PL208988B1 - Manipulator, particularly for medical purposes - Google Patents

Manipulator, particularly for medical purposes

Info

Publication number
PL208988B1
PL208988B1 PL363247A PL36324703A PL208988B1 PL 208988 B1 PL208988 B1 PL 208988B1 PL 363247 A PL363247 A PL 363247A PL 36324703 A PL36324703 A PL 36324703A PL 208988 B1 PL208988 B1 PL 208988B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
manipulator
arm
guide
axis
mechanical structure
Prior art date
Application number
PL363247A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL363247A1 (en
Inventor
Zbigniew Nawrat
Leszek Podsędkowski
Original Assignee
Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii Im Prof Z Religi
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 Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii Im Prof Z Religi filed Critical Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii Im Prof Z Religi
Priority to PL363247A priority Critical patent/PL208988B1/en
Publication of PL363247A1 publication Critical patent/PL363247A1/en
Publication of PL208988B1 publication Critical patent/PL208988B1/en

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Description

Wynalazek dotyczy manipulatora medycznego, znajdującego zastosowanie w szczególności w medycynie dla potrzeb endoskopii lub podczas mał oinwazyjnych operacji kardiochirurgicznych.The invention relates to a medical manipulator, which is used in particular in medicine for endoscopy or for minimally invasive cardiac surgery.

W niektórych manipulatorach, zwł aszcza w robotach kardiochirurgicznych występują trzy współpracujące ze sobą ramiona. Jedno ramię przeznaczone jest do przenoszenia kamery, natomiast dwa pozostałe przenoszą i manipulują narzędziami chirurgicznymi. Zarówno kamera jak i narzędzia wprowadzane są do ciała pacjenta przez otwory w ciele, zwane zwyczajowo portami. Kinematyka robota powinna więc umożliwiać ruchy narzędzi i kamery wewnątrz ciała pacjenta, jak również zapewniać możliwość ich przejścia przez porty.In some manipulators, especially in cardiosurgical robots, there are three arms cooperating with each other. One arm is designed to carry the camera, while the other two carry and manipulate surgical instruments. Both the camera and tools are introduced into the patient's body through openings in the body, commonly known as ports. The kinematics of the robot should therefore allow the movements of the tools and the camera inside the patient's body, as well as allow them to pass through the ports.

Jednym ze znanych rozwiązań ramion takiego manipulatora jest konstrukcja, w której pojedyncze ramię ma strukturę typu sferycznego, a środek takiej sfery znajduje się w miejscu portu. Każde ramię zbudowane jest z członów połączonych przegubami, przy czym zwykle struktura typu sferycznego posiada trzy napędzane i sterowane przez chirurga za pośrednictwem układu sterowania stopnie swobody, dzięki którym możliwym jest poruszanie narzędzi chirurgicznych i kamery wewnątrz ciała pacjenta. Takie ramię o strukturze sferycznej jest osadzone na strukturze mechanicznej o trzech stopniach swobody umożliwiającej naprowadzanie punktu przecięcia osi obrotu stopni swobody struktury sferycznej w środek otworu w ciele pacjenta. Naprowadzenie takie wykonuje się na początku operacji, po czym blokuje się wykorzystywane w tym celu stopnie swobody i pozostają one nieruchome podczas całej operacji.One of the known solutions of the arms of such a manipulator is a structure in which a single arm has a spherical type structure and the center of such a sphere is at the port location. Each arm is made up of articulated members, the usual spherical type structure having three surgeon-driven degrees of freedom, driven and controlled by a control system, which enable the movement of the surgical instruments and the camera inside the patient's body. Such a spherical arm is mounted on a mechanical structure with three degrees of freedom enabling the point of intersection of the axis of rotation of the degrees of freedom of the spherical structure to be aligned with the center of the opening in the patient's body. This guidance is made at the beginning of the operation, after which the degrees of freedom used for this purpose are blocked and remain stationary throughout the operation.

