 통해, 상기 로봇의 로봇 플랜지에 고정 가능하고 또는 고정된다. 상기 기구 샤프트는 일 실시에 있어서 자연적인 또는 인공적인 몸체 개구부 안으로 도입되어 있고 또는 도입되고 또는 이를 위해 제공되고 또는 셋업되고, 그의 둘레는 개선에 있어서 상기 엔드 이펙터의 최대 둘레의 최대 2배 및/또는 최대 15cm 이다. 이로써, 상기 외과용 로봇은 일 실시에 있어서 최소 침습 외과 의술을 위해 제공되고 또는 셋업된다.
일 실시에 있어서, 상기 로봇은 상기 로봇의, 바람직하게는, 특히 전동식, 드라이브들을 통해 움직일 수 있는 적어도 6개의, 특히 적어도 7개의 관절, 특히 회전관절들을 구비하고, 상기 회전관절들은 상기 엔드 이펙터를 또는 상기 로봇 플랜지를 로봇 베이스와 연결하고, 상기 로봇 베이스는 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 고정 가능하고 또는 고정되어 있고 또는 고정된다.
상기 포지셔닝 장치 플랜지는, 적어도 2개의 관절, 특히 회전관절을 구비하는 키네메틱 시스템을 통해 상기 포지셔닝 장치 베이스와 연결된다. 이 키네메틱 시스템을 통해, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는, 특히 병진적으로, 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인, 특히 직교 (Cartesian), 제 1 위치로부터, 특히 적어도 본질적으로 원형 경로 또는 직선 위에서, 그로부터 간격을 둔, 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인, 특히 직교, 제 2 위치로 조정 가능하고 또는 조정되어 있고 또는 조정된다. 상기 키네메틱 시스템의 상기 관절들은, 바람직하게는 강성적인, 부재들, 특히 로드들 (rods) 과 같은 레버, 빔, 쉘 또는 그와 같은 것을 통해 서로 연결되고, 상기 부재들은 상응하여 상기 키네메틱 시스템의 부재들이라고 불리운다. 그들은 상기 포지셔닝 장치 플랜지 및 상기 포지셔닝 장치 베이스와 함께 상기 포지셔닝 장치의 부재들이라고 불리운다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 수술 작업 전에, 특히 환자와 상기 엔드 이펙터의 (초기) 상호작용 전에 조정되어 있고 또는 조정되고, 또는 이를 위해 셋업되고 또는 제공되고, 이는 여기에서 상기 로봇 베이스의 사전 포지셔닝 (로봇을 통한 수술 전에) 이라고도 불리운다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 수술 작업 동안, 특히 환자에서의 또는 환자 안에서의 상기 엔드 이펙터의 정지상태에서, 조정되어 있고 또는 조정되고, 또는 이를 위해 셋업되고 또는 제공되고, 이는 여기에서 상기 로봇 베이스의 재포지셔닝 (로봇을 통한 수술 동안) 이라고도 불리운다. 상응하여, 본 발명은 특히 상기 로봇의 사전 포지셔닝 및/또는 재포지셔닝에 관한 것이다.
일 실시에 있어서, 상기 로봇 베이스는 견고하게 (rigidly) 또는 움직일 수 없게 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결 가능하고 또는 연결된다. 다른 실시에 있어서, 상기 로봇 베이스는 선형으로 움직일 수 있고 또는 선형으로 움직일 수 있게 되고, 특히 상기 키네메틱 시스템에 대해 추가적인 선형축을 통해 또는 상기 키네메틱 시스템의 상기 관절들에 대해 추가적인 그 밖의 선형관절 (linear joint) 을 통해 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결 가능하고 또는 연결된다. 이를 통해, 특히, 상기 포지셔닝 장치 플랜지가 상기 키네메틱 시스템 및 오리엔테이션 수단을 통해 안내되는 원형 경로의 반경은 변화될 수 있고 또는 상기 포지셔닝 장치 플랜지가 상기 키네메틱 시스템 및 오리엔테이션 수단을 통해 안내되는 직선은 평행으로 이동될 수 있다. 바람직하게는, 이 추가적인 선형축은 고정 가능하고 그리고/또는 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결된 상기 로봇의 제 1 축 또는 베이스 회전축에 대해 평행하거나 또는 수직이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시에 있어서 상기 로봇 베이스는 회전 가능하고 또는 회전 가능해지고, 특히 상기 키네메틱 시스템의 상기 관절들에 대해 추가적인 그 밖의 회전관절을 통해 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결 가능하고 또는 연결된다. 이를 통해, 상기 로봇 베이스의 오리엔테이션은 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 대해 상대적으로 변화될 수 있다. 바람직하게는, 이 추가적인 회전관절은 고정 가능하고 그리고/또는 그의 회전축은 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결된 상기 로봇의 제 1 축 또는 베이스 회전축에 대해 평행하거나 또는 수직이다.
본 발명의 양상에 따르면, 상기 포지셔닝 장치는 오리엔테이션 수단을 구비하고, 상기 오리엔테이션 수단은 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 상기 포지셔닝 장치 플랜지의, 특히 수동 (manual) 또는 액추에이팅된, 조정 때문에 또는 조정에 의존하여, 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 상기 제 1 위치 안의 제 1 오리엔테이션, 특히 각위치 (angular position) 로부터, 상기 제 2 위치 안의 제 2 오리엔테이션, 특히 각위치로 오리엔테이션 전환시키고 또는 이를 위해 셋업되고 또는 제공되고, 상기 제 2 오리엔테이션은 개선에 있어서 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 적어도 75°만큼, 특히 적어도 85°만큼, 바람직하게는 90°보다 많이 기준축 둘레로, 특히 수평선 둘레로, 비틀려져 있다.
이를 통해, 일 실시에 있어서, 간단한 그리고/또는 신뢰성 있는 방식으로, 특히 상응하는 운동학적 지식이 없는 의료 인원을 통해서도, 상기 로봇은 또는 그의 베이스는 포지셔닝될 수 있고, 특히 선택적으로 벽측에 또는 천장측에 또는 바닥측에 배치될 수 있고, 특히 상기 로봇의 제 1 축 또는 베이스 회전축은, 적어도 본질적으로 수평으로 또는 수직으로, 배치될 수 있다.
상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로의 조정 때문에, 특히 조정시 또는 조정 동안 이 오리엔테이션 전환을 야기시키는 상기 오리엔테이션 수단은 사용자가 조절해야 하는 자유도의 개수를 상기 사용자를 위해 유리하게 감소시킨다: 그는 상기 포지셔닝 장치 플랜지만을 또는 그와 연결된 상기 로봇 베이스만을, 특히 병진적으로, 상기 제 1 위치로 또는 상기 제 2 위치로 조정해야 하고, 특히 끌어당겨야 하고 또는 밀어야 하고, 상기 오리엔테이션 수단은 이때 강제적으로 상기 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 2 오리엔테이션으로의 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 또는 그와 연결된 상기 로봇 베이스의 상응하는 오리엔테이션 전환, 특히 회전을 야기시킨다. 반대로, 상기 오리엔테이션 수단은 일 실시에 있어서 상기 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 2 오리엔테이션으로의 오리엔테이션 전환 때문에 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로의 조정도 야기시킬 수 있다. 적어도 75°의, 특히 적어도 85°의, 바람직하게는 90°보다 큰 바람직한 각도범위를 통해, 이때 일 실시에 있어서, 적어도 본질적으로, 수평 오리엔테이션과 수직 오리엔테이션 사이에서 변경될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 하나 또는 다수의 중간위치로 조정되고 또는 조정 가능하고, 이때 상기 오리엔테이션 수단은 상기 제 1 위치로부터 또는 상기 제 2 위치로부터 이러한 중간위치로의 조정 때문에 상기 플랜지를 상기 중간위치 안의 중간 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시키고 또는 이를 위해 셋업되고 또는 제공되고, 상기 중간 오리엔테이션은 개선에 있어서 상기 제 1 오리엔테이션 및/또는 상기 제 2 오리엔테이션에 대해 적어도 25°만큼 그리고/또는 최대 60°만큼 기준축 둘레로 비틀려져 있다.
이를 통해, 일 실시에 있어서 상기 로봇은 또는 그의 베이스는 동일한 방식으로 선택적으로 하나 또는 다수의 중간위치에서도 벽측 위치와 천장측 또는 바닥측 위치 사이에 배치될 수 있고, 특히 상기 로봇의 제 1 축 또는 베이스 회전축은 선택적으로 수평선과 수직선에 대해 기울어질 수 있고 또는 기울어져 있을 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 최대로 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 조정될 수 있고, 이로써 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치는 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 최대 조정경로를 정의하고 또는 제한한다. 대안적인 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 이와 반대로 상기 제 1 위치 및/또는 상기 제 2 위치를 넘어서 조정될 수 있고, 따라서 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치는 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 최소 조정경로를 정의하고 또는 미리 정한다.
일 실시에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은 또는 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 적어도 상기 제 1 위치에서 그리고/또는 상기 제 2 위치에서 고정 가능하고, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의, 바람직하게는 하나 또는 다수의 중간위치에서도, 특히 이산적인, 미리 정해져 있는 중간위치들에서, 또는 무단계로 임의의 중간위치들에서 고정 가능하다.
일 실시에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은, 특히 평행하는 회전축들을 갖는, 적어도 하나의 회전관절, 특히 적어도 3개의, 특히 직렬로 배치된, 회전관절을 구비한다. 하나 또는 다수의 회전관절에 대해 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 키네메틱 시스템은 일 실시에 있어서 적어도 하나의 선형관절 또는 선형축을 구비한다.
하나 또는 다수의 회전관절을 통해, 특히 하나 또는 다수의 선형축과 조합하여, 일 실시에 있어서 상기 키네메틱 시스템의 유리한 작업공간, 및/또는 구조적으로 유리한 키네메틱 시스템이 이용 가능해진다.
일 실시에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은 평행하는 회전축들을 갖는, 직렬로 배치된 또는 상기 키네메틱 시스템의, 특히 강성적인, 부재들을 통해 한쌍씩 연결된 3개의 회전관절을 구비한다. 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이를 통해 특히 2개의 평행사변형, 또는 상기 키네메틱 시스템의 상기 3개의 회전관절을 갖는 그리고 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적으로 고정된 (stationary) 하나의 가상 회전점을 갖는 4관절 가이드가 나타내질 수 있고, 상기 4관절 가이드는 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 항상 상기 가상 회전점에 정렬시킨다.
