DE102011004370A1

DE102011004370A1 - Articulated arm with locking mechanism

Info

Publication number: DE102011004370A1
Application number: DE102011004370A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Demetris Cherouvim; Johannes Reinschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23
Also published as: WO2012110317A3; WO2012110317A2

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein Gelenkarm mit mindestens einer Antriebseinheit, die in einem aktiven Zustand den Gelenkarm positionieren kann aber in einem passiven Zustand manuell zurückstellbar ist. Insbesondere ist der Antrieb durch manuelle Krafteinwirkung auf ein vom Gelenkarm gehaltenes Instrument bewegbar, was ein entscheidender Sicherheitsaspekt ist. Mittels eines Feststellmechanismus kann der Gelenkarm arretiert und gegen versehentliche Bewegung gesichert werden. Der Gelenkarm ist in einem programmierbaren Positionierroboter einsetzbar.The device according to the invention is an articulated arm with at least one drive unit which can position the articulated arm in an active state but can be reset manually in a passive state. In particular, the drive can be moved by applying manual force to an instrument held by the articulated arm, which is a crucial safety aspect. The articulated arm can be locked and secured against accidental movement by means of a locking mechanism. The articulated arm can be used in a programmable positioning robot.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gelenkarm zur Halterung von chirurgischen Instrumenten. Daneben wird ein Positionierroboter mit einem erfindungsgemäßen Gelenkarm angegeben.The present invention relates to an articulated arm for holding surgical instruments. In addition, a positioning robot is specified with an articulated arm according to the invention.

Im Bereich der Chirurgie-Assistenzsysteme, z. B. in der klassischen, nicht-minimalinvasiven Chirurgie im Bauch- oder Brustkorbraum, wird vermehrt darauf abgezielt medizinisches Personal durch technische Hilfssysteme zu ersetzen, wo es aufgrund von Konzentrationsschwächen oder Ermüdungserscheinungen eines Menschen zu Störungen und Komplikationen eines chirurgischen Eingriffs kommen kann. Ein Beispiel dafür ist die Halterung von Wundhaken, die so in den Operationszugang eingesetzt werden, dass dieser offen gehalten wird. Auch andere chirurgische Instrumente, die während der Operation in einer festen Position gehalten werden müssen, werden vorzugsweise von mechanischen Haltern und nicht von medizinischem Hilfspersonal gehalten.In the field of surgery assistance systems, z. As in the classic, non-minimally invasive surgery in the abdominal or thorax, is increasingly targeted to replace medical staff with technical support systems, where it may come due to lack of concentration or fatigue of a person to disorders and complications of surgery. An example of this is the mounting of retractors, which are inserted into the operation access that this is held open. Other surgical instruments, which must be held in a fixed position during the operation, are preferably held by mechanical operators and not by medical assistants.

Bisher bekannte Haltesysteme beschränken sich auf mechanische Halter verschiedener Ausführungsformen, z. B. Gestänge und Platten mit einfachen mechanischen Klemmen und Gelenken, sowie Gelenkstangen mit arretierbaren Gelenken. Beispielsweise werden die Gelenke auch durch Druckluft arretiert. Für den Einsatz dieser mechanischen Halter muss der Anwender diese mit zwei Händen bedienen. Die Bedienung mit zwei Händen ist sowohl zur Positionierung der Wundhaken oder Instrumente nötig als auch zur Arretierung der Gelenke, z. B. durch Schrauben oder die Betätigung von Druckluftknöpfen. Die schlechte Bedienbarkeit schränkt die Anwendung besonders für chirurgische Eingriffe ein. Besonders nachteilig ist, dass zur Bedienung verschiedener Haltevorrichtungen wiederum Hilfspersonal benötigt wird.Previously known holding systems are limited to mechanical holders of various embodiments, for. B. linkage and plates with simple mechanical clamps and joints, as well as hinged rods with lockable joints. For example, the joints are locked by compressed air. For the use of these mechanical holders, the user must operate them with two hands. The operation with two hands is necessary both for positioning of the retractors or instruments as well as for locking the joints, z. B. by screws or the operation of pneumatic knobs. The poor operability limits the application especially for surgical procedures. A particular disadvantage is that in turn auxiliary personnel is required to operate various fixtures.

Bisher in der Chirurgie eingesetzte Gelenkarme und Halterungen für chirurgische Instrumente, insbesondere Wundhaken, müssen vom Anwender manuell positioniert werden. Um eine Positionierung automatisch vorzunehmen, kann für industrielle Anwendungen auf Industrieroboter zurückgegriffen werden, nicht aber für den Einsatz in der Chirurgie. Diese Industrieroboter können von einem Anwender ferngesteuert oder fest programmiert sein. Dabei werden für die Bewegung von Gelenkarmen jedoch Antriebe eingesetzt, die ein hohes Drehmoment aufbringen können. Entweder werden Motoren mit hohem Drehmoment und kleinen Getrieben oder Motoren mit geringem Drehmoment und einem Getriebe zur Erzeugung eines höheren Drehmoments eingesetzt. In beiden Fällen ist der Antrieb dazu geeignet, relativ hohe Kräfte aufzubringen und den Roboterarm auch über Widerstände hinweg zu bewegen. Derartige Industrieroboter können daher nicht in der Chirurgie eingesetzt werden, da diese ein zu hohes Sicherheitsrisiko darstellen.Previously used in surgery articulated arms and holders for surgical instruments, in particular retractors, must be manually positioned by the user. In order to carry out a positioning automatically, industrial robots can be used for industrial applications, but not for use in surgery. These industrial robots may be remotely controlled or permanently programmed by a user. However, drives are used for the movement of articulated arms, which can muster a high torque. Either high torque motors and small gears or low torque motors and a gearbox are used to produce higher torque. In both cases, the drive is adapted to apply relatively high forces and to move the robot arm across resistances. Therefore, such industrial robots can not be used in surgery because they represent too high a security risk.