W znanych rozwiązaniach o powyż szej konstrukcji wykorzystywany jest system składający się z pionowej kolumny, na której są umieszczone trzy ramiona. Każ de ramię jest osadzone na strukturze mechanicznej typu SCARA, składającej się z członów połączonych przegubami. Pierwszy człon jest osadzony na kolumnie za pomocą połączenia suwliwego o osi pionowej. Drugi jest osadzony na pierwszym za pomocą połączenia obrotowego o osi pionowej i trzeci, połączony z ramieniem robota, jest osadzony na drugim za pomocą połączenia obrotowego o osi pionowej. Rozwiązanie takie ma jednak pewne niedogodności. Trzy ramiona SCARA znajdujące się na wspólnej kolumnie zajmują znaczną objętość. Właściwe z uwagi na położenia portów ustawienie ramion może w pewnych sytuacjach i dla niektórych położeń narzędzi wewnątrz pacjenta spowodować kolizje pomiędzy ramionami. Dodatkowo, pionowe połączenia suwliwe wymagają bądź odciążenia, bądź dodatkowego napędu, co komplikuje konstrukcję i stwarza niedogodności w trakcie eksploatacji manipulatora.In the known solutions with the above structure, a system consisting of a vertical column on which three arms are placed is used. Each arm is mounted on a SCARA type mechanical structure, consisting of members connected by joints. The first member is mounted on the column by means of a sliding connection with a vertical axis. The second is seated on the first with a vertical axis pivot, and the third, connected to a robot arm, is seated on the second with a vertical pivot. However, this solution has some disadvantages. The three SCARA arms on a common column occupy a considerable volume. Correct arm positioning due to port positions may, in certain situations and for some instrument positions inside the patient, result in collisions between the arms. In addition, vertical sliding connections require either relief or an additional drive, which complicates the design and creates inconvenience during the manipulator operation.

Ponadto znany jest, na przykład z japońskiego opisu patentowego o numerze JP 821204, manipulator medyczny zawierający poziomą belkę zamocowaną suwliwie w ustawionej poziomo prowadnicy liniowej. Do poziomej belki zamocowany jest człon z osią obrotu usytuowaną pod kątem z osią prowadnicy liniowej. Kolejny człon manipulatora łączy się z poprzednim za pomocą połączenia obrotowego.Moreover, it is known, for example from Japanese patent specification JP 821204, for a medical manipulator comprising a horizontal beam slidably mounted in a horizontally oriented linear guide. A member with the axis of rotation at an angle with the axis of the linear guide is attached to the horizontal beam. Another member of the manipulator is connected to the previous one by means of a swivel connection.

Dodatkowo w robotach kardiochirurgicznych występuje konieczność napędu ruchu liniowego, co związane jest z przemieszczaniem kamery i narzędzi chirurgicznych wewnątrz ciała pacjenta. W większoś ci konstrukcji urzą dzenie takie posiada podstaw ę z zamocowaną do niej prowadnicą , na której usytuowany jest przesuwnie ruchomy wózek. Do wózka zamocowane są inne elementy, które mają się przemieszczać. Napęd wózka odbywa się za pomocą znanych środków, przykładowo układu koło zębate - zębatka lub śruba - nakrętka. W opisanej powyżej konstrukcji wielkość przemieszczenia wózka jest zawsze mniejsza niż długość prowadnicy. W niektórych jednak sytuacjach występuje konieczność zapewnienia ruchu liniowego o znacznej długości, co wymaga zastosowania stosunkowo długich prowadnic. W przypadku manipulatorów kardiochirurgicznych długie prowadnice są niewskazane, gdyż ograniczają one możliwości manewrowe urządzenia. Znane są również układy teleskopowe, składające się z kilku szeregowo połączonych napędów liniowych napędzanych wspólnie. Wadą takich układów teleskopowych jest jednak to, że długość obszaru zajmowanego przez napęd jest co najmniej taka jak długość pojedynczej prowadnicy i wzrasta wraz z przemieszczeniem o wielkość skoku napędu.Additionally, in cardiac surgery robots there is a necessity to drive a linear motion, which is related to the movement of the camera and surgical instruments inside the patient's body. In most constructions such a device has a base with a guide attached thereto on which a movable carriage is disposed. There are other items attached to the cart to be moved. The carriage is driven by known means, for example a gear-rack or bolt-nut system. In the structure described above, the amount of carriage displacement is always less than the length of the guide. In some situations, however, it is necessary to provide a linear movement of considerable length, which requires the use of relatively long guides. In the case of cardiac surgical manipulators, long guides are not recommended because they limit the maneuverability of the device. Telescopic systems are also known, consisting of several linear drives connected in series, driven jointly. A disadvantage of such telescopic systems, however, is that the length of the area occupied by the drive is at least as long as the length of a single guide and increases with displacement by the amount of the stroke of the drive.