다른 실시에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은 하나의 회전관절과 하나의 선형관절 또는 선형축을 구비하고, 그들은 개선에 있어서 상기 키네메틱 시스템의 하나의, 특히 강성적인, 부재를 통해 연결된다. 마찬가지로 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이, 이를 통해 붐 가이드 (boom guide) 가 나타내질 수 있고, 상기 붐 가이드는 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 근사적으로 직선 위에서 안내하고, 하지만 4관절 가이드에 비해 특히 구조적으로 유리할 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 오리엔테이션 수단은 상응하여, 특히 소프트웨어 기술적으로 또는 프로그램 기술적으로, 셋업된 제어기, 및 그를 통해 명령을 받은 액추에이터들을 구비하고 또는 이를 통해 구현되고, 상기 제어기는, 상기 포지셔닝 장치 플랜지가 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정 때문에 제 1 오리엔테이션으로부터 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환될 정도로 또는 중간위치로의 조정 때문에 상응하는 중간 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환될 정도로, 상응하여 제어된 액추에이터들, 특히 전동기들을 통해 상기 키네메틱 시스템의 관절들, 특히 회전관절들 및/또는 선형축들을 움직이도록 제공되고 또는 셋업된다. 이때, 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정은 일 실시에 있어서 수동으로 수행될 수 있고, 상기 키네메틱 시스템의 상응하는 관절센서들을 통해 파악되고, 상기 제어기에 전달될 수 있고, 상기 제어기는, 상응하는 오리엔테이션 전환을 야기시키기 위해, 상기 파악된 조정에 근거하여 상기 액추에이터들을 제어한다. 마찬가지로, 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정은 일 실시에 있어서 상기 제어기를 통해 수행될 수 있고, 상기 제어기는 이때 상응하는 오리엔테이션 전환도 야기되도록 상기 액추에이터들을 제어한다.
이를 통해, 일 실시에 있어서 특히 유연한 오리엔테이션 수단이 이용 가능해진다.
다른 실시에 있어서, 상기 오리엔테이션 수단은 기계적으로 구현될 수 있고 또는 형성될 수 있다. 이를 통해, 일 실시에 있어서 특히 간단한, 신뢰성 있는 그리고/또는 에너지 공급에 의존하지 않는 오리엔테이션 수단이 이용 가능해지고, 상기 오리엔테이션 수단은 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 특히 제 2 위치로의 또는 중간위치로의 수동 조정에 있어서 강제적으로 제 2 오리엔테이션으로 또는 중간 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시킨다.
상응하여, 일 실시에 있어서 상기 오리엔테이션 수단은, 각각 상기 키네메틱 시스템의 하나 또는 다수의, 특히 적어도 2개의, 관절을 통해 연결된 상기 포지셔닝 장치의 각각 2개의 부재의 하나 또는 다수의 기계적 강제 커플링 (forced coupling) 또는 강제 가이드를 구비하고, 특히 상기 키네메틱 시스템의 한 부재와 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 기계적 강제 커플링 및/또는 상기 키네메틱 시스템의 한 (다른) 부재와 상기 포지셔닝 장치 베이스의 기계적 강제 커플링 또는 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 상기 포지셔닝 장치 베이스의 기계적 강제 커플링을 구비한다.
본 발명의 의미에서의 기계적 강제 커플링 또는 강제 가이드는 상기 관절 또는 관절들을 통해 연결된 부재들의 운동학적 자유도를 기계적으로, 특히 형상 결합으로 또는 마찰 결합으로, 적어도 1 만큼, 특히 영으로 감소시키고, 즉 한 부재를 1대 1로 대응하며 또는 강제적으로, 그와 상기 관절 또는 관절들을 통해 연결된 상기 포지셔닝 장치의 다른 부재에 커플링하고, 따라서 상기 한 부재의 오리엔테이션은 상기 다른 부재의 오리엔테이션을 강제적으로 결정한다.
기계적 커플링은 상응하여 일 실시에 있어서 특히 1단 또는 다단　트랜스미션, 특히 기어 트레인, 트랙션 기어, 웜 기어, 캠(cam) 기어, 커플링　기어, 특히 커넥팅 로드 트랜스미션, 피스톤 로드　트랜스미션　또는 커플링 로드 (coupling rod)　트랜스미션　또는 유압식　트랜스미션　또는 유체　트랜스미션을 구비할 수 있고, 특히 그일 수 있다. 개선에 있어서, 상기　트랜스미션 비율(변속비)은 1 이고, 따라서 상기 한 부재의 오리엔테이션 변경은 동일하게 또는 크기가 같게 상기 다른 부재의 오리엔테이션 변경으로 전환된다.
일 실시에 있어서, 하나 또는 다수의 기계적 강제 커플링은, 예컨대　트랜스미션　또는 그와 같은 것의 디커플링을 통해, 특히 수동으로 그리고/또는 액추에이팅되어, 특히 공압식으로, 유압식으로, 전동식으로 그리고/또는 전자기식으로, 풀려질 수 있고 또는 풀린다. 이를 통해, 일 실시에 있어서 유리하게 상기 키네메틱 시스템은 필요하지 않을시 콤팩트하게 접힐 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 베이스와 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 평행하는 회전축들을 갖는, 직렬로 배치된 3개의 회전관절을 통해 연결되고, 이때 오리엔테이션 수단을 통해 하나의, 특히 기계적, 4관절 가이드, 특히 평행사변형 가이드가 형성되고 또는 형성되어 있고, 상기 평행사변형 가이드는 평행하는 회전축들을 갖는 상기 키네메틱 시스템의 상기 직렬된 배치된 3개의 회전관절과, 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적으로 고정된 하나의 가상 회전점을 구비한다. 이러한 4관절 가이드, 특히 평행사변형 가이드를 통해, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 원형 경로 위에서의 병진적 조정시 유리하게 항상 상기 가상 회전점에 정렬되어 있고 또는 정렬된 채로 있다.
개선에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은 상기 포지셔닝 장치 베이스를 상기 키네메틱 시스템의 제 1 부재와 연결하는 제 1 회전관절과, 상기 제 1 부재를 상기 키네메틱 시스템의 제 2 부재와 연결하는 제 2 회전관절과, 상기 키네메틱 시스템의 상기 제 2 부재를 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결하는 제 3 회전관절을 구비하고, 오리엔테이션 수단은 상기 키네메틱 시스템의 이 제 2 부재와 상기 포지셔닝 장치 베이스의 기계적 강제 커플링, 및 상기 키네메틱 시스템의 이 제 1 부재와 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 그 밖의 강제 커플링을 구비한다.
다른 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 베이스와 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 선형관절 또는 선형축 및 그와 연결된 회전관절을 통해 연결되고, 이때 오리엔테이션 수단은 기계적 붐 가이드 또는 캔틸레버 가이드에 의해 형성되고 또는 형성되어 있고, 상기 붐 가이드 또는 캔틸레버 가이드는 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 직선 위에서의 병진적 조정시 가상 회전점에 정렬시키고, 또는 포지셔닝 장치 플랜지에 고정된 기준점을 제한된 원의 내부에 유지시킨다.
개선에 있어서, 상기 키네메틱 시스템은 상기 포지셔닝 장치 베이스를 상기 키네메틱 시스템의 제 1 부재와 연결하는 선형관절과, 상기 키네메틱 시스템의 상기 제 1 부재를 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 연결하는 회전관절을 구비하고, 오리엔테이션 수단은 상기 포지셔닝 장치 플랜지와 상기 포지셔닝 장치 베이스의 기계적 강제 커플링을 구비한다. 일 실시에 있어서 상기 선형관절은 회전 가능하게 상기 포지셔닝 장치 베이스와 연결된다. 이를 통해, 유리하게, 직선을 따라서 상기 포지셔닝 장치 플랜지가 조정될 수 있는 상기 직선의 기울기는 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적으로 변화될 수 있고, 특히 상기 포지셔닝 장치를 콤팩트한 운반위치로 그리고/또는 보관위치로 데려가기 위해서도 변화될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 또는 다수의, 특히 모든 관절들은 상기 각각의 관절을 봉쇄하기 위한 또는 고정시키기 위한 록킹 (locking) 을 구비한다. 하나 또는 다수의 관절의 선택적인 봉쇄를 통해 상기 키네메틱 시스템의 자유도의 개수가 감소될 수 있고, 상기 키네메틱 시스템의 모든 관절들의 봉쇄를 통해 특히 영으로 감소될 수 있고 또는 상기 키네메틱 시스템 그리고 이로써 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적으로 고정될 수 있고, 특히 제 1 위치에서, 제 2 위치에서 또는 적어도 하나의 중간위치에서, 바람직하게는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 임의의 중간위치에서 고정될 수 있고, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치는 일 실시에 있어서 상기 키네메틱 시스템의 최대 변위들 또는 조정경로들을 통해 주어져 있다.
본 발명의 양상에 따르면, 상기 오리엔테이션 수단은 상기 키네메틱 시스템의 관절들의 자유도를 통해 주어져 있는, 상기 포지셔닝 장치 베이스와 상기 포지셔닝 장치 플랜지 사이의 상기 포지셔닝 장치의 자유도의 개수를 적어도 1 만큼, 바람직하게는 1 로 감소시킨다.
상응하여, 이미 한 관절의 봉쇄는 이 남아 있는 자유도를 제거할 것이고, 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인 상응하는 위치와 오리엔테이션에서 고정시킬 것이다. 상기 키네메틱 시스템의 그 밖의, 특히 모든 관절들의 추가적인 봉쇄를 통해, 일 실시에 있어서 유리하게 상기 오리엔테이션 수단, 특히 하나 또는 다수의 기계적 강제 커플링은 부하경감될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 봉쇄는 유리하게 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 리던던트하게 (redundantly) 고정시킬 수 있다. 특히, 이러한 리던던트 고정을 통해 상기 오리엔테이션 수단, 특히 하나 또는 다수의 기계적 강제 커플링, 특히　트랜스미션들은 보다 큰 허용오차 및/또는 휘는 성질을 가질 수 있는데, 왜냐하면 로봇은 그들을, 특히 캘리브레이션 후, 상기 봉쇄된 관절들을 통해 정확히 고정된 그의 베이스의 위치에서 보상할 수 있기 때문이다.
일 실시에 있어서, 상기 관절들은 기계적으로 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하고, 특히 형상 결합으로 또는 마찰 결합으로, 예컨대 록킹바, 고정 브레이크들 또는 그와 같은 것의 폐쇄를 통해 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하다.