Aufgabe ist es einen robotergeführten Gelenkarm anzugeben, der für den Einsatz als Halterung bei chirurgischen Eingriffen kein Sicherheitsrisiko bedeutet.The task is to specify a robot-guided articulated arm that does not pose a safety risk for use as a support during surgical procedures.

Die Aufgabe ist durch einen Gelenkarm gemäß dem Patentanspruch 1 sowie durch einen Positionierroboter gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by an articulated arm according to the patent claim 1 and by a positioning robot according to the patent claim 9. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Gelenkarm dient insbesondere zur Halterung von chirurgischen Instrumenten. Der Gelenkarm weist mindestens ein Gelenk zwischen zwei Gelenkarmabschnitten auf. Des Weiteren weist der Gelenkarm mindestens eine Antriebseinheit sowie mindestens einen Feststellmechanismus auf. Die Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein Drehmoment aufzubringen vermag, das für die Bewegung des Gelenkarms gerade ausreichend ist. Die Ausgestaltung des Gelenkarmantriebs mit einem Antrieb, der nur eine geringe Kraft ausüben kann, ist ein entscheidender Sicherheitsaspekt für den Einsatz des Gelenkarms in der Chirurgie. Der Antrieb mit geringem Drehmoment hat den Vorteil, dass bei falscher Bewegung des Gelenkarmes ein geringer Widerstand ausreicht diesen zu stoppen oder zurück zu bewegen. Der Feststellmechanismus gewährleistet dann eine ausreichende Stabilität im arretierten Zustand des Gelenkarms.The articulated arm according to the invention is used in particular for holding surgical instruments. The articulated arm has at least one joint between two Gelenkarmabschnitten. Furthermore, the articulated arm has at least one drive unit and at least one locking mechanism. The drive unit is characterized in that it can apply a torque which is just sufficient for the movement of the articulated arm. The design of the articulated arm drive with a drive that can exert only a small force, is a crucial safety aspect for the use of the articulated arm in surgery. The drive with low torque has the advantage that in case of incorrect movement of the articulated arm, a low resistance sufficient to stop or move back. The locking mechanism then ensures sufficient stability in the locked state of the articulated arm.

Derartige Gelenkarme können beliebig viele Gelenke umfassen. Die Ausgestaltung mit nur zwei Drehgelenken und einem Kugelgelenk ist jedoch von großem Vorteil für eine einfache Handhabung, da die Bewegungsfreiheitsgrade minimiert sind. Die ersten beiden Gelenke sind vorzugsweise Drehgelenke, die eine Bewegung der ersten beiden Gelenkarmabschnitte in einer horizontalen Ebene parallel zum Ablagetisch erlauben.Such articulated arms can comprise any number of joints. However, the design with only two hinges and a ball joint is of great advantage for easy handling, since the degrees of freedom of movement are minimized. The first two joints are preferably hinges which allow movement of the first two Gelenkarmabschnitte in a horizontal plane parallel to the tray table.

Besonders vorteilhaft ist es dementsprechend den Gelenkarm nur für eine zweidimensionale Bewegung auszugestalten, d. h. das ein erster und zweiter Gelenkarmabschnitt über ein Drehgelenk an einem zentralen Mast und beide Gelenkarmabschnitte über ein weiteres Drehgelenk so miteinander verbunden sind, dass diese beiden Gelenkarmabschnitte in einer Ebene parallel zu dem Operationstisch bewegt werden können. Diese zweidimensionale Bewegung dient zunächst nur zur horizontalen Positionierung in einer vorbestimmten Höhe. Die geringe Anzahl an Gelenken hat den Vorteil, dass die Ansteuerung einfach möglich ist, insbesondere eine sehr präzise Ansteuerung jedes einzelnen Gelenks.Accordingly, it is particularly advantageous to design the articulated arm only for a two-dimensional movement, d. H. a first and second Gelenkarmabschnitt via a hinge to a central mast and both Gelenkarmabschnitte are connected to each other via another hinge so that these two Gelenkarmabschnitte can be moved in a plane parallel to the operating table. This two-dimensional movement initially serves only for horizontal positioning at a predetermined height. The small number of joints has the advantage that the control is easily possible, in particular a very precise control of each joint.

Am Ende des zweiten Gelenkarmabschnitts ist vorteilhafterweise noch ein drittes Gelenk angebracht, welches ein Kugelgelenk zur Bewegung in drei Dimensionen sein kann. An diesem Gelenk ist nur noch ein relativ kurzer Gelenkarmabschnitt angebracht, der insbesondere eine Halterung umfasst über die Instrumente am Gelenkarm montiert werden können oder der dritte Gelenkarmabschnitt selbst stellt einen Wundhaken dar. At the end of the second Gelenkarmabschnitts is advantageously still a third joint attached, which may be a ball joint for movement in three dimensions. At this joint only a relatively short Gelenkarmabschnitt is attached, which in particular comprises a holder can be mounted on the instruments on the articulated arm or the third Gelenkarmabschnitt itself represents a retractor.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebseinheit so ausgestaltet, dass maximal ein Drehmoment von 5 Nm aufgebracht werden kann. Diese Obergrenze der Kraft der Antriebseinheit hat den Vorteil, dass einem Menschen durch den Gelenkarm keine Verletzung zugefügt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the drive unit is designed so that a maximum torque of 5 Nm can be applied. This upper limit of the power of the drive unit has the advantage that a person through the articulated arm no injury can be added.