Manipulator według wynalazku mający postać co najmniej jednego ramienia posadowionego na podstawie za pomocą struktury mechanicznej o trzech stopniach swobody, a poszczególne człony tej struktury mechanicznej połączone są ze sobą za pośrednictwem przegubów, charakteryzuje się tym, że struktura mechaniczna mocująca ramię manipulatora ma pierwszy człon w postaci belki zamocowanej suwliwie w prowadnicy liniowej o osi wzdłużnej nachylonej do poziomu pod kątem zawierającym się w przedziale od 0° do 20°. Drugi człon struktury mechanicznej osadzony jest na belce za pośrednictwemThe manipulator according to the invention having the form of at least one arm mounted on a base by a mechanical structure with three degrees of freedom, and the individual members of this mechanical structure connected to each other by means of articulations, characterized in that the mechanical structure supporting the manipulator arm has the first member in the form of a beam slidably mounted in a linear guide with a longitudinal axis inclined to the horizontal at an angle ranging from 0 ° to 20 °. The second member of the mechanical structure is mounted on the beam via

PL 208 988 B1 połączenia obrotowego o osi obrotu nachylonej do osi wzdłużnej prowadnicy liniowej pod kątem zawierającym się w przedziale od 15° do 75°, natomiast trzeci człon struktury mechanicznej osadzony jest na drugim członie za pośrednictwem połączenia obrotowego o osi obrotu nachylonej do osi pierwszego połączenia obrotowego pod kątem zawierającym się w przedziale od 45° do 90°. Ponadto punkt przecięcia osi obrotu połączeń obrotowych struktury mechanicznej podtrzymującej ramię znajduje się w rejonie ś rodka ciężkoś ci ramienia, korzystnie znajduje się w ś rodku ciężkoś ci ramienia.A pivot joint with an axis of rotation inclined to the longitudinal axis of the linear guide at an angle ranging from 15 ° to 75 °, while the third member of the mechanical structure is mounted on the second member via a pivot connection with a rotation axis inclined to the axis of the first connection rotating at an angle ranging from 45 ° to 90 °. Furthermore, the point of intersection of the axis of rotation of the pivot joints of the mechanical structure supporting the arm is in the region of the center of gravity of the arm, preferably at the center of gravity of the arm.

W korzystnym wykonaniu manipulator ma postać trzech ramion posadowionych na trzech strukturach mechanicznych usytuowanych na wspólnej podstawie. Wówczas manipulator może być wykorzystywany jako robot, przykładowo kardiochirurgiczny, do wykonywania małoinwazyjnych operacji serca.In a preferred embodiment, the manipulator has the form of three arms mounted on three mechanical structures arranged on a common base. Then the manipulator can be used as a robot, for example in cardiac surgery, to perform minimally invasive cardiac operations.

Wówczas korzystnym jest, gdy wzdłużne osie trzech prowadnic liniowych struktur mechanicznych podtrzymujących ramiona manipulatora są zasadniczo równoległe, przez co manipulator jest ma zwartą konstrukcję.It is then advantageous if the longitudinal axes of the three linear guides of the mechanical structures supporting the manipulator arms are substantially parallel, whereby the manipulator is compact.

W najkorzystniejszym wykonaniu w strukturze mechanicznej podtrzymuj ą cej ramię oś wzdł u ż na prowadnicy liniowej usytuowana jest w płaszczyźnie poziomej, oś obrotu pierwszego połączenia obrotowego nachylona jest do osi wzdłużnej prowadnicy pod kątem wynoszącym 45°, natomiast oś obrotu drugiego połączenia obrotowego nachylona jest do osi pierwszego połączenia obrotowego pod katem wynoszącym 90°.In the most preferred embodiment, in the mechanical structure supporting the arm, the longitudinal axis on the linear guide is positioned in the horizontal plane, the axis of rotation of the first pivot joint is inclined to the longitudinal axis of the guide at an angle of 45 °, and the axis of rotation of the second pivot to the axis of the first pivot at an angle of 90 °.