일 실시에 있어서, 상기 관절들은 수동으로 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하다. 이는 특히 상기 포지셔닝 장치의 직접적인 핸들링을 쉽게 하도록 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 관절들은 일 실시에 있어서, 예컨대 브레이크들, 록킹바 또는 그와 같은 것의 전자기식 폐쇄 또는 해제를 통해, 액추에이팅되어 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하다. 이는 특히 접근하기 어려운 관절들의 봉쇄를 쉽게 하도록 한다.
일 실시에 있어서, 하나 또는 다수의 관절은 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 다른 관절과 함께 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하고, 특히 상기 키네메틱 시스템의 모든 관절들이 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하다. 이를 통해, 원하는 위치는 직접적으로 리던던트하게 고정될 수 있고 상기 오리엔테이션 수단은 부하경감될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 특히 다른 작동모드에서, 하나 또는 다수의 관절은 일 실시에 있어서 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 다른 관절에 의존하지 않고 봉쇄되고 또는 봉쇄 가능하다. 이를 통해, 일 실시에 있어서 한편으로는 이미, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 오리엔테이션 수단과 함께 작용하면서 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 위치가 고정될 수 있다. 다른 한편으로는, 상기 오리엔테이션 수단이 예컨대 하나 또는 다수의 기계적 강제 커플링 또는 그와 같은 것의 풀림을 통해 효력이 없으면, 다른 관절 또는 관절들은 유리하게 계속 움직여질 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치는 적어도 하나의, 특히 기계식 그리고/또는 공압식, 텐셔닝 수단 (tensioning means) 을 구비하고, 상기 텐셔닝 수단은 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절을 통해 서로 연결된 상기 포지셔닝 장치의 2개의 부재를 서로 구속하고, 상기 포지셔닝 장치가 보다 낮은 위치에너지를 갖는 위치로의 상기 포지셔닝 장치의 운동을 통해, 특히 치켜들려진 위치로부터 가라앉혀진 위치로의 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정을 통해, 보다 강하게 텐셔닝된다. 이를 통해, 유리하게, 적어도 부분적인, 무게보상이 이용 가능해지고, 상기 무게보상은 에너지가 위치에너지와 상기 텐셔닝 수단 안에 저장된 에너지 사이에서 이동됨으로써 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정을 쉽게 하도록 한다. 다른 말로 하자면, 상기 텐셔닝 수단은 일 실시에 있어서 상기 포지셔닝 장치가 보다 낮은 위치에너지를 갖는 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 제 1 위치의 그리고 제 2 위치의 위치에서, 상기 포지셔닝 장치가 그에 비해 보다 큰 위치에너지를 갖는 상기 포지셔닝 플랜지의 상기 제 1 위치의 그리고 상기 제 2 위치의 다른 위치에서보다 강하게 텐셔닝되고 또는 강하게 텐셔닝되어 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치는 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절을 통해 서로 연결된 적어도 2개의 부재를 구비하고, 상기 적어도 2개의 부재는 이 두 부재가, 적어도 본질적으로, 반대 방향으로 서로 평행하는 보관위치로 접혀 겹쳐질 수 있다. 이를 통해, 상기 포지셔닝 장치는 사용되지 않을시 유리하게 콤팩트하게 차곡차곡 쌓여지고 보관될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치는 캐리어를 구비하고, 포지셔닝 장치 베이스는 일축으로 또는 다축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 상기 캐리어에 설치된다. 이를 통해, 일 실시에 있어서 상기 포지셔닝 장치 베이스는 그의 편에서 상기 캐리어에 대해 사전 포지셔닝될 수 있다. 이는 유리하게, 상응하여 상이한 환자자세들 또는 환자접근들을 갖는 여러 가지의 수술방들 또는 수술영역들에 상기 포지셔닝 장치를 보다 잘 맞추는 것을 가능하게 하고, 특히 상기 로봇의 제 1 축 또는 베이스축의 벽측 정렬과 천장측 또는 바닥측 정렬 사이에서의 또는 수평 정렬 또는 수직으로 매달려 있는 정렬 또는 서 있는 정렬 사이에서의, 상기에서 설명된 변경에 대해 추가적으로, 함께 작용하는 다수의 로봇 간의 간섭을 피하는 것을 가능하게 한다.
상기 캐리어는 일 실시에 있어서 고정되어 있고, 특히 수술방의 벽에, 천장에 또는 바닥에 영속적으로 또는 탈착 가능하게 고정되어 있다. 다른 실시에 있어서 상기 캐리어는, 특히 여기에 기술된 공기챔버 배열체, 상응하는, 특히 드라이브가 없는, 주행 장치 또는 그와 같은 것을 통해, 특히 수동으로, 움직일 수 있고 또는 이동할 수 있다. 마찬가지로, 상기 캐리어는, 예컨대 상응하는, 특히 모터에 의해 구동되는, 주행 장치 또는 그와 같은 것을 통해, 자동으로 이동할 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 상기 캐리어의 작동위치에 있어서 수직 및/또는 수평 축 둘레로 회전 가능하다. 이는 특히 주변에 대해 상대적으로 유리한 정렬을 가능하게 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 상기 포지셔닝 장치 베이스와 연결된 상기 키네메틱 시스템의 관절의 축에 대해 수직인 또는 평행인 축 둘레로 회전 가능하다. 이는 특히 로봇들 상호간의 유리한 정렬을 가능하게 한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 상기 캐리어의 작동위치에 있어서 수직으로 그리고/또는 수평으로 선형으로 움직일 수 있다. 이는 특히 주변에 대해 상대적으로 유리한 정렬을 가능하게 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 상기 포지셔닝 장치 베이스와 연결된 상기 키네메틱 시스템의 관절의 축에 대해 수직인 또는 평행인 축에서 또는 상기 축을 따라서 선형으로 움직일 수 있다. 이는 특히 로봇들 상호간의 유리한 정렬을 가능하게 한다.
일 실시에 있어서, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 하나 또는 다수의 위치 및/또는 오리엔테이션에서 상기 캐리어에 고정 가능하고, 따라서 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 고정된 상기 로봇 베이스는 상기 포지셔닝 장치 및 상기 캐리어를 통하여 주변에 고정될 수 있다.
로봇 배열체가 일 실시에 있어서, 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 플랜지들에 각각 여기에 기술된 로봇들 중 하나가 고정 가능한 또는 고정되어 있는 또는 고정되는, 여기에 기술된 상기 포지셔닝 장치들 중 적어도 2개를 구비하면, 개선에 있어서 상기 포지셔닝 장치들 중 적어도 2개의 포지셔닝 장치 베이스들은 함께 여기에 기술된 방식으로 일축으로 또는 다축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 상기 캐리어에 설치될 수 있다. 마찬가지로, 다른 개선에 있어서 상기 포지셔닝 장치들 중 적어도 2개의 포지셔닝 장치 베이스들은 서로 의존하지 않고, 여기에 기술된 방식으로 일축으로 또는 다축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 동일한 캐리어에 또는 서로 의존하지 않는 캐리어들에 고정될 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 캐리어는 하우징을 구비하고, 상기 포지셔닝 장치 베이스, 상기, 특히 이를 위해 접힌, 키네메틱 시스템, 및/또는 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 완전히 또는 부분적으로 상기 하우징 안으로 진입 가능하다. 이를 통해, 일 실시에 있어서, 상기 하우징 안으로 진입된 상기 포지셔닝 장치의 영역들과 주변사람들, 특히 조작 인원이 서로 보호되어 있는 콤팩트한 보관위치 및/또는 운반위치가 이용 가능해진다.
본 발명의 양상에 따르면, 로봇 배열체는 여기에 기술된 포지셔닝 장치와 여기에 기술된 로봇을 구비하고, 상기 로봇은 또는 그의 베이스는, 특히 탈착 가능하게, 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 고정 가능하고 또는 고정되어 있고 또는 고정된다.
본 발명의 그 밖의 양상에 따르면, 베이스와, 상기 로봇이 고정되어 있는 또는 고정되는 플랜지를 구비하는, 그리고 이때 상기 플랜지는 키네메틱 시스템을 통해 상기 베이스와 연결되고, 상기 키네메틱 시스템을 통해 상기 플랜지는 상기 베이스에 대해 상대적인 제 1 위치로부터 그로부터 간격을 둔, 상기 베이스에 대해 상대적인 제 2 위치로 조정될 수 있고 그리고/또는 기준축에 대해 상대적인 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 비틀려진, 상기 기준축에 대해 상대적인 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환될 수 있는, 포지셔닝 장치를 갖는, 특히 여기에 기술된 양상들 중 다른 양상에 따른 포지셔닝 장치를 갖는 로봇 배열체의 여기에 기술된 로봇을 포지셔닝하기 위해, 상기 로봇은 상기 포지셔닝 장치 플랜지의, 특히 수동, 조정 및/또는 오리엔테이션 전환을 위해, 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈로 제어되고, 특히 그의 관절 드라이브들의 상응하는 액추에이팅을 통해 제어된다.
이를 통해, 유리하게 상기 로봇의 사전 포지셔닝 및/또는 재포지셔닝이 쉬워질 수 있다.
상기 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈는 일 실시에 있어서, 그에서 상기 로봇이 유리한 조작성 또는 가동성을 갖는, 특히 상기 로봇의 하나 또는 다수의 관절이 각각 반대 방향으로, 특히 적어도 본질적으로 양이 동일하게, 움직일 수 있는 포즈이다. 이렇게, 예컨대 180°의 각도범위를 갖는 회전관절은 상기 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈에서 약 90°의 각위치를 구비한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특히 끝없는 가동성을 갖는 관절들에 있어서, 상기 로봇이 유리한 조작성 또는 가동성을 갖고 있는 상기 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈는 예컨대 상기 로봇의 하나의 단일 포즈에 대한 큰, 특히 최대 간격에 의해 특징지어질 수 있고 또는 상기 로봇이 상기 포즈에서 바람직한, 특히 통계상으로 빈번한, 엔드 이펙터 운동들을 선발된 관절들 또는 관절조합들을 통해 실행할 수 있음으로써 특징지어질 수 있다.
일 실시에 있어서, 상기 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈는, 예컨대 실행되어야 하는 수술에 근거하여 그리고/또는 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 자세에 근거하여 그리고/또는 상기 캐리어에 대해 상대적인 상기 포지셔닝 장치 베이스의 자세에 근거하여, 미리 정해져 있는 다수의 포즈에서 선택된다. 이를 통해, 사용자는 상기 로봇을 각각의 적용 경우를 위해 최적인 포즈에서 사전 포지셔닝할 수 있다.