Neben der elektrisch aktuierten Positionierung eines chirurgischen Instruments durch den Gelenkarm kann der Gelenkarm für die Feinpositionierung auch manuell geführt werden. Dazu ist ein Zustand schaltbar, indem die Gelenke passiv sind, d. h. nicht angetrieben werden, die Arretiermechanismen jedoch noch gelöst also offen sind.In addition to the electrically actuated positioning of a surgical instrument by the articulated arm, the articulated arm for fine positioning can also be performed manually. For this purpose, a state is switchable in that the joints are passive, d. H. are not driven, but the locking mechanisms are still solved so are open.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebseinheit des Gelenkarms so ausgestaltet, dass sie in einem aktiven Zustand den Gelenkarm zur Positionierung bewegen kann, aber in einem passiven Zustand ”back-drivable”, also zurückstellbar ist. D. h. in dem passiven Zustand reicht insbesondere eine manuelle Krafteinwirkung eines menschlichen Anwenders auf den Gelenkarm oder auf ein vom Gelenkarm gehaltenes Instrument aus, diesen entgegen der angetriebenen Bewegung zurückzustellen. Dabei ist der Feststellmechanismus aber nicht aktiv, d. h. der Gelenkarm ist nicht arretiert.In a further advantageous embodiment of the invention, the drive unit of the articulated arm is designed so that it can move the articulated arm for positioning in an active state, but in a passive state "back-drivable", that is restorable. Ie. in the passive state, in particular, a manual application of force by a human user to the articulated arm or to an instrument held by the articulated arm is sufficient to return it against the driven movement. However, the locking mechanism is not active, d. H. The articulated arm is not locked.

Insbesondere ist die Antriebseinheit auch so ausgestaltet, dass selbst in dem aktiven Zustand, in dem der Gelenkarm bewegt wird, dieser manuell zurückstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass zu keiner Zeit der Gelenkarm entgegen des Willens des Anwenders eine Bewegung ausführen kann, die einem Anwender oder einem Patienten gefährlich werden könnte.In particular, the drive unit is also designed so that even in the active state in which the articulated arm is moved, this is manually reset. This has the advantage that at no time, contrary to the will of the user, can the articulated arm make a movement that could be dangerous to a user or a patient.

Der Feststellmechanismus ist insbesondere so ausgestaltet, dass das mindestens eine Gelenk des Gelenkarms in einem arretierten Zustand mindestens unter einer Zugkraft von bis zu 4 Kilogramm festgestellt bleibt. D. h. der Feststellmechanismus muss die Stabilität der Position des Gelenkarms in dem arretierten Zustand gewährleisten, bis zu einer daran angreifenden Zugkraft von 10 Kilogramm. Dies hat den Vorteil, dass der Gelenkarm nicht durch eine zufällige ungewollte Berührung oder durch ein Anstoßen daran aus der eingestellten Position bewegt werden kann.The locking mechanism is in particular designed such that the at least one joint of the articulated arm remains locked in a locked state at least under a tensile force of up to 4 kilograms. Ie. the locking mechanism must ensure the stability of the position of the articulated arm in the locked state, up to a tensile load of 10 kilograms acting thereon. This has the advantage that the articulated arm can not be moved out of the adjusted position by accidental accidental contact or by abutment thereon.

Aufgrund des Einsatzes von Antrieben mit sehr geringer Motorkraft wird also ein Feststellmechanismus an jedem Gelenk umfasst. Die Gelenke werden dadurch zu erfindungsgemäßen Dual-Mode-Joints, die in einen passiven und in einen aktiven Zustand schaltbar sind. Die Schaltung des Arretiermechanismus kann elektromechanisch oder elektropneumatisch aktuiert werden.Due to the use of drives with very low engine power so a locking mechanism is included at each joint. As a result, the joints become dual-mode joints according to the invention, which can be switched to a passive and to an active state. The circuit of the locking mechanism can be actuated electromechanically or electropneumatically.