W celu ograniczenia kubatury manipulatora koniec jego ramienia wyposaż ony jest w urzą dzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego, które ma postać wspornika pośredniego z osadzoną na nim przesuwnie wzdłużną prowadnicą posiadającą dwa zasadniczo równoległe tory jezdne. Pierwszy tor jezdny przeznaczony jest do liniowego ruchu prowadnicy względem wspornika pośredniego przy wykorzystaniu znanych środków napędowych, zaś na drugim torze jezdnym osadzony jest ruchomy wózek do łączenia z dalszymi elementami manipulatora, takimi jak kamera albo zespół napędowy narzędzi chirurgicznych. Ruchomy wózek sprzężony jest ze wspornikiem pośrednim z wykorzystaniem co najmniej jednego cięgna przewiniętego przez co najmniej dwie rolki zwrotne zlokalizowane w rejonie każdego końca wzdłużnej prowadnicy.In order to limit the cubic capacity of the manipulator, the end of its arm is equipped with a device for transmitting the linear motion drive, which is in the form of an intermediate support with a slidably longitudinal guide having two substantially parallel tracks. The first carriageway is designed for linear movement of the guide with respect to the intermediate bracket using known drive means, and a movable carriage is mounted on the second carriageway for connection to further manipulator elements, such as a camera or surgical instrument drive unit. The movable carriage is coupled to the intermediate bracket by at least one link wound by at least two deflection rollers located at each end of the longitudinal guide.

W takim wykonaniu korzystnym jest, gdy prowadnica ma postać listwy, posiadają cej w rejonie swojego każdego końca po jednej ułożyskowanej rolce, przy czym osie obrotu rolek są prostopadłe do kierunku ruchu wózka, natomiast po dwóch przeciwnych, płaskich stronach listwy zlokalizowane są tory jezdne.In such an embodiment, it is advantageous if the guide is in the form of a bar, having one bearing roller in the region of its each end, the axes of rotation of the rollers perpendicular to the direction of movement of the trolley, while the tracks are located on two opposite, flat sides of the bar.

W najprostszym wykonaniu cięgno ma postać taśmy, korzystnie mającej dwa odcinki, z których każdy opasa jedną rolkę zwrotną, a końce każdego z odcinków taśmy zamocowane są do ruchomego wózka oraz wspornika pośredniego.In the simplest embodiment, the tendon is in the form of a belt, preferably having two sections, each wrapping one deflection roller, and the ends of each section of the belt are attached to a movable carriage and an intermediate support.

Manipulator według wynalazku zapewnia możliwość skutecznego i prostego manewrowania ramionami. W wykonaniu, w którym manipulator posiada trzy ramiona osadzone na wspólnej podstawie, każde ramię jest mocowane w sposób analogiczny. Na podstawie znajduje się prowadnica liniowa z belką usytuowaną poziomo. Przesuwająca się w niej belka jest pierwszym członem systemu mocowania. Drugi człon jest zamocowany obrotowo względem belki, a trzeci człon jest zamontowany na drugim również za pomocą połączenia obrotowego. Przemieszczenie na pierwszym stopniu swobody pozwala ustawić ramię w kierunku w poprzek stołu operacyjnego, na drugim wzdłuż stołu, a na trzecim w kierunku pionowym. Położenia osi obrotu drugiego i trzeciego połączenia są tak dobrane, by ich punkt przecięcia znajdował się możliwie blisko środka ciężkości ramienia. Spełnienie tego warunku powoduje, że układ jest statycznie zrównoważony i chirurg może ustawiać ramię robota w sposób wygodny i bez użycia dużych sił, a jednocześnie eliminuje się konieczność stosowania przeciwciężarów dla utrzymania stateczności manipulatora. Dodatkowo zaproponowany system mocowania, zwłaszcza przy równoległych osiach prowadnic liniowych, jest bardzo kompaktowy i nie zajmuje wiele miejsca, a równocześnie wyklucza możliwość kolizji pomiędzy poszczególnymi ramionami. Poza tym każde ramię manipulatora może być wyposażone w urządzenie do przenoszenia napędu liniowego, w którym jego długość jest równa długości prowadnicy i jest w przybliżeniu dwa razy mniejsza niż zakres przemieszczenia napędu.The manipulator according to the invention allows for efficient and simple maneuvering of the arms. In the embodiment in which the manipulator has three arms mounted on a common base, each arm is attached in an analogous manner. On the base there is a linear guide with a horizontal beam. The moving beam is the first member of the fastening system. The second member is rotatably mounted with respect to the beam and the third member is also rotatably mounted on the second member. The displacement on the first degree of freedom allows you to position the arm across the operating table, on the second along the table, and on the third in the vertical direction. The positions of the axes of rotation of the second and third joints are selected such that their intersection point is as close as possible to the center of gravity of the arm. If this condition is met, the system is statically balanced and the surgeon can position the robot arm comfortably and without the use of large forces, while eliminating the need for counterweights to maintain the manipulator's stability. Additionally, the proposed fastening system, especially with parallel axes of linear guides, is very compact and does not take up much space, and at the same time excludes the possibility of collisions between individual arms. In addition, each manipulator arm may be equipped with a linear drive transmission device in which its length is equal to the length of the guide and is approximately two times smaller than the range of displacement of the drive.