상기 포지셔닝 장치 플랜지의, 특히 수동, 조정 및/또는 오리엔테이션 전환을 위한 미리 정해져 있는 포지셔닝 포즈로의 상기 로봇의 제어에 대해 추가적으로 또는 대안적으로, 본 발명의 그 밖의 양상에 따르면 상기 포지셔닝 장치를 고정시킨 후, 특히 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인 위치에서 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 고정시킨 후 그리고/또는 주변에 대해 상대적으로 상기 포지셔닝 장치 베이스를 고정시킨 후, 특히 포지셔닝 장치 베이스에 고정된, 캐리어에 고정된 또는 주변에 고정된 캘리브레이션 수단 (calibration means) 은 상기 로봇의 하나 또는 다수의 서로 다른 포즈들에서 로봇에 고정된 기준점을 가지고, 특히 로봇 플랜지의 또는 로봇 엔드 이펙터의 특이점 (point) 을 가지고 시작되고, 상기 로봇의 관련 관절좌표들이 평가된다. 이러한 방식으로 상기 로봇의 제어의 기준계가 캘리브레이션될 수 있고, 이렇게 그의 로봇 베이스의 사전 포지셔닝 또는 재포지셔닝이 보상될 수 있다.
이미 명확히 강조한 바와 같이, 여기에 기술된 로봇 또는 로봇들은 특히 외과용 엔드 이펙터를 갖는 외과용 로봇일 수 있다. 그렇기 때문에, 실시예들에서는, 본 발명이 특히 유리한 외과용 로봇들이 사용된다. 마찬가지로, 여기에 기술된 매니퓰레이터 또는 매니퓰레이터들, 특히 로봇들은 산업용 매니퓰레이터들 및/또는 서비스 매니퓰레이터들, 특히 로봇들일 수도 있고, 그들을 위해 본 발명은 마찬가지로 유리하다.
그 밖의 장점들과 특징들은 종속항들 및 실시예들에 나타나 있다.
도 1: 오리엔테이션 수단을 갖는 본 발명의 실시에 따른 포지셔닝 장치를 나타내고;
도 2: 상기 오리엔테이션 수단이 2개의 커플링 로드를 구비하는, 도 1 의 포지셔닝 장치를 나타내고;
도 3: 상기 오리엔테이션 수단이 2개의 트랙션 기어를 구비하는, 도 1 의 포지셔닝 장치를 나타내고;
도 4a - 도 4e: 본 발명의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체의 보관 과정을 나타내고;
도 5: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 포지셔닝 장치를 나타내고;
도 6: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 포지셔닝 장치를 나타내고;
도 7: 본 발명의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 투시도로 나타내고;
도 8: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 투시도로 나타내고;
도 9: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 투시도로 나타내고;
도 10: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 투시도로 나타내고;
도 11: 본 발명의 실시에 따른 캐리어 시스템을 갖는 매니퓰레이터 배열체를 측면도로 나타내고;
도 12: 도 11 의 캐리어 시스템의 부분을 단면도로 나타내고;
도 13: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 캐리어 시스템의 부분을, 도 12 에 상응하는 도면으로 나타내고;
도 14: 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 캐리어 시스템의 부분을, 도 12, 도 13 에 상응하는 도면으로 나타내고;
도 15: 본 발명의 실시에 따른 도 13 의 캐리어 시스템을 움직이기 위한 그리고/또는 고정시키기 위한 방법을 이를 위해, 부분적으로 도식화되어 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 투시도로 나타낸다. 그는 캐리어 (9) 를 구비하고, 3개의 포지셔닝 장치는 함께 일축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고 회전 가능하게 상기 캐리어에 설치되고, 상기 포지셔닝 장치들에는 또 한편으로는 각각 하나의 외과용 로봇이 고정된다. 상기 포지셔닝 장치들과 외과용 로봇들은 각각 구조가 동일하고, 따라서 하기에서 대표적으로 도 7 에서 앞에 있는 것(들)만 상세히 설명된다.
이 포지셔닝 장치는 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 포지셔닝 장치 플랜지 (7) (도 1 참조) 를 구비하고, 상기 포지셔닝 장치 플랜지에 7축 외과용 로봇 (10) 이 고정된다.
외과용 로봇 (10) 은 최소 침습 외과 의술을 위해 제공되고, 이를 위해 외과용 엔드 이펙터 (13) 를 구비하고, 상기 엔드 이펙터는 기구 샤프트 (14) 를 통하여 상기 외과용 로봇의 외과용 로봇 플랜지 (12) 에 고정되고, 상기 외과용 로봇 플랜지는 그의 편에서 7개의 회전관절을 통해 외과용 로봇 베이스 (11) 와 연결되고, 상기 외과용 로봇 베이스는 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 에 고정된다 (도 1 참조).
특히, 하기에서 설명되는 차이들을 제외하곤 도 7 의 포지셔닝 장치에 상응하는 포지셔닝 장치가 도식적으로 도시된 도 1 에서 알아볼 수 있는 바와 같이, 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 는 3개의 회전관절 (2, 4, 6) 을 구비하는 키네메틱 시스템을 통해 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 연결된다.
이 키네메틱 시스템을 통해, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 도 1 에 파선으로 도시된 원형 경로 위에서, 상기 포지셔닝 장치 베이스에 대해 상대적인 직교 제 1 위치로부터 그로부터 간격을 둔 제 2 위치로 병진적으로 조정될 수 있다. 상기 키네메틱 시스템의 상기 관절들은 강성적 부재들 (3, 5) 을 통해 서로 연결된다.
도 1 과 도 7 의 실시에서 외과용 로봇 베이스 (11) 는 상기 키네메틱 시스템의 회전관절들 (2, 4, 6) 에 대해 추가적인, 고정 가능한 선형관절 (17) 을 통해 선형으로 움직일 수 있게 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결된다. 상기 선형관절은 도 2, 도 3 및 도 5 의 실시들에서는, 보다 잘 조망할 수 있도록 도시되지 않는다.
도 7 의 실시에서 외과용 로봇 베이스 (11) 는 그 밖에 또한 상기 키네메틱 시스템의 관절들 (2, 4, 6) 에 대해 추가적인, 고정 가능한 그 밖의 회전관절 (17
Figure 112017024272245-pct00001
) 을 통해 회전 가능하게 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 에 또는 선형관절 (17) 의 아웃풋에 고정된다. 이 그 밖의 회전관절 (17
Figure 112017024272245-pct00002
) 의 회전축은 외과용 로봇 (10) 의 제 1 축 또는 베이스 회전축에 대해 수직으로 있다.
그 밖에는 도 1 의 실시와 일치하는 도 6 의 실시에서는, 이와 반대로 외과용 로봇 베이스 (11) 는 견고하게 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결된다. 이를 위해, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 는, 하기에서 도 9 와 관련하여 상세히 설명되는 선형축 (19.1) 을 통해 수평으로 움직일 수 있게 캐리어 (9) 에 고정된다.
이 실시들이 나타내는 바와 같이, 외과용 로봇 베이스 (11) 는 견고하게 (도 6 참조), 선형으로 움직일 수 있게 (도 1 참조) 그리고/또는 회전 가능하게 (도 7 참조) 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결될 수 있다.
이제 특히 도 1 내지 도 3 과 관련하여 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 포지셔닝 장치는 오리엔테이션 수단을 구비하고, 상기 오리엔테이션 수단은 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 를 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정 때문에 상기 제 1 위치 안의 제 1 오리엔테이션으로부터, 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 90°만큼 수평선 둘레로 비틀려진, 상기 제 2 위치 안의 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시킨다.
이를 통해, 일 실시에 있어서 간단한 그리고 신뢰성 있는 방식으로, 상응하는 운동학적 지식이 없는 의료 인원을 통해서도 외과용 로봇 (10) 은 또는 그의 베이스 (11) 는 선택적으로 벽측에 또는 천장측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 오리엔테이션 수단은 사용자가 조절해야 하는 자유도의 개수를 감소시키고, 따라서 상기 사용자는 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 만을 또는 그와 연결된 외과용 로봇 베이스 (11) 만을 상기 제 1 위치로 또는 상기 제 2 위치로 조정해야 하고, 특히 끌어당겨야 하고 또는 밀어야 하고, 반면 상기 오리엔테이션 수단은 이때 강제적으로 상기 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 2 오리엔테이션으로의, 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 의 또는 그와 연결된 외과용 로봇 베이스 (11) 의 상응하는 오리엔테이션 전환을 야기시킨다. 이는 도 1 에 가상 회전점 (V) 을 통해 도시되고, 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 는 상기 원형 경로 위에서의 조정시 상기 가상 회전점에 정렬된 채로 있다.
여기에 도시된 실시들에서 상기 오리엔테이션 수단은 각각 기계적으로 구현되고 또는 형성되고, 이때 관절들 (2, 4, 6) 은 수동적이고 또는 액추에이터가 없다. 도시되지 않은 변화에 있어서, 마찬가지로 제어기를 통해 그리고 그를 통해 명령을 받은 액추에이터들을 통해, 상기 변화에 있어서 이를 위해 상응하여 제어된 액추에이터들, 특히 전동기들을 통해 액추에이팅되는 이 관절들을, 상기 기계적으로 형성된 오리엔테이션 수단을 위해 하기에서 기술되는 바와 같이 움직이는 것이 구현될 수 있다.
도 1 의 실시에서 그리고 상응하여 도 6 과 도 7 에서 상기 오리엔테이션 수단은 도 1 에 이점쇄선으로 도식화된, 상기 키네메틱 시스템의 부재 (5) 와의 포지셔닝 장치 베이스 (1) 의 기계적 강제 커플링 (100) 및, 도 1 에 일점쇄선으로 도식화된, 상기 키네메틱 시스템의 부재 (3) 와의 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 의 그 밖의 기계적 강제 커플링 (101) 을 구비한다.
이 기계적 강제 커플링들은 특히 1단 또는 다단 기어 트레인, 트랙션 기어, 웜 기어, 캠　기어, 커플링　기어, 특히 커넥팅 로드　트랜스미션, 피스톤 로드　트랜스미션　또는 커플링 로드　트랜스미션　또는 유압식　트랜스미션　또는 유체　트랜스미션을 구비할 수 있다.
명료하게 하기 위해 도 2 는 도 1 의 포지셔닝 장치의 실시를 예시적으로 나타내고, 이 실시에서 그곳에 단지 도식화된 기계적 강제 커플링들 (100, 101) 은 커플링 로드　트랜스미션들을 통해 형성된다.