Die Dual-Mode-Joints, d. h. die Gelenke mit Arretiermechanismus erlauben zwei Zustände: Der passive Zustand ist der arretierte Zustand, in dem der Gelenkarm an einer festen Position gehalten wird. In dem aktiven Zustand sind die Arretiermechanismen der Gelenke gelöst und die Gelenke können bewegt werden. Die Bewegung der Gelenke erfolgt über einen zentralen oder mehrere lokal an den Gelenken angebrachte Antriebe. Alle eingesetzten Antriebe erlauben jedoch eine Rückverfahrbarkeit, d. h. sie sind ”back-drivable”. In diesem Fall sind die verwendeten Antriebe im ausgeschalteten Zustand zurückstellbar. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Antriebe so ausgestaltet sind, dass sie selbst im Betrieb durch einen manuellen Eingriff des Anwenders zurückstellbar sind.The dual-mode joints, d. H. The locking mechanism allows two states: The passive state is the locked state in which the articulated arm is held in a fixed position. In the active state, the locking mechanisms of the joints are released and the joints can be moved. The movement of the joints via a central or more locally attached to the joints drives. However, all drives used allow a Rückverfahrbarkeit, d. H. they are "back-drivable". In this case, the drives used are reset in the off state. It is particularly advantageous if the drives are designed so that they can be reset even during operation by a manual intervention of the user.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Feststellmechanismus des Gelenkarms ein Zahnrad und einen Dorn an einem Verfahrmechanismus auf. Dabei ist das Zahnrad mit einem ersten Gelenkarmabschnitt und der Dorn an dem Verfahrmechanismus mit einem zweiten Gelenkarmabschnitt verbunden. An dem Gelenk können Dorn und Zahnrad ineinander greifen. Dabei ist der Verfahrmechanismus ausgestaltet den Dorn zwischen die Zähne des Zahnrads zu bewegen, und so einen Kraftschluss der beiden Gelenkarmabschnitte zu bewirken. Diese Art des Feststellmechanismus hat den Vorteil besonderer Stabilität.In a further advantageous embodiment of the invention, the locking mechanism of the articulated arm on a gear and a mandrel on a traversing mechanism. In this case, the gear is connected to a first Gelenkarmabschnitt and the mandrel on the traversing mechanism with a second Gelenkarmabschnitt. At the joint mandrel and gear mesh. In this case, the movement mechanism is configured to move the mandrel between the teeth of the gear, and thus to effect a frictional connection of the two Gelenkarmabschnitte. This type of locking mechanism has the advantage of special stability.

In einer alternativen Ausgestaltung des Feststellmechanismus weist dieser eine Bremsfläche und einen Bremsklotz an einem Verfahrmechanismus auf. Dabei kann die Bremsfläche analog zu dem Zahnrad an dem ersten Gelenkarmabschnitt angeordnet sein und der Bremsklotz mit dem Verfahrmechanismus an dem zweiten Gelenkarmabschnitt angeordnet sein. Der Verfahrmechanismus ist dazu ausgestaltet, den Bremsklotz auf die Bremsfläche zuzubewegen und an diese so anzupressen, dass die beschriebene erforderliche Stabilität des Gelenks im arretierten Zustand gewährleistet ist.In an alternative embodiment of the locking mechanism, this has a braking surface and a brake pad on a traversing mechanism. In this case, the braking surface may be arranged analogously to the gear on the first Gelenkarmabschnitt and the brake pad with the traversing mechanism may be arranged on the second Gelenkarmabschnitt. The traversing mechanism is configured to move the brake pad towards the braking surface and to press against it so that the described required stability of the joint is guaranteed in the locked state.

Eine weitere alternative Ausgestaltungsform des Feststellmechanismus umfasst eine Bremsscheibe, die mit dem ersten Gelenkarmabschnitt verbunden ist und eine Bremsscheibe, die über einen Schaft mit dem zweiten Gelenkarmabschnitt verbunden ist. Diese zweite Bremsscheibe kann über einen Verfahrmechanismus auf die erste Bremsscheibe bewegt und an diese angepresst werden, wodurch wiederum die Arretierung der beiden Gelenkarmabschnitte erfolgt.Another alternative embodiment of the locking mechanism comprises a brake disc, which is connected to the first Gelenkarmabschnitt and a brake disc, which is connected via a shaft to the second Gelenkarmabschnitt. This second brake disc can be moved to the first brake disc via a travel mechanism and be pressed against this, which in turn takes place the locking of the two Gelenkarmabschnitte.

Zu den Arretiermechanismen: Grundsätzlich ist der Feststell- oder Arretiermechanismus mechanisch ausgeführt. In einer Variante werden die zwei Gelenkarmabschnitte über ein Zahnrad und einen Dorn miteinander mechanisch verbunden, in einer Alternative erfolgt die Arretierung aufgrund von Kontaktreibung. Die Arretierung mit einem Zahnrad ist von Vorteil für Drehgelenke. Dabei ist das Zahnrad konzentrisch zum Drehgelenk angeordnet. Der Dorn, der durch einen Verfahrmechanismus in das Zahnrad ragen kann, ist in einer besonderen Ausführungsform z. B. durch eine Feder vorgespannt und kann somit durch Lösen der Feder sehr schnell in einer gewünschten Position das Gelenk arretieren. Die Aktuierung der Feder kann z. B. elektromagnetisch erfolgen. Vorzugsweise sind alle Arretiermechanismen zusätzlich zur elektrischen Schaltbarkeit mit einem manuell bedienbaren mechanischen Schalter versehen, der erlaubt, das Gelenk zu öffnen. Dies stellt wiederum eine Sicherheitsvorkehrung dar.Among the locking mechanisms: Basically, the locking or locking mechanism is mechanically executed. In one variant, the two Gelenkarmabschnitte are mechanically connected to each other via a gear and a mandrel, in an alternative, the locking is due to contact friction. The locking with a gear is advantageous for swivel joints. The gear is arranged concentrically to the rotary joint. The mandrel, which can protrude through a traversing mechanism in the gear is in a particular embodiment, for. B. biased by a spring and thus can lock the hinge very quickly by releasing the spring in a desired position. The actuation of the spring can, for. B. electromagnetically. Preferably, all the locking mechanisms are provided in addition to the electrical switchability with a manually operated mechanical switch, which allows to open the joint. This in turn represents a safety precaution.