Manipulator według wynalazku przedstawiony został w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ilustruje manipulator jednoramienny w widoku perspektywicznym z boku, fig. 2 - manipulator wyposażony w trzy ramiona w częściowym widoku perspektywicznym, zaś fig. 3 - urządzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego w widoku z boku.The manipulator according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a one-armed manipulator in perspective side view, fig. 2 shows a three-arm manipulator in a partial perspective view, and fig. 3 shows a linear motion transmission device. in side view.

Manipulator 1 przedstawiony na fig. 1 posiada podstawę 2, na której w prowadnicy liniowej 3 w postaci obejmy usytuowana jest przesuwnie belka 4, będąca pierwszym członem systemu mocowaniaThe manipulator 1 shown in Fig. 1 has a base 2 on which a beam 4, which is the first member of the fastening system, is slidably positioned in the linear guide 3 in the form of a clamp.

PL 208 988 B1 ramienia 5. Prowadnica liniowa 3 ma poziomą oś wzdłużną 0, która jest pierwszą osią przesuwu mechanicznej struktury podtrzymującej ramię 5 manipulatora 1. Położenie belki 4 w obejmie 3 ustalane jest za pomocą zacisku 6. W rejonie swojego jednego końca belka 4 posiada zamocowany za pomocą połączenia obrotowego drugi człon 7 systemu mocowania, przy czym oś obrotu 0' jest nachylona do osi wzdłużnej 0 obejmy 3 pod kątem wynoszącym 45°. Trzeci człon 8 systemu mocowania, związany z ramieniem 5, zamocowany jest na drugim członie 7 za pomocą połączenia obrotowego, o osi obrotu 0 usytuowanej prostopadle do osi obrotu 0' pierwszego połączenia obrotowego. Położenia osi obrotu 01 i 01 są tak dobrane, że punkt ich przecięcia znajduje się w rejonie środka ciężkości ramienia 5. W rejonie swojego końca ramię 5 posiada urządzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego 9, które zamocowane jest do ramienia za pomocą wspornika pośredniego 10. Urządzenie 9 przeznaczone jest do przenoszenia liniowego ruchu przykładowo kamery lub narzędzi chirurgicznych. Manipulator przedstawiony na fig. 1 może być wykorzystywany przykładowo w endoskopii. Na fig. 2 przedstawiono manipulator, który ma postać trzech ramion posadowionych za pośrednictwem trzech jednakowych struktur mechanicznych na wspólnej podstawie 2. Na fig. 2 widoczne są trzy belki 4 osadzone suwliwie w obejmach 3 o osiach wzdłużnych 0 usytuowanych zasadniczo równolegle. Do belek 4 zamocowane są struktury mechaniczne podtrzymujące ramiona 5, o konstrukcji identycznej jak przedstawiono na fig. 1. Manipulator o takiej konstrukcji jest wykorzystywany w operacjach kardiochirurgicznych, przy czym jedno ramię służy do przenoszenia kamery, zaś dwa pozostałe do przenoszenia i manewrowania narzędziami chirurgicznymi. Fig. 3 przedstawia urządzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego 9 w widoku z boku. Na wsporniku pośrednim 10 łączącym urządzenie 9 z ramieniem 5 osadzona jest przesuwnie wzdłużna prowadnica 11 w postaci listwy o długości L posiadająca dwa zasadniczo równoległe tory jezdne 12 i 13, usytuowane po przeciwnych stronach prowadnicy 11. Pierwszy tor jezdny 12 przeznaczony jest do liniowego ruchu prowadnicy 11 względem wspornika pośredniego 10 przy wykorzystaniu znanych środków napędowych, zaś na drugim torze jezdnym 13 osadzony jest ruchomy wózek 14, przeznaczony do osadzania dalszych elementów manipulatora, na których zamocowane będą na przykład kamera albo zespoły napędowe narzędzi chirurgicznych. Ruchomy wózek 14 sprzężony jest ze wspornikiem pośrednim 10 z wykorzystaniem dwóch odcinków taśmy 15. Każdy z odcinków taśmy 15 zamocowany jest do ruchomego wózka 14 oraz wspornika pośredniego 10 i opasa po jednej rolce 16, które ułoży skowane są w rejonach końców prowadnicy 11. Osie obrotu p rolek są prostopadłe do kierunku ruchu wózka 14.PL 208 988 B1 of arm 5. The linear guide 3 has a horizontal longitudinal axis 0, which is the first axis of travel of the mechanical structure supporting the arm 5 of the manipulator 1. The position of the beam 4 in the bracket 3 is fixed by means of a clamp 6. In the region of its one end, the beam 4 has a second member 7 of the fastening system fixed by pivoting, the rotation axis 0 'inclined to the longitudinal axis 0 of the clamp 3 at an angle of 45 °. The third member 8 of the fastening system associated with the arm 5 is fixed on the second member 7 by means of a pivot connection, the axis of rotation 0 being perpendicular to the pivot axis 0 'of the first pivot connection. The positions of the rotation axes 01 and 01 are selected so that their intersection point is in the region of the center of gravity of the arm 5. In the region of its end, the arm 5 has a device for transmitting linear motion 9, which is attached to the arm by means of an intermediate bracket 10. The device 9 is designed to carry linear movement of for example a camera or surgical instruments. The manipulator shown in Fig. 1 can be used, for example, in endoscopy. Fig. 2 shows a manipulator which is in the form of three arms mounted by means of three identical mechanical structures on a common base 2. Fig. 2 shows three beams 4 slidably mounted in clamps 3 with longitudinal axes 0 arranged substantially parallel. Attached to the beams 4 are mechanical structures supporting the arms 5, of a construction identical to that shown in Fig. 1. A manipulator of this design is used in cardiosurgical operations, with one arm carrying the camera and the other two carrying and maneuvering the surgical instruments. Fig. 3 is a side view of the linear motion transmission device 9. On the intermediate support 10 connecting the device 9 with the arm 5, a longitudinal guide 11 in the form of a L-length bar is slidably mounted, having two substantially parallel runways 12 and 13, located on opposite sides of the guide 11. The first runway 12 is intended for the linear movement of the guide 11 relative to the intermediate support 10 using known drive means, and a movable carriage 14 is mounted on the second carriageway 13, intended for mounting further elements of the manipulator, on which, for example, a camera or driving units for surgical instruments will be mounted. The mobile carriage 14 is coupled to the intermediate bracket 10 by means of two sections of the belt 15. Each section of the belt 15 is attached to the mobile carriage 14 and the intermediate support 10 and a belt with one roller 16, which is positioned in the areas of the ends of the guide 11. Axes of rotation p of the rollers are perpendicular to the direction of movement of the carriage 14.

Claims (8)