그들은 포지셔닝 장치 베이스에 고정된 회전관절 (201) 을 구비하고, 상기 회전관절은 제 1 커플링 로드 (202) 를 회전 가능하게 지지하고, 상기 제 1 커플링 로드는 그의 편에서 회전관절 (203) 안에서 상기 키네메틱 시스템의 부재 (5) 에 회전 가능하게 지지되고, 따라서 회전관절들 (2, 4, 201, 203) 은 부재들 (3, 5), 제 1 커플링 로드 (202) 및 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 함께 평행사변형 가이드를 형성한다. 제 1 커플링 로드 (202) 는 회전관절 (204) 안에서 회전 가능하게 제 2 커플링 로드 (205) 와 연결되고, 상기 제 2 커플링 로드는 그의 편에서 회전관절 (206) 안에서 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 에 회전 가능하게 지지되고, 따라서 회전관절들 (6, 203, 204, 206) 은 부재 (5), 제 1 커플링 로드 (202), 제 2 커플링 로드 (205) 및 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 함께 그 밖의 평행사변형 가이드를 형성한다.
도 3 은 명료하게 하기 위해 도 1 의 포지셔닝 장치의 다른 실시를 예시적으로 나타내고, 이 다른 실시에서 그곳에 단지 도식화된 기계적 강제 커플링들 (100, 101) 은 트랙션 기어들을 통해 형성된다.
그들은 포지셔닝 장치 베이스에 고정된 제 1 동기 디스크 (synchronizing disk, 301), 견고하게 부재 (5) 와 연결된 제 2 동기 디스크 (305), 견고하게 부재 (3) 와 연결된 제 3 동기 디스크 (303), 및 견고하게 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결된 제 4 동기 디스크 (307) 를 구비하고, 상기 제 1 동기 디스크의 축은 관절 (2) 의 축과 일직선으로 배치되고, 상기 제 2 동기 디스크의 축은 관절 (4) 의 축과 일직선으로 배치되고, 상기 제 2 동기 디스크는 제 1 끌어당김 수단 (304) 을 통하여 상기 제 1 동기 디스크 (301) 와 커플링되고, 상기 제 3 동기 디스크의 축은 마찬가지로 관절 (4) 의 축과 일직선으로 배치되고, 상기 제 4 동기 디스크의 축은 관절 (6) 의 축과 일직선으로 배치되고, 상기 제 4 동기 디스크는 제 2 끌어당김 수단 (306) 을 통하여 상기 제 3 동기 디스크 (303) 와 커플링된다.
상기 커플링 로드　트랜스미션을 통한 또는 상기 트랙션 기어를 통한 기계적 강제 가이드들 (100, 101) 의 상기 예시적인 두 구현형태를 근거로, 이를 통해 각각 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 의 오리엔테이션 전환은, 상기 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 를 항상 가상 회전점 (V) 에 정렬시키는, 상기 파선으로 도시된 원형 경로 위에서의 상기 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 의 조정 때문에 야기된다는 것을 알아볼 수 있다. 이때, 당업자에게, 기계적 강제 가이드들 (100, 101) 이 상기 도시된 구현형태들 대신에 달리 실현될 수도 있다는 것이 자명하다. 특히, 예컨대 다른 커플링 로드　트랜스미션　및 다른 트랙션 기어도 제공될 수 있고, 예컨대 부재 (3) 와 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 를 커플링하기 위한 트랙션 기어　(303, 306, 307), 및 부재 (5) 와 포지셔닝 장치 베이스 (1) 를 커플링하기 위한 커플링 로드　트랜스미션　(2, 3, 4, 5, 203, 202, 201) 이 제공될 수 있고, 그러면 이때 요소들 (203, 205, 206) 이 생략된다.
도 1 의 실시에서 그리고 상응하여 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7 의 실시에서, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 는 평행하는 회전축들을 갖는, 직렬로 배치된 3개의 회전관절 (2, 4, 6) 을 통해 연결되고, 이때 상기 오리엔테이션 수단을 통해 기계적 평행사변형 가이드가 형성되고, 상기 기계적 평행사변형 가이드는 평행하는 회전축들을 갖는 상기 키네메틱 시스템의 상기 직렬로 배치된 3개의 회전관절과, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 에 대해 상대적으로 고정된 하나의 가상 회전점 (V) 을 구비한다. 상응하여, 상기 키네메틱 시스템은 회전관절 (2) 로 제 1 회전관절을 구비하고, 상기 제 1 회전관절은 포지셔닝 장치 베이스 (1) 를 상기 키네메틱 시스템의 (제 1) 부재 (3) 와 연결하고, 상기 키네메틱 시스템은 회전관절 (4) 로 제 2 회전관절을 구비하고, 상기 제 2 회전관절은 상기 (제 1) 부재 (3) 를 상기 키네메틱 시스템의 (제 2) 부재 (5) 와 연결하고, 상기 키네메틱 시스템은 회전관절 (6) 로 제 3 회전관절을 구비하고, 상기 제 3 회전관절은 상기 키네메틱 시스템의 상기 (제 2) 부재 (5) 를 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결하고, 상기 오리엔테이션 수단은 상기 키네메틱 시스템의 상기 (제 2) 부재 (5) 와 포지셔닝 장치 베이스 (1) 의 기계적 강제 커플링 (100) 과, 상기 키네메틱 시스템의 상기 (제 1) 부재 (3) 와 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 의 그 밖의 강제 커플링 (101) 을 구비한다.
도 5 는 도 1 내지 도 3 및 도 6 과 관련하여 설명된 포지셔닝 장치에 대해 대안적으로 사용될 수 있는, 특히 도 7 의 외과용 로봇 배열체에서 사용될 수 있는 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 포지셔닝 장치를 도 1 에 상응하는 방식으로 나타낸다. 이 실시에서, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 는 선형관절 또는 선형축 (24), 및 그와 연결된 회전관절 (6) 을 통해 연결되고, 이때 오리엔테이션 수단을 통해 기계적 붐 가이드가 형성되고, 상기 붐 가이드는 도 5 에 파선으로 도시된 직선 위에서의 병진적 조정시 상기 포지셔닝 장치 플랜지를 근사적으로 가상 회전점 (V
Figure 112017024272245-pct00003
) 에 정렬시킨다.
이를 위해, 키네메틱 시스템은 포지셔닝 장치 베이스 (1) 를 상기 키네메틱 시스템의 제 1 부재 (35) 와 연결하는 선형관절 (24) 과, 상기 키네메틱 시스템의 상기 제 1 부재 (35) 를 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 연결하는 회전관절 (6) 을 구비하고, 이때 상기 오리엔테이션 수단은 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 와 포지셔닝 장치 베이스 (1) 의 기계적 강제 커플링 (102) 을 구비하고, 상기 기계적 강제 커플링은 도 5 에, 도 1 에 상응하는 방식으로 이점쇄선으로 도식화된다. 변화에 있어서 (도시되지 않음) 선형관절 (24) 은 회전 가능하게 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 연결된다. 이를 통해, 유리하게, 직선을 따라서 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 가 조정될 수 있는 상기 직선의 기울기 또는 각도 α 는 포지셔닝 장치 베이스 (1) 에 대해 변화될 수 있다.
여기에 설명된 실시들에서, 상기 키네메틱 시스템의 액추에이팅되지 않은 관절들 (2, 4, 6 또는 24) 은 각각, 예컨대 록킹바, 고정 브레이크들 또는 그와 같은 것 (도시되지 않음) 의 폐쇄를 통해, 상기 각각의 관절을 형상 결합으로 또는 마찰 결합으로 봉쇄하기 위한 또는 고정시키기 위한 록킹을 구비한다.
여기에 설명된 실시들에서, 상기 포지셔닝 장치들은 각각 도 1, 도 5 및 도 6 에 기계적 스프링 (8 또는 8
Figure 112017024272245-pct00004
) 을 통해 도시된 텐셔닝 수단을 구비하고, 상기 텐셔닝 수단은 상기 키네메틱 시스템의 관절 (2) 을 통해 서로 연결된 2개의 부재 (1, 3) 를, 또는 상기 키네메틱 시스템의 관절 (24) 을 통해 서로 연결된 2개의 부재 (1, 35) 를 서로 구속하고, 상기 포지셔닝 장치가 보다 낮은 위치에너지를 갖는 위치로의 상기 포지셔닝 장치의 운동을 통해 보다 강하게 텐셔닝된다. 이를 통해, 유리하게, 상기 포지셔닝 장치 플랜지의 조정을 쉽게 하도록 하는, 적어도 부분적인, 무게보상이 이용 가능해진다. 나머지 도면들에는, 거기에 바람직하게는 마찬가지로 존재하는 상기 텐셔닝 수단들은 보다 잘 조망할 수 있도록 도시되지 않는다.
도 7 의 실시에서 상기 포지셔닝 장치는, 도입부에서 설명한 바와 같이, 캐리어 (9) 를 구비하고, 3개의 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 베이스들 (1) 은 함께 일축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고 회전 가능하게 상기 캐리어에 설치된다. 도 7 의 실시에서 캐리어 (9) 는 이를 위해 리프팅 컬럼 (19) 을 통해 기초구조와 연결되고, 상기 기초구조에 포지셔닝 장치 베이스들 (1) 이 고정되고, 이때 리프팅 컬럼들 (19) 은 그들의 세로축 둘레로 회전 가능하다.
캐리어 (9) 는 도 7 의 실시에서 고정되어 있다. 변화에 있어서 상기 캐리어는 이동할 수 있고, 특히 수동으로 움직일 수 있다.
도 7 의 실시에서 포지셔닝 장치 베이스들 (7) 은 (휴대용 캐리어에 있어서 그의 작동위치에서) 리프팅 컬럼 (19) 을 통해, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 가 연결되어 있는 상기 키네메틱 시스템의 관절 (2) 의 축에 대해 수직인 수직 축 둘레로 회전 가능하다. 추가적으로, 포지셔닝 장치 베이스들 (7) 은 리프팅 컬럼 (19) 을 통해, 포지셔닝 장치 베이스 (1) 가 연결되어 있는 상기 키네메틱 시스템의 관절 (2) 의 축에 대해 수직인 축을 따라서 수직으로 선형으로 움직일 수 있다. 상기 리프팅 컬럼은 구속될 수 있고 또는 고정될 수 있다 (도시되지 않음).
상기에서 실시된 바와 같이, 도 7 의 외과용 로봇 배열체는 특히 도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6 과 관련하여 기술된 3개의 포지셔닝 장치를 구비하고, 상기 포지셔닝 장치들의 포지셔닝 장치 베이스들은 함께 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 캐리어 (9) 에 설치된다.
도 8 은 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 도 7 에 상응하는 도면으로 나타낸다. 서로 상응하는 특징들은 동일한 참조부호들로 표시되고, 따라서 하기에서는 도 7 의 실시에 대한 차이들만 다뤄지고, 그 밖에는 상기 그에 관한 서술이 관련된다.