Die Arretierung auf Basis von Kontaktreibung kann zwei sehr unterschiedliche Ausführungsformen haben. Zum einen ein Drehgelenk mit Bremsfläche, die ähnlich zum Zahnrad konzentrisch zum Drehgelenk angeordnet ist. Auf diese wird analog zum Dorn ein Bremsklotz zubewegt und angepresst. Auch die Aktuierung des Bremsklotzes kann elektromagnetisch erfolgen. Dieser kann auch durch eine Feder vorgespannt sein, um ein schnelles Arretieren zu ermöglichen. Aber auch eine Aktuierung des Bremsklotzes durch einen Pneumatikzylinder ist von Vorteil, besonders beim Einsatz in der Chirurgie, da in einem Operationssaal eine Druckluftversorgung gewährleistet ist. Beim Einsatz einer Vorspannung durch eine Feder ist diese insbesondere so ausgestaltet, dass sie durch einen Antrieb zum Öffnen des Gelenks vorgespannt wird und die Bewegung des Bremsklotzes zum Arretieren des Gelenks dann durch die Federkraft erfolgt. Zum anderen kann die Arretierung auch durch Aufeinanderpressen von zwei Bremsscheiben erfolgen. Dabei ist eine Bremsscheibe an einem Schaft senkrecht zu diesem angeordnet, der zentral innerhalb des Drehgelenks verläuft und mit einem der Gelenkarmabschnitte verbunden ist, wobei die zweite Bremsscheibe, die auf die erste angedrückt wird, fest mit dem zweiten Gelenkarmabschnitt verbunden ist. Diese Ausgestaltungsform weist eine höhere Kontaktfläche der Bremsflächen auf. Als Bremsflächen sind verschiedene Gummioberflächen geeignet. Im Allgemeinen sind Oberflächen mit hohem Reibungskoeffizient geeignet.The lock based on contact friction can have two very different embodiments. On the one hand, a rotary joint with braking surface, which is arranged similar to the gear concentric with the rotary joint. On this a brake pad is moved and pressed analogously to the mandrel. The actuation of the brake pad can also be electromagnetically. This can also be biased by a spring to allow quick locking. But also an actuation of the brake pad by a pneumatic cylinder is advantageous, especially when used in surgery, since a compressed air supply is ensured in an operating room. When using a bias by a spring, this is in particular designed so that it is biased by a drive to open the joint and the movement of the brake pad for locking the joint then takes place by the spring force. On the other hand, the lock can also be done by pressing together two brake discs. In this case, a brake disc is arranged on a shaft perpendicular to this, which runs centrally within the pivot joint and is connected to one of the Gelenkarmabschnitte, wherein the second brake disc which is pressed against the first, is fixedly connected to the second Gelenkarmabschnitt. This embodiment has a higher contact surface of the braking surfaces. As brake surfaces different rubber surfaces are suitable. In general, high coefficient of friction surfaces are suitable.

Auch in dieser Variante sind beide Bremsscheiben fest mit jeweils einem Gelenkarmabschnitt verbunden. Während die erste Bremsscheibe starr mit dem ersten Gelenkarmabschnitt verbunden ist, ist die zweite senkrecht auf die erste zu bewegbar. Auch in der Ausführung mit den Bremsscheiben kann die bewegliche Bremsscheibe elektrisch oder pneumatisch aktuiert werden. Insbesondere kann für den elektrischen Antrieb eine Kugelumlaufspindel eingesetzt werden. Mit einem derartigen Spindelantrieb können ausreichend hohe Haltekräfte bewirkt werden. Alternativ ist wieder die Aktuierung mit einem Pneumatikzylinder möglich. Über die Druckluft ist auch dadurch eine ausreichend hohe Kraft auf die Bremsscheibe ausübbar.Also in this variant, both brake discs are firmly connected to one articulated arm each. While the first brake disc is rigidly connected to the first Gelenkarmabschnitt, the second is perpendicular to the first to move. Also in the version with the brake discs, the movable brake disc can be actuated electrically or pneumatically. In particular, a ball screw can be used for the electric drive. With such a spindle drive sufficiently high holding forces can be effected. Alternatively, the actuation with a pneumatic cylinder is possible again. By the compressed air is also exercised by a sufficiently high force on the brake disc.

Die Aktuierung der Gelenke sowie die Aktuierung der Feststellmechanismen kann elektrisch erfolgen. Dazu kann ein Elektromotor in Verbindung mit einem Getriebe eingesetzt werden. Die Aktuierung der Gelenke erfolgt jedoch ausschließlich zur Positionierung des Gelenkarms ohne einen Widerstand zusätzlich zur Bewegungsreibung in den Gelenken überwunden werden muss. Beispielsweise wird die Kraft, die für das Halten von Wundhaken nötig ist, nicht durch den Gelenkarmantrieb aufgebracht. Das Halten des Wundhakens wird erst im arretierten Zustand möglich. Der Gelenkarmantrieb ist in seiner Kraft spezifisch auf die Reibung und Trägheit der Gelenke ausgerichtet. Die Gelenke sind jedoch vorzugsweise nicht widerstandslos. Ein gewisser Widerstand in den Gelenken, selbst im passiven Zustand, d. h. im geöffneten Zustand der Arretiermechanismen, ist von Vorteil für die Stabilität bei ungewolltem Anstoßen am Gelenkarm.The actuation of the joints and the actuation of the locking mechanisms can be done electrically. For this purpose, an electric motor can be used in conjunction with a transmission. However, the actuation of the joints takes place exclusively for positioning the articulated arm without resistance in addition to the movement friction in the joints must be overcome. For example, the force needed to hold retractors is not applied by the articulated arm drive. The holding of the retractor is possible only in the locked state. The articulated arm drive is specifically oriented in its power to the friction and inertia of the joints. However, the joints are preferably not resistant to resistance. A certain resistance in the joints, even in the passive state, d. H. in the opened state of the locking mechanisms, is advantageous for the stability in case of accidental abutment on the articulated arm.