1. Manipulator medyczny, mający postać co najmniej jednego ramienia posadowionego na podstawie za pomocą struktury mechanicznej o trzech stopniach swobody, a poszczególne człony tej struktury mechanicznej połączone są ze sobą za pośrednictwem przegubów, znamienny tym, że struktura mechaniczna mocująca ramię (5) manipulatora (1) ma pierwszy człon w postaci belki (4) zamocowanej suwliwie w prowadnicy liniowej (3) o osi wzdłużnej (0) nachylonej do poziomu pod kątem zawierającym się w przedziale od 0° do 20°, zaś drugi człon (7) struktury mechanicznej osadzony jest na belce (4) za pośrednictwem połączenia obrotowego o osi obrotu nachylonej do osi wzdłużnej (0) prowadnicy liniowej (3) pod kątem zawierającym się w przedziale od 15° do 75°, natomiast trzeci człon (8) struktury mechanicznej osadzony jest na drugim członie (7) za pośrednictwem połączenia obrotowego o osi obrotu (0'') nachylonej do osi (0) pierwszego połączenia obrotowego pod kątem zawierającym się w przedziale od 45° do 90°, a punkt przecięcia osi obrotu (0, 0D połączeń obrotowych struktury mechanicznej podtrzymującej ramię (5) znajduje się w rejonie środka ciężkości ramienia (5), korzystnie znajduje się w środku ciężkości ramienia (5).1. A medical manipulator consisting of at least one arm mounted on a base by a mechanical structure with three degrees of freedom, and the individual members of this mechanical structure are connected to each other by means of joints, characterized in that the mechanical structure supporting the arm (5) of the manipulator ( 1) has a first member in the form of a beam (4) slidably mounted in a linear guide (3) with a longitudinal axis (0) inclined horizontally at an angle ranging from 0 ° to 20 °, and the second member (7) of the mechanical structure is seated it is on the beam (4) via a pivot connection with the axis of rotation inclined to the longitudinal axis (0) of the linear guide (3) at an angle ranging from 15 ° to 75 °, while the third member (8) of the mechanical structure is seated on the other the link (7) by means of a pivotal connection with a pivot axis (0 '') inclined to the axis (0) of the first pivot connection at an angle ranging from 45 ° to 90 °, and the point of intersection of the axis of rotation (0.0D) of the pivot joints of the mechanical structure supporting the arm (5) is in the region of the center of gravity of the arm (5), preferably it is at the center of gravity of the arm (5). 2. Manipulator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma postać trzech ramion (5) posadowionych na trzech strukturach mechanicznych usytuowanych na wspólnej podstawie (2).2. The manipulator according to claim A method according to claim 1, characterized in that it is in the form of three arms (5) mounted on three mechanical structures arranged on a common base (2). 3. Manipulator według zastrz. 2, znamienny tym, że wzdłużne osie (0) trzech prowadnic liniowych (3) struktur mechanicznych podtrzymujących ramiona (5) manipulatora (1) są zasadniczo równoległe.3. The manipulator according to claim The method of claim 2, characterized in that the longitudinal axes (0) of the three linear guides (3) of the mechanical structures supporting the arms (5) of the manipulator (1) are substantially parallel. 4. Manipulator według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że w strukturze mechanicznej podtrzymującej ramię (5) oś wzdłużna (0) prowadnicy liniowej (3) usytuowana jest w płaszczyźnie poziomej, a oś obrotu (0) pierwszego połączenia obrotowego nachylona jest do osi wzdłużnej (0)4. The manipulator according to claim 3. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that in the mechanical structure supporting the arm (5) the longitudinal axis (0) of the linear guide (3) is situated in a horizontal plane, and the rotation axis (0) of the first pivotal connection is inclined to the longitudinal axis ( 0) PL 208 988 B1 prowadnicy (3) pod kątem wynoszącym 45°, natomiast oś obrotu (0) drugiego połączenia obrotowego nachylona jest są do osi (0) pierwszego połączenia obrotowego pod kątem wynoszącym 90°.The guide (3) has an angle of 45 °, and the axis of rotation (0) of the second pivot connection is inclined to the axis (0) of the first pivot connection by an angle of 90 °. 