도 8 의 실시에서 3개의 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 베이스들 (1) 은 서로 의존하지 않으며, 상기에서 기술된 방식으로, 분리된 리프팅 컬럼들 (19) 을 통해 선형으로 움직일 수 있게 그리고 회전 가능하게, 분리된 캐리어들 (9) 에 설치된다.
도 9 는 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 도 7 및 도 8 에 상응하는 도면으로 나타낸다. 서로 상응하는 특징들은 동일한 참조부호들로 표시되고, 따라서 하기에서는 도 7, 도 8 의 실시에 대한 차이들만 다뤄지고, 그 밖에는 상기 그들에 관한 서술이 관련된다.
도 9 의 실시에서, 분리된 리프팅 컬럼들 (19) 은 각각 포지셔닝 장치 베이스 (1) 가 연결되어 있는 키네메틱 시스템의 관절 (2) 의 축에 대해 수직인 수평 선형축 (19.1) 을 통해 추가적으로 선형으로 움직일 수 있다. 이를 위해, 도 9 의 실시에 있어서 그 밖의 선형축 (17) 이 생략되고, 외과용 로봇 베이스 (11) 는 그 밖의 회전관절 (17
Figure 112017024272245-pct00005
) 을 통하여 바로 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 에 관절식으로 연결된다.
도 10 은 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체를 도 7, 도 8, 도 9 에 상응하는 도면으로 나타낸다. 서로 상응하는 특징들은 동일한 참조부호들로 표시되고, 따라서 하기에서는 도 9 의 실시에 대한 차이들만 다뤄지고, 그 밖에는 상기 서술이 관련된다.
도 10 의 실시에서, 분리된 리프팅 컬럼들 (19) 은 각각 수평 선형-회전관절 (19.2) 을 통해 선형으로 움직일 수 있을 뿐만 아니라 회전 가능하고 또는 틸팅 가능하고, 상기 수평 선형-회전관절의 축은 포지셔닝 장치 베이스 (1) 가 연결되어 있는 키네메틱 시스템의 관절 (2) 의 축에 대해 수직이다.
도 4a - 도 4e 의 도면 순서와 관련하여, 이제 본 발명의 실시에 따른 외과용 로봇 배열체의 보관 과정 또는 이를 위해 상응하여 형성된 외과용 로봇 배열체 또는 포지셔닝 장치가 상세히 설명된다. 그는 특히 상기에서 도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 10 과 관련하여 설명된 것들 중 하나에 상응할 수 있고, 따라서 그에 관한 서술이 관련되고, 하기에서는 차이들만 다뤄진다.
도 4a - 도 4e 의 실시에서 캐리어 (9) 는 하우징을 구비하고, 상기 하우징 안으로, 포지셔닝 장치 베이스, 이를 위해 접힌 키네메틱 시스템 (2-6), 및 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 가 진입할 수 있다.
이를 위해 우선 상기 키네메틱 시스템의 부재들 (3, 5) 은, 이 두 부재가 반대 방향으로 서로 평행하는 보관위치로 접혀 겹쳐진다 (도 4a → 도 4B). 이어서, 이를 위해 회전 가능하게 캐리어 (9) 의 활대 (20) 에 배치된 포지셔닝 장치 베이스 (1) 는 선회되고, 이를 통해 부재들 (3, 5) 은 상기 하우징 안으로 선회한다 (도 4B → 도 4C). 선택적으로, 외과용 로봇 (10) 은 콤팩트한 보관 포즈에서 제어될 수 있다 (도 4C → 도4D). 다음 단계에서, 상기 포지셔닝 장치는 활대 (20) 를 이용해 상기 하우징 안으로 가라앉혀진다.
도 7 내지 도 10 에 따른 외과용 로봇 배열체의 외과용 로봇 (10) 을 포지셔닝하기 위해, 상기 외과용 로봇들은 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 를 수동으로 조절하기 위해 우선 미리 정해져 있는, 도 8 내지 도 10 에 도시된 포지셔닝 포즈로 제어되고, 상기 포지셔닝 포즈에서 상기 외과용 로봇들은 유리한 조작성 또는 가동성을 갖는다. 상기 포지셔닝 포즈는 실행되어야 하는 수술을 기반으로, 미리 정해져 있는 다수의 포즈에서 선택된다.
상기 포지셔닝 장치들이 수동으로 조절된 위치에서 고정된 후, 포지셔닝 장치 베이스에 고정된, 캐리어에 고정된 또는 주변에 고정된 캘리브레이션 수단 (도시되지 않음) 은 외과용 로봇 (10) 의 서로 다른 다수의 포즈에서 외과용 로봇 플랜지 (12) 의 또는 외과용 로봇 엔드 이펙터 (13) 의 특이점을 가지고 시작되고, 상기 외과용 로봇의 관련 관절좌표들이 평가된다. 이러한 방식으로 상기 외과용 로봇의 제어의 기준계가 캘리브레이션될 수 있고, 이렇게 그의 외과용 로봇 베이스의 사전 포지셔닝 또는 재포지셔닝이 보상될 수 있다.
도 11 은 본 발명의 실시에 따른 캐리어 시스템을 갖는 매니퓰레이터 배열체를 측면도로 나타낸다. 상기 실시들과 일치하는 특징들은 동일한 참조부호들을 통해 확인되고, 따라서 그들에 관한 서술이 관련된다. 이미 상기에서 강조한 바와 같이, 이 자리에서 또다시, 포지셔닝 장치, 매니퓰레이터 배열체, 특히 로봇 배열체, 로봇을 포지셔닝하기 위한 방법 또는 캐리어 시스템은 본 발명의 일 양상에 따라 외과용 로봇들의 예에서 설명된다는 것에 주의하도록 하고, 이때 변화에 있어서 마찬가지로 그들 대신에 다른 로봇들, 특히 산업용 로봇들 또는 서비스 로봇들일 수도 있다.
로봇 플랜지 (12) 에 고정된 기구 샤프트 (14) 와, 외과용 엔드 이펙터 (13) 를 갖는, 이미 상기에서 설명된 7축 외과용 로봇 (10) 을 알아볼 수 있다. 외과용 로봇 베이스 (11) 는 포지셔닝 장치의 포지셔닝 장치 플랜지 (7) 에 고정되고, 상기 포지셔닝 장치 플랜지는 키네메틱 시스템 (2-6) 을 통하여 포지셔닝 장치 베이스 (1) 와 연결되고, 상기 포지셔닝 장치 베이스는 리프팅 컬럼 (12) 을 통하여 캐리어 (9) 에 조정 가능하게 설치된다. 이미 강조한 바와 같이, 외과용 로봇 배열체는, 하기에서 도 11-도 14 와 관련하여 설명되는 캐리어 시스템의 유리한 사용을 나타내며, 하지만 그는 이에 제한되는 것이 아니라, 마찬가지로 산업용 매니퓰레이터들 또는 서비스 매니퓰레이터들, 특히 서비스 로봇들과 함께 사용될 수 있다.
도 12 는 상기 캐리어 (9) 의 부분을 통한 단면도를 나타낸다. 그에 공기챔버 배열체가 배치되고, 상기 공기챔버 배열체는 도 12 의 실시예에서 압력 에이프런 (40A) 에 의해 덮힌 압력챔버 (41A) 와 그 밖의 압력 에이프런 (40B) 에 의해 덮힌 압력챔버 (41B) 를 구비하고, 상기 압력챔버들은 에어쿠션을 형성하기 위해 서로 의존하지 않으며 제어밸브들 또는 조절밸브들 (53A 또는 53B) 을 통하여 과압 공기 공급부로부터의 과압 공기를 공급받을 수 있다. 상기 과압 공기 공급부는 도 12 의 실시예에서 압축기 (52) 형태의 터보기계를 갖는 그리고 과압 용기 (50) 형태의 과압 저장장치를 갖는 캐리어측 과압 공기원을 구비하고, 상기 과압 용기는 상기 압축기에 의해 충전 가능하고 또는 충전된다.
캐리어 (9) 를 움직이기 위해 사용자는 작동 버튼 (91) 형태의 조작 장치를 작동시키고, 상기 작동 버튼은 이를 콘트롤러 (90) 에 전달한다. 그는 상응하여 밸브들 (53A, 53B) 을 개방하고, 따라서 압력챔버들 (41A, 41B) 은 상기 과압 공기 공급부의 과압 용기 (50) 로부터의 과압 흐름을 공급받고 또는 상기 과압 흐름으로 채워지고, 이를 통해 에어쿠션에 의해 받쳐진 캐리어 (9) 는 수동으로 움직일 수 있다. 하기에서 도 15 와 관련하여 설명되는 방식으로, 상기 콘트롤러는 이때 상기 밸브들의 위치를 조절한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 콘트롤러는 상기 압축기도 제어할 수 있다.
이때 압력 에이프런들 (40A, 40B) 과 바닥 사이의 틈을 통해 흐르는 과압 공기는 원하지 않은 소음방출과 먼지의 소용돌이쳐 올라감을 초래할 수 있다. 그렇기 때문에, 하나의 공통의 소리 에이프런 (60) 은 압력챔버들 (41A, 41B) 을 둘러싸는 소리챔버 (61) 를 덮는다. 소리 에이프런 (60) 은 탄성적으로 상기 바닥에 대해 예비인장되고, 바닥측 밀봉립을 구비한다.
소리챔버 (61) 는 통로 (71) 를 통하여, 상기 소리챔버 안의 공기 소리를 감쇠시키기 위한 흡수 소음기 (70) 형태의 캐리어측 소음기 수단과 연통한다. 이러한 식으로 소리 감쇠된 공기는 통로 (72) 를 통하여 주변으로 나간다.
캐리어 (9) 를 고정시키기 위해 사용자는 그 밖의 작동 버튼 (92) 을 작동시키고, 상기 그 밖의 작동 버튼은 이를 콘트롤러 (9) 에 전달한다. 그는 상응하여 밸브들 (53A, 53B) 을 폐쇄하고, 압력챔버들 (41A, 41B) 을 상기 과압 공기 공급부의 과압 용기 (50) 로부터 차단시킨다. 그 대신에 상기 콘트롤러는 이제 유사하게 조절밸브들 (54A, 54B) 을 개방하고, 상기 조절밸브들은 압력챔버들 (41A, 41B) 에 저압 공기 공급부의 캐리어측 저압 공기원의 저압 용기 (51) 형태의 저압 저장장치로부터의 저압을 공급하고, 상기 저압 용기는 상기 가역적으로 작동된 압축기 (52) 를 통해 진공화될 수 있다. 이를 통해, 압력챔버들 (41A, 41B) 안에는, 캐리어 (9) 를 바닥에 고정시키는 저압이 형성된다. 하기에서 도 15 와 관련하여 설명되는 방식으로, 상기 콘트롤러는 이때 상기 밸브들의 위치를 조절한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 콘트롤러는 상기 압축기도 제어할 수 있다.