Der erfindungsgemäße Gelenkarm ist besonders dafür geeignet in einem Positionierroboter eingesetzt zu werden. Durch den Einsatz von Antriebsmechanismen sehr geringen Drehmoments ist ein sicherer Einsatz dieser Gelenkarme in der Chirurgie möglich.The articulated arm according to the invention is particularly suitable for being used in a positioning robot. By using drive mechanisms of very low torque, safe use of these articulated arms in surgery is possible.

Insbesondere weist der Positionierroboter eine Sensoreinheit auf, die beispielsweise einen Druck- oder Zugkraftsensor umfasst. Mittels einer derartigen Sensoreinheit ist die Implementierung einer Sicherheitsfunktion, z. B. einer Notabschaltung, möglich.In particular, the positioning robot has a sensor unit which, for example, comprises a pressure or tensile force sensor. By means of such a sensor unit, the implementation of a security function, for. As an emergency shutdown possible.

Der Roboterarm ist also durch seine Dual-Mode-Joints so arretierbar, dass er mit geringer Antriebskraft bewegt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Roboterarm vollständig fernsteuerbar bewegbar ist und auch verschiedene Positionen selbsttätig angefahren werden können, z. B. durch vorherige Eingabe oder Berechnung der Positionen in einem Chirurgieplanungsprogramm. Und durch die verschiedenen Sensoren, z. B. Druck-, Zug- und/oder optische Sensoren, können Bewegungsfunktionen so implementiert sein, dass der Gelenkarm intelligent agieren kann. So wird die Verwendung und Handhabung durch einen Chirurgen für diesen stark vereinfacht und Positioniervorgänge beschleunigt.The robot arm is so locked by its dual-mode joints so that it can be moved with low driving force. This has the advantage that the robot arm is fully remotely movable and also different positions can be approached automatically, for. By prior input or calculation of the positions in a surgery planning program. And by the different sensors, z. As pressure, tensile and / or optical sensors, motion functions can be implemented so that the articulated arm can act intelligently. Thus, the use and handling by a surgeon for this greatly simplified and accelerated positioning operations.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Positionierroboter ausgestaltet, Fernsteuerbefehle zu empfangen und diese mittels der Antriebseinheit in Bewegungsvorgänge des Gelenkarms umzusetzen. D. h. an eine oder mehrere Antriebseinheiten der Gelenke des Gelenkarms werden Steuerbefehle gegeben. Die Fernsteuerung hat den Vorteil, dass ein Anwender, der insbesondere ein Chirurg ist, den Roboter nicht manuell, z. B. über Eingabetasten, betätigen muss. In an advantageous embodiment of the invention, the positioning robot is configured to receive remote control commands and implement them by means of the drive unit in movement operations of the articulated arm. Ie. Control commands are given to one or more drive units of the joints of the articulated arm. The remote control has the advantage that a user, who is in particular a surgeon, the robot is not manually, for. B. via input keys, must operate.

Dazu ist der Positionierroboter z. B. über eine Datenverbindung mit einer Bedieneinheit verbunden. Diese Bedieneinheit weist insbesondere mindestens einen Fußschalter auf und die Datenverbindung ist beispielsweise eine Kabelverbindung oder drahtlos ausgeführt.For this purpose, the positioning robot z. B. connected via a data connection with a control unit. In particular, this operating unit has at least one foot switch and the data connection is, for example, a cable connection or wireless.

Alternativ kann der Positionierroboter ausgestaltet sein, akustische Fernsteuersignale, insbesondere Sprachbefehle, zu empfangen.Alternatively, the positioning robot may be configured to receive acoustic remote control signals, in particular voice commands.

Eine weitere Ausgestaltung der Fernsteuerung geschieht beispielsweise über eine Datenverbindung zu einer Bewegungssensoreinheit. Die Bewegungssensoreinheit ist kamerabasiert und ausgestaltet, aus der Gestik eines Anwenders Fernsteuerbefehle zu generieren.Another embodiment of the remote control is done for example via a data connection to a motion sensor unit. The motion sensor unit is camera-based and configured to generate remote control commands from a user's gestures.

Beispielsweise kann so durch eine Bewegungserfassung von Handbewegungen des Anwenders eine Positionierung erfolgen. Alternativ kann aufgrund von 3D-Aufnahmen, z. B. mittels einer Stereokamera oder eines Computertomographen, eine Position ermittelt werden und diese Position durch den Roboter angefahren werden. So wird eine vollständig ferngesteuerte und zum Teil vorprogrammierte Positionierung durch einen derartigen Positionierroboter möglich.For example, can be done by a motion detection of manual movements of the user positioning. Alternatively, due to 3D recordings, z. B. by means of a stereo camera or a computer tomograph, a position can be determined and this position to be approached by the robot. Thus, a completely remote-controlled and partially preprogrammed positioning is possible by such a positioning robot.