5. Manipulator według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że koniec ramienia (5) manipulatora (1) wyposażony jest w urządzenie do przenoszenia napędu ruchu liniowego (9), mające postać wspornika pośredniego (10), na którym osadzona jest przesuwnie wzdłużna prowadnica (11) o długości (L) posiadająca dwa zasadniczo równoległe tory jezdne (12, 13), usytuowane korzystnie po przeciwnych stronach prowadnicy (11), przy czym pierwszy tor jezdny (12) przeznaczony jest do liniowego ruchu prowadnicy (11) względem wspornika pośredniego (10) przy wykorzystaniu znanych środków napędowych, zaś na drugim torze jezdnym (13) osadzony jest ruchomy wózek (14), do łączenia z dalszymi elementami manipulatora (1), takimi jak kamera albo zespół napędowy narzędzi chirurgicznych, który to ruchomy wózek (14) sprzężony jest ze wspornikiem pośrednim (10) z wykorzystaniem co najmniej jednego cięgna (15) przewiniętego przez co najmniej dwie rolki zwrotne (16) zlokalizowane w rejonie każdego końca wzdłużnej prowadnicy (11).5. The manipulator according to claim 1 1, 2 or 3, characterized in that the end of the arm (5) of the manipulator (1) is equipped with a device for transmitting the linear motion drive (9) in the form of an intermediate bracket (10) on which a longitudinal guide (11) is slidably mounted. ) of length (L) having two substantially parallel running tracks (12, 13), preferably located on opposite sides of the guide (11), the first guide rail (12) for linear movement of the guide (11) with respect to the intermediate bracket (10) ) using known drive means, and a movable carriage (14) is mounted on the second carriageway (13) for connection to further manipulator elements (1), such as a camera or surgical instrument drive unit, the movable carriage (14) coupled to it is with an intermediate support (10) using at least one tie rod (15) wrapped by at least two deflection rollers (16) located at each end of the longitudinal guide (11). 6. Manipulator według zastrz. 5, znamienny tym, że prowadnica (11) ma postać listwy, posiadającej w rejonie swojego każdego końca po jednej ułoży skowanej rolce (16), przy czym osie obrotu (p) rolek (16) są prostopadłe do kierunku ruchu wózka (14), natomiast po dwóch przeciwnych, płaskich stronach listwy zlokalizowane są tory jezdne (12, 13).6. The manipulator according to claim 1 5. The rail according to claim 5, characterized in that the guide (11) is in the form of a strip having, in the region of its each end, one stepped roller (16), the axes of rotation (p) of the rollers (16) being perpendicular to the direction of movement of the carriage (14), on the other hand, on the two opposite, flat sides of the slat, there are tracks (12, 13). 7. Manipulator według zastrz. 5, znamienny tym, że cięgno (15) ma postać taśmy.7. The manipulator according to claim 1 The method of claim 5, characterized in that the tie rod (15) is in the form of a strip. 8. Manipulator według zastrz. 7, znamienny tym, że cięgno (15) składa się z dwóch elementów taśmy, z których każdy opasa jedną rolkę (16), a końce każdego z elementów taśmy zamocowane są do ruchomego wózka (14) oraz wspornika pośredniego (10).8. The manipulator according to claim 1 The method according to claim 7, characterized in that the tie rod (15) consists of two strip elements, each of which wraps one roller (16), and the ends of each of the strip elements are attached to a movable carriage (14) and an intermediate support (10).
PL363247A 2003-11-03 2003-11-03 Manipulator, particularly for medical purposes PL208988B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL363247A PL208988B1 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Manipulator, particularly for medical purposes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL363247A PL208988B1 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Manipulator, particularly for medical purposes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL363247A1 PL363247A1 (en) 2005-05-16
PL208988B1 true PL208988B1 (en) 2011-07-29