이때 상기 캐리어는 압력챔버들 (41A 또는 41B) 안의 3개 또는 4개의 탄성적 지주를 갖는 지지 배열체를 통해 지지되고, 상기 지주들 중 도 12 의 단면도에서는 2개의 지주 (81A, 81B) 를 볼 수 있다.
상기 캐리어 시스템은 또한 압력챔버들 (41A, 41B) 안에 배치된 적어도 3개의 운반롤러를 갖는, 고정적으로 상기 캐리어에 배치된 롤러 배열체를 구비하고, 상기 운반롤러들 중 도 12 의 단면도에서는 2개의 운반롤러 (80A 또는 80B) 를 볼 수 있다. 그들은 실시예에서 압축 스프링들을 통해 보관위치로부터 작동위치로 예비인장되고, 상기 작동위치에서 그들은 바닥측에서 지주들 (81A, 81B) 위로 돌출한다. 이 작동위치에서, 상기 운반롤러들은 상기 보관위치 안으로의 진입을 차단하는 록킹 (82A, 82B) 을 통해 봉쇄될 수 있다. 풀린 록킹에 있어서 상기 운반롤러들은 이와 반대로 그들의 보관위치 안으로 진입하고, 따라서 상기 캐리어는 에어쿠션이 형성되어 있지 않으면 지주들 (81A, 81B) 위에 안착한다. 형성된 에어쿠션에 있어서는, 이와 반대로, 도 12 에 도시된 바와 같이, 상기 지주들 뿐만 아니라 상기 운반롤러들도 바닥으로부터 간격을 두고 있다.
도 13 은 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 캐리어 시스템을 도 12 에 상응하는 방식으로 나타낸다. 상기에서 설명된 실시와 일치하는 특징들은 동일한 참조부호들을 통해 확인되고, 따라서 상기 서술이 관련되고, 하기에서는 차이들만 다뤄진다.
도 13 의 실시에서, 과압 저장장치 또는 용기 (50
Figure 112017024272245-pct00006
) 형태의 과압 공기원, 저압 저장장치 또는 용기 (51
Figure 112017024272245-pct00007
) 형태의 저압 공기원, 및 흡수 소음기 (70
Figure 112017024272245-pct00008
) 형태의 소음기 수단은 캐리어의 외부에 있다. 상응하여, 과압 공기 공급부는 캐리어측 공기 라인 연결부 (55) 를 구비하고, 상기 공기 라인 연결부는 플렉시블 라인 (55.1) 을 통하여 상기 캐리어로부터 멀리 떨어진 과압 용기 (50
Figure 112017024272245-pct00009
) 와 탈착 가능하게 연결되고, 저압 공기 공급부는 캐리어측 공기 라인 연결부 (56) 를 구비하고, 상기 공기 라인 연결부는 플렉시블 라인 (56.1) 을 통하여 상기 캐리어로부터 멀리 떨어진 저압 용기 (51
Figure 112017024272245-pct00010
) 와 탈착 가능하게 연결된다. 상기 캐리어로부터 멀리 떨어진 흡수 소음기 (70
Figure 112017024272245-pct00011
) 는 마찬가지로 캐리어 (3) 와 탈착 가능하게 연결된 플렉시블 공기 라인을 통하여 소리챔버 (61) 와 연통하고, 소리챔버 (61) 위의 과압 공기를 캐리어로부터 멀리 그리고 소리 감쇠되어 주변으로 방출한다.
도 14 는 본 발명의 그 밖의 실시에 따른 캐리어 시스템을 도 12, 도 13 에 상응하는 방식으로 나타낸다. 상기에서 설명된 실시와 일치하는 특징들은 또다시 동일한 참조부호들을 통해 확인되고, 따라서 상기 서술이 관련되고, 하기에서는 차이들만 다뤄진다.
도 14 의 실시에서, 다수의 동심적 라멜라열 (70
Figure 112017024272245-pct00012
) 형태의 소음기 수단이 소리챔버 (61) 안에 배치되고, 소리 에이프런 (60
Figure 112017024272245-pct00013
) 은 마찬가지로 (가장 바깥쪽의) 라멜라열로서 형성된다.
또한, 특히 완충 장치로서 기능을 수행하는 캐리어측 과압 용기 (50) 는 한편으로는 캐리어측 공기 라인 연결부 (55) 및 플렉시블 라인 (55.1) 을 통하여 상기 캐리어로부터 멀리 떨어진 과압 용기 (50
Figure 112017024272245-pct00014
) 와 탈착 가능하게 연결되고, 다른 한편으로는, 콘트롤러 (90) 가 작동 버튼 (91) 의 상응하는 작동에 의하여 밸브를 개방함으로써, 특히 수직 바닥간격을 조절하기 위해 보다 강하게 그리고/또는 보다 오랫동안 개방하거나 또는 폐쇄함으로써, 상기 조절밸브 (53) 를 통해, 압력 에이프런 (40) 에 의해 덮힌 유일한 압력챔버 (41) 로부터의 과압 공기를 공급받을 수 있다.
이하, 도 15 를 근거로, 도 13 의 캐리어 시스템의 캐리어 (9) 를 움직이기 위한 그리고/또는 고정시키기 위한 방법이 예시적으로 설명되고, 그의 콘트롤러 (90) 가 상기 방법을 실행한다.
사용자가 작동 버튼 (91) 을 작동시키는 동안은 (S10:“Y”), 콘트롤러 (90) 는 밸브들 (53A, 53B) 을 개방하고, 따라서 압력챔버들 (41A, 41B) 에 과압 공기 용기 (50) 로부터의 과압 공기가 공급된다 (S20).
이때, 콘트롤러 (90) 는 관절 센서들 (도시되지 않음) 형태의 파악 수단을 통하여 매니퓰레이터 (10) 의 포즈를 파악하고, 이로부터 스팬으로서, 틸팅 모멘트가 없는 기준 컨피규레이션으로부터의 그의 플랜지 (12) 의 방향지어진 또는 부호를 갖는 수평 간격 (a) 을 검출한다 (도 11 참조). 그 밖에, 콘트롤러 (90) 는 상기 캐리어의, 바닥에 가까운 모퉁이들에서의 간격 센서들을 통하여 (도시되지 않음) 상기 캐리어 (9) 의, 수평선에 대한 방향지어진 또는 부호를 갖는 위치 또는 변위 (x2-x1) 를 파악한다 (도 11 참조).
콘트롤러 (90) 는 밸브 (53A) 의 상응하는 액추에이팅을 통해, 스팬 (a) 이 양일 경우에는 또는 압력챔버 (41A) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S20:“Y”), 일정한 양의 (positive) 비례인수 P1 을 갖는 조절규칙 ΔQ1A = P1·a 에 따라 ΔQ1A 만큼 압력챔버 (41A) 로의 공기공급 (Q) 을 늘리고, 변위 (x2-x1) 가 양일 경우에는 또는 압력챔버 (41A) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S30:“Y”), 일정한 양의 비례인수 P2 를 갖는 조절규칙 ΔQ2A = P2·(x2-x1) 에 따라 ΔQ2A 만큼 압력챔버 (41A) 로의 공기공급 (Q) 을 늘린다. 유사한 방식으로, 콘트롤러 (90) 는 밸브 (53B) 의 상응하는 액추에이팅을 통해, 스팬 (a) 이 음일 경우에는 또는 압력챔버 (41B) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S40:“Y”) 조절규칙 ΔQ1B = -P1·a 에 따라 ΔQ1B 만큼 압력챔버 (41B) 로의 공기공급 (Q) 을 늘리고, 변위 (x2-x1) 가 음일 경우에는 또는 압력챔버 (41B) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S50:“Y”) 조절규칙 ΔQ2B = P2·(x1-x2) 에 따라 ΔQ2B 만큼 압력챔버 (41B) 로의 공기공급 (Q) 을 늘린다.
이와 반대로, 사용자가 작동 버튼 (92) 의 작동을 통해 바닥에서의 고정을 명령했으면 (S60:“Y”), 콘트롤러 (90) 는 밸브들 (53A, 53B) 을 폐쇄하고 밸브들 (54A, 54B) 을 개방하고, 따라서 압력챔버들 (41A, 41B) 에 이제 저압 공기 용기 (51) 로부터의 저압이 공급된다.
콘트롤러 (90) 는 밸브 (54B) 의 상응하는 액추에이팅을 통해, 스팬 (a) 이 양일 경우에는 또는 압력챔버 (41A) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S70:“Y”), 일정한 양의 비례인수 P
Figure 112017024272245-pct00015
1 를 갖는 조절규칙 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00016
1B = P
Figure 112017024272245-pct00017
1·a 에 따라 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00018
1B 만큼 압력챔버 (41B) 밖으로의 공기배출 (Q
Figure 112017024272245-pct00019
) 을 늘리고, 변위 (x2-x1) 가 양일 경우에는 또는 압력챔버 (41A) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S80:“Y”), 일정한 양의 비례인수 P
Figure 112017024272245-pct00020
2 를 갖는 조절규칙 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00021
2B = P
Figure 112017024272245-pct00022
2·(x2-x1) 에 따라 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00023
2B 만큼 압력챔버 (41B) 밖으로의 공기배출 (Q
Figure 112017024272245-pct00024
) 을 늘린다. 유사한 방식으로, 콘트롤러 (90) 는 밸브 (54A) 의 상응하는 액추에이팅을 통해, 스팬 (a) 이 음일 경우에는 또는 압력챔버 (41B) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S90:“Y”) 조절규칙 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00025
1A = -P
Figure 112017024272245-pct00026
1·a 에 따라 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00027
1A 만큼 압력챔버 (41A) 밖으로의 공기배출 (Q
Figure 112017024272245-pct00028
) 을 늘리고, 변위 (x2-x1) 가 음일 경우에는 또는 압력챔버 (41B) 쪽으로 방향지어져 있을 경우에는 (S100:“Y”) 조절규칙 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00029
2A =P
Figure 112017024272245-pct00030
2·(x1-x2) 에 따라 ΔQ
Figure 112017024272245-pct00031
2A 만큼 압력챔버 (41A) 밖으로의 공기배출 (Q
Figure 112017024272245-pct00032
) 을 늘린다.