Bei der Anordnung von mehreren Gelenkarmen an einem Operationstisch oder allgemein einem Ablagetisch ist es von Vorteil, diese in unterschiedlichen Höhen anzubringen, so dass sich die Bewegungen der Arme in unterschiedlichen Ebenen abspielen. Dazu können die Arme an einem gemeinsamen zentralen Mast angebracht sein, wobei die Drehgelenke des ersten Gelenkabschnitts an unterschiedlichen Höhen an diesem Mast befestigt sind. Alternativ ist jeder Gelenkarm an einem eigenen Mast angeordnet. Die Masten können seitlich an dem Ablagetisch oder an einem separaten Ständer angeordnet sein. Dieser separate Ständer kann auf dem Boden oder an der Decke montiert sein. Von Vorteil ist es, dass die vertikalen Masten nicht über die Gelenkarme hinausragen um den Anwender möglichst nicht zu behindern. Die Höhe der Masten ist zweckdienlicherweise verstellbar. Diese Verstellung kann jedoch zeitlich vor einer Anwendung, d. h. vor einem chirurgischen Eingriff geschehen. Die Höheneinstellung kann mechanisch aber auch elektromagnetisch aktuiert, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.In the arrangement of several articulated arms on an operating table or generally a storage table, it is advantageous to attach them at different heights, so that the movements of the arms play in different levels. For this purpose, the arms can be mounted on a common central mast, wherein the hinges of the first joint portion are attached at different heights to this mast. Alternatively, each articulated arm is arranged on a separate mast. The masts can be arranged laterally on the storage table or on a separate stand. This stand can be mounted on the floor or ceiling. It is advantageous that the vertical masts do not protrude beyond the articulated arms so as not to hinder the user as much as possible. The height of the masts is expediently adjustable. However, this adjustment may take place prior to an application, i. H. happen before a surgical procedure. The height adjustment can mechanically or electromagnetically actuated, hydraulic or pneumatic.

Beim Einsatz von mehreren Gelenkarmen mit nur jeweils zwei Gelenkarmabschnitten sind diese vorzugsweise so angeordnet und werden immer so positioniert, dass das Ellbogengelenk möglichst weit von der Position entfernt ist, an der das chirurgische Instrument bzw. der dritte Gelenkarmabschnitt gehalten werden soll. Somit ist gewährleistet, dass der Anwender nicht durch die Arme an sich behindert ist. Auch ist in dem Positionierroboter implementierbar, dass für jede Position der jeweils naheste Gelenkarm verwendet wird.When using multiple articulated arms with only two articulated arm sections, these are preferably arranged and are always positioned so that the elbow joint is as far away as possible from the position at which the surgical instrument or the third Gelenkarmabschnitt to be held. This ensures that the user is not hampered by the arms themselves. It can also be implemented in the positioning robot that the respectively closest articulated arm is used for each position.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in exemplarischer Weise mit Bezug auf die 1 bis 10 der angehängten Zeichnung beschrieben:Embodiments of the present invention will be described by way of example with reference to FIGS 1 to 10 the attached drawing:

1 zeigt einen Gelenkarm, 1 shows an articulated arm,

2 zeigt eine Anordnung mehrerer Gelenkarme, 2 shows an arrangement of several articulated arms,

3 zeigt eine weitere Anordnung mehrerer Gelenkarme, 3 shows a further arrangement of several articulated arms,

4 zeigt ein Drehgelenk mit Feststellmechanismus, 4 shows a hinge with locking mechanism,

5 zeigt ein Drehgelenk mit einem Zahnradfeststellmechanismus geöffnet, 5 shows a hinge with a gear lock mechanism open,

6 zeigt ein Drehgelenk mit einem arretierten Zahnradfeststellmechanismus, 6 shows a hinge with a locked gear locking mechanism,

7 zeigt ein Drehgelenk mit geöffnetem Feststellmechanismus, 7 shows a hinge with open locking mechanism,

8 zeigt ein Drehgelenk mit arretiertem Feststellmechanismus, 8th shows a hinge with locked locking mechanism,

9 zeigt ein Drehgelenk mit geöffnetem Scheibenbremsenfeststellmechanismus und 9 shows a swivel joint with opened Scheibenbremsenstellstellmechanismus and

10 zeigt ein Drehgelenk mit arretiertem Scheibenbremsenfeststellmechanismus. 10 shows a swivel with locked disc brake locking mechanism.

Anhand der in 1 gezeigten Ausführungsform eines Gelenkarms 10 können dessen grundsätzlicher Aufbau und Teile beschrieben werden. Der Gelenkarm 10 ist an einem zentralen Mast 20 befestigt. Dieser Mast 20 kann Teil eines Positionierroboters oder eines Ablagetisches 40 sein. Jeder Gelenkarm 10 kann an einem separaten Mast 20 befestigt sein. Alternativ können an einem zentralen Mast 20 auch mehrere Gelenkarme 10 angebracht werden. Vorzugsweise erfolgt über den zentralen Mast 20 die elektrische Versorgung des Gelenkarms 10.On the basis of in 1 shown embodiment of an articulated arm 10 its basic structure and parts can be described. The articulated arm 10 is at a central mast 20 attached. This mast 20 can be part of a positioning robot or a storage table 40 be. Every articulated arm 10 can be on a separate mast 20 be attached. Alternatively, at a central mast 20 also several articulated arms 10 be attached. Preferably, via the central mast 20 the electrical supply of the articulated arm 10 ,