Family

ID=35396089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL363247A PL208988B1 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Manipulator, particularly for medical purposes

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL208988B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106426075A (en) * 2016-11-22 2017-02-22 张淑凌 Medical sterile clamping equipment
CN106551725A (en) * 2016-11-24 2017-04-05 张红 Armarium clamp device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106426075A (en) * 2016-11-22 2017-02-22 张淑凌 Medical sterile clamping equipment
CN106426075B (en) * 2016-11-22 2018-08-21 张淑凌 Medical sterile clamping equipment
CN106551725A (en) * 2016-11-24 2017-04-05 张红 Armarium clamp device

Also Published As

Publication number Publication date
PL363247A1 (en) 2005-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2388029B1 (en) ROBOTIC SYSTEM FOR LAPAROSCOPIC SURGERY.
CA2498922C (en) Articulated surgical instrument for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity
US7108688B2 (en) Remote center positioner
US8998797B2 (en) Surgical system
Vischer et al. Argos: A novel 3-DoF parallel wrist mechanism
US5817084A (en) Remote center positioning device with flexible drive
US6997866B2 (en) Devices for positioning implements about fixed points
KR20140110620A (en) surgical robot system and operating method thereof
US20060225529A1 (en) Surgical holding device
CN101027010A (en) Offset remote center manipulator
KR20140058279A (en) Surgical instrument, supporting device, and surgical robot system adopting the same
CA2482160A1 (en) Manipulator for an instrument for minimally invasive surgery, and such an instrument
PL237444B1 (en) Hybrid robot
CN109381263B (en) Robotic surgical system
WO2021145792A1 (en) Combined manipulator for robotic surgical system
CN114521967A (en) Mechanical arm and medical trolley
PL208988B1 (en) Manipulator, particularly for medical purposes
CN117338431A (en) External arm for hole-reducing operation and operation robot
US4772175A (en) Space station erectable manipulator placement system
JP2003052716A (en) Medical manipulator system
US11116600B2 (en) Medical arm assembly
KR20230002994A (en) surgical robot system
EP1052071A2 (en) High-speed industrial handler
CN218305109U (en) Telecentric fixed mechanism, manipulator and surgical robot