이를 통해, 콘트롤러 (90) 는 매니퓰레이터 (10) 의 상기 파악된 포즈와 캐리어 (9) 의 상기 파악된 자세에 근거하여, 상기 매니퓰레이터의 스팬 (a) 을 통해 유발되는 그리고 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위에 있어서 작용하는 틸팅 모멘트가 상기 캐리어 시스템을 기울게 하려고 하는 일측에서의 과압을 증가시킨다. 유사하게, 콘트롤러 (90) 는 매니퓰레이터 (10) 의 상기 파악된 포즈와 캐리어 (9) 의 상기 파악된 자세에 근거하여, 상기 매니퓰레이터의 스팬 (a) 을 통해 유발되는 그리고 수평선에 대한 상기 캐리어의 변위에 있어서 작용하는 틸팅 모멘트가 치켜들려고 하는 상기 캐리어 시스템의 일측에서의 저압을 증가시킨다.
1 : 포지셔닝 장치 베이스
2, 4, 6; 24 : 키네메틱 시스템의 관절들
3, 5; 35 : 키네메틱 시스템의 부재들
7 : 포지셔닝 장치 플랜지
8; 8
Figure 112017024272245-pct00033
: 압축 스프링 (텐셔닝 수단)
9 : 캐리어 10 : 외과용 로봇
11 : 외과용 로봇 베이스
12 : 외과용 로봇 플랜지
13 : 엔드 이펙터 14 : 기구 샤프트
17 : 그 밖의 선형관절
17
Figure 112017024272245-pct00034
: 그 밖의 회전관절
19 : 회전 가능한 리프팅 컬럼
19.1 : 선형축 19.2 : 선형-회전축
20 : 활대
100; 101; 102 : 기계적 강제 커플링
201; 203; 204; 206 : 회전관절
202/205 : 제 1/제 2 커플링 로드
301/305/303/307 : 제 1/제 2/제 3/제 4 동기 디스크
304/306 : 제 1/제 2 끌어당김 수단
V; V
Figure 112017024272245-pct00035
: 가상 회전점
40; 40A, 40B : 압력챔버
41; 41A, 41B : 압력 에이프런
50; 50
Figure 112017024272245-pct00036
: 과압 공기 용기 51; 51
Figure 112017024272245-pct00037
: 저압 공기 용기
52 : 압축기
53; 53A, 53B, 54A, 54B : 조절밸브
55, 56 : 공기 라인 연결부 55.1, 56.1 : 공기 라인
60; 60
Figure 112017024272245-pct00038
: 소리 에이프런
61 : 소리챔버
70; 70
Figure 112017024272245-pct00039
; 70
Figure 112017024272245-pct00040
: 소음기 수단 71, 72 : 통로
80A, 80B ; 운반 롤러 81A, 81B : 지주
90 : 콘트롤러
91, 92 : 작동 버튼
82A, 82B : 록킹

Claims (26)

  1. 엔드 이펙터 (13) 를 갖는 로봇 (10) 을 위한 포지셔닝 장치로서,
    상기 포지셔닝 장치는 베이스 (1) 와 플랜지 (7) 를 구비하고, 상기 플랜지에 상기 로봇이 고정될 수 있고,
    상기 플랜지는 적어도 2개의 관절 (2, 4, 6) 을 구비하는 키네메틱 시스템을 통해 상기 베이스와 연결되고, 상기 키네메틱 시스템을 통해 상기 플랜지는 상기 베이스에 대해 상대적인 제 1 위치로부터 간격을 둔, 상기 베이스에 대해 상대적인 제 2 위치로 조정될 수 있고,
    상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로의 조정 때문에 상기 플랜지를 상기 제 1 위치 안의 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 2 위치 안의 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시키기 위한 오리엔테이션 수단 (100, 101; 102) 을 갖고,
    상기 베이스와 상기 플랜지는 평행하는 회전축들을 갖는, 직렬로 배치된 3개의 회전관절 (2, 4, 6) 을 통해 연결되고, 이때 상기 오리엔테이션 수단을 통해 4관절 가이드가 형성되고, 상기 4관절 가이드는 평행하는 회전축들을 갖는 상기 키네메틱 시스템의 상기 직렬로 배치된 3개의 회전관절과, 상기 베이스에 대해 상대적으로 고정된 (stationary) 하나의 가상 회전점 (V) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇 (10) 을 위한 포지셔닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로봇 (10) 의 엔드 이펙터 (13) 는 외과용의 엔드 이펙터인 것;
    상기 플랜지는 상기 제 1 위치로부터, 적어도 원형 경로 또는 직선 위에서, 상기 제 2 위치로 조정될 수 있는 것; 및
    상기 제 2 오리엔테이션은 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 적어도 75°만큼 기준축 둘레로 비틀려진 것;
    중 적어도 어느 하나를 만족하는, 로봇 (10) 을 위한 포지셔닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지는 상기 키네메틱 시스템을 통해 상기 베이스에 대해 상대적인 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 적어도 하나의 중간위치로 조정될 수 있고, 상기 오리엔테이션 수단은 상기 제 1 위치로부터 또는 상기 제 2 위치부터 상기 중간위치로의 조정 때문에 상기 플랜지를 상기 중간위치 안의, 중간 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환시키도록 셋업되는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중간 오리엔테이션은 상기 제 1 오리엔테이션 및/또는 상기 제 2 오리엔테이션에 대해 적어도 25°만큼 그리고 최대 60°만큼 기준축 둘레로 비틀려진, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 키네메틱 시스템은 추가적으로 적어도 하나의 선형관절 (linear joint, 24) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오리엔테이션 수단은, 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절을 통해 서로 연결된 상기 포지셔닝 장치의 2개의 부재 (1, 3, 5, 7) 의 적어도 하나의, 기계적 강제 커플링 (100, 101; 102) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기계적 강제 커플링은 탈착 가능한 기계적 강제 커플링인, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기계적 강제 커플링은 트랜스미션을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 4관절 가이드는 평행사변형 가이드인, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스와 상기 플랜지는 선형관절 (24) 및 그와 연결된 회전관절 (6) 을 통해 연결되고, 상기 오리엔테이션 수단은 상기 베이스와 상기 플랜지의 기계적 강제 커플링 (102) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절은, 각각의 관절의 봉쇄를 위한 록킹 (locking) 메커니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 키네메틱 시스템의 모든 관절들 (2, 4, 6) 은, 각각의 관절의 봉쇄를 위한 록킹 (locking) 메커니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 록킹 (locking) 메커니즘의 봉쇄는 기계적인 그리고/또는 수동인 (manual) 그리고/또는 액추에이팅되는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관절은:
    상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 다른 관절과 함께 봉쇄 가능한; 그리고/또는
    상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 다른 관절에 의존하지 않고 봉쇄 가능한, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절 (2; 24, 6) 을 통해 서로 연결된 상기 포지셔닝 장치의 2개의 부재 (1, 3; 1, 35) 를 서로 구속하는, 그리고 상기 포지셔닝 장치가 보다 낮은 위치에너지를 갖는 위치로의 상기 포지셔닝 장치의 운동을 통해 보다 강하게 텐셔닝되는, 텐셔닝 장치 (8; 8
    Figure 112018080531516-pct00062
    ) 를 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 텐셔닝 장치는 기계식 그리고/또는 공압식인, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 포지셔닝 장치는 상기 키네메틱 시스템의 적어도 하나의 관절 (4) 을 통해 서로 연결된 적어도 2개의 부재 (3, 5) 를 구비하고, 상기 적어도 2개의 부재는 두 부재가, 적어도 반대 방향으로 서로 평행하는 보관위치로 접혀 겹쳐질 수 있는 것을 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 (1) 가 일축으로 또는 다축으로 선형으로 움직일 수 있게 그리고/또는 회전 가능하게 설치되어 있는 캐리어 (9) 를 특징으로 하는, 로봇을 위한 포지셔닝 장치.
  22. 엔드 이펙터 (13) 를 갖는 로봇 (10) 과, 제 1 항 내지 제 5 항, 제 8 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 포지셔닝 장치를 갖는 로봇 배열체로서,
    상기 로봇은, 상기 플랜지 (7) 에 고정되는, 로봇 배열체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 로봇 (10) 의 엔드 이펙터 (13) 는 외과용의 엔드 이펙터인 것;
    상기 플랜지는 상기 제 1 위치로부터, 적어도 원형 경로 또는 직선 위에서, 상기 제 2 위치로 조정될 수 있는 것; 및
    상기 제 2 오리엔테이션은 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 적어도 75°만큼 기준축 둘레로 비틀려진 것;
    중 적어도 어느 하나를 만족하는, 로봇 배열체.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 로봇은, 탈착 가능하게 상기 플랜지 (7) 에 고정되는, 로봇 배열체.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 로봇은 견고하게 (rigidly); 또는
    선형으로 움직일 수 있게 (17) 그리고/또는 회전 가능하게 (17
    Figure 112018080531516-pct00063
    );
    상기 플랜지 (7) 에 고정되는 것을 특징으로 하는, 로봇 배열체.
  26. 외과용의, 엔드 이펙터 (13) 를 갖는 로봇을 갖는 그리고 베이스 (1) 와, 상기 로봇이 고정되어 있는 플랜지 (7) 를 구비하는 포지셔닝 장치를 갖는 로봇 배열체의 로봇 (10) 을 포지셔닝하기 위한 방법으로서,
    상기 플랜지는 키네메틱 시스템 (2-6) 을 통해 상기 베이스와 연결되고, 상기 키네메틱 시스템을 통해 상기 플랜지는 상기 베이스에 대해 상대적인 제 1 위치로부터, 그로부터 간격을 둔, 상기 베이스에 대해 상대적인 제 2 위치로 조정될 수 있고 그리고/또는, 제 1 항 내지 제 5 항, 제 8 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따라, 기준축에 대해 상대적인 제 1 오리엔테이션으로부터 상기 제 1 오리엔테이션에 대해 비틀려진, 상기 기준축에 대해 상대적인 제 2 오리엔테이션으로 오리엔테이션 전환될 수 있고,
    상기 로봇은 상기 포지셔닝 장치를, 수동으로, 조절하기 위해 미리 정해져 있는, 다수의 포즈에서 선택된, 포지셔닝 포즈로 제어되고 그리고/또는 상기 포지셔닝 장치를 고정시킨 후, 캘리브레이션 수단은 상기 로봇의 적어도 하나의 포즈에서 로봇에 고정된 기준점을 가지고 시작되는 것을 특징으로 하는, 로봇 (10) 을 포지셔닝하기 위한 방법.
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