Der in 1 gezeigte Gelenkarm 10 weist drei Gelenkarmabschnitte 21, 22, 23 auf, die über Gelenke 12, 13 miteinander verbunden sind. Der erste Gelenkarmabschnitt 21 ist über ein Gelenk 11 an dem zentralen Mast 20 befestigt. Insbesondere ist das Gelenk 11 ein Drehgelenk, worüber der erste Gelenkarmabschnitt 21 senkrecht zum zentralen Mast 20 in einer Ebene drehbar ist. Der zweite Gelenkarmabschnitt 22 schließt sich insbesondere über ein weiteres Drehgelenk 12 an den ersten Gelenkarmabschnitt 21 an, welches auch als Ellenbogengelenk 12 bezeichnet werden kann. D. h., das auch der zweite Gelenkarmabschnitt 22 in der gleichen Ebene wie der erste Gelenkarmabschnitt 21 über das Drehgelenk 12 bewegbar ist. Das Drehgelenk 12 stellt sozusagen den Ellenbogen des Gelenkarms dar, worüber der horizontale Abstand zum zentralen Mast einstellbar ist. Vorzugsweise wird die Höhe der horizontalen Ebene in der sich die ersten beiden Gelenkarmabschnitte 21, 22 bewegen, über die Höhe des zentralen Mastes 20 eingestellt. An das zweite Gelenkarmstück 22 schließt sich über ein weiteres Gelenk 13 ein dritter Gelenkarmabschnitt 23 an. Das dritte Gelenk 13 kann wiederum ein Drehgelenk sein, welches senkrecht zum zweiten Gelenkarmabschnitt drehbar ist. Vorzugsweise ist das dritte Gelenk 13 aber als Kugelgelenk ausgestaltet und weist drei Freiheitsgrade auf. The in 1 shown articulated arm 10 has three articulated arm sections 21 . 22 . 23 on that over joints 12 . 13 connected to each other. The first articulated arm section 21 is about a joint 11 at the central mast 20 attached. In particular, the joint 11 a hinge, about which the first Gelenkarmabschnitt 21 perpendicular to the central mast 20 is rotatable in a plane. The second articulated arm section 22 closes in particular via another rotary joint 12 to the first Gelenkarmabschnitt 21 which is also called elbow joint 12 can be designated. D. h., That also the second Gelenkarmabschnitt 22 in the same plane as the first Gelenkarmabschnitt 21 over the hinge 12 is movable. The swivel joint 12 represents, so to speak, the elbow of the articulated arm, over which the horizontal distance to the central mast is adjustable. Preferably, the height of the horizontal plane in which the first two Gelenkarmabschnitte 21 . 22 move over the height of the central mast 20 set. To the second Gelenkarmstück 22 joins over another joint 13 a third Gelenkarmabschnitt 23 at. The third joint 13 may in turn be a hinge which is rotatable perpendicular to the second Gelenkarmabschnitt. Preferably, the third joint 13 but designed as a ball joint and has three degrees of freedom.

Die 2 und 3 zeigen Anordnungen von jeweils mehreren Gelenkarmen 10 an einem Ablagetisch 40, der insbesondere zur Ablage eines Untersuchungsobjektes 50 dient. In der Anwendung sind derartige Gelenkarme 10 besonders geeignet, bei chirurgischen Eingriffen Instrumente oder Retraktoren zu halten. Dann kommt ein Patient 50 auf dem Ablagetisch 40, d. h. auf dem Operationstisch zu liegen. Seitlich des Operationstisches 40 ist ein zentraler Mast 20 oder mehrere Haltemasten 31, 32, 33 für die Gelenkarme 10 angebracht. Diese können seitlich am Operationstisch 40 befestigt sein oder zu einem separaten Ständer gehören. Die Gelenkarme können Teil eines Positionierroboters sein, der vom Operateur bedient wird. Die mehreren Gelenkarme 10 werden insbesondere auf unterschiedlicher Höhe relativ zum Ablagetisch 40 angebracht, so dass diese sich in ihrer Bewegung nicht einschränken und es zu keinen Kollisionen der Gelenkarme 10 kommt. Dafür sind die ersten beiden Gelenkarmabschnitte 21, 22 eines jeden Gelenkarms 10 über ein Drehgelenk 12 so verbunden, dass sie einen Winkel innerhalb einer Ebene parallel zum Ablagetisch 40 bilden. Die Höhenverstellbarkeit der Gelenkarme 10 über die Masten 20, 31–33 ist von Vorteil für die Anpassung der Halterungshöhe relativ zum Untersuchungsobjekt 50, welches auch unterschiedlich groß sein kann. Über die Gelenke 13, die insbesondere Kugelgelenke sind, sind die jeweils dritten Gelenkarmabschnitte 23 besonders genau positionierbar. Diese können direkt als Retraktoren ausgestaltet sein oder aber eine Klemmvorrichtung für ein beliebiges chirurgisches Instrument aufweisen.The 2 and 3 show arrangements of several articulated arms 10 at a storage table 40 , in particular for storing an examination object 50 serves. In the application of such articulated arms 10 especially suitable for holding instruments or retractors during surgical procedures. Then comes a patient 50 on the storage table 40 ie lying on the operating table. Side of the operating table 40 is a central mast 20 or more holding poles 31 . 32 . 33 for the articulated arms 10 appropriate. These can be on the side of the operating table 40 be attached or belong to a separate stand. The articulated arms can be part of a positioning robot, which is operated by the surgeon. The multiple articulated arms 10 especially at different heights relative to the tray table 40 attached so that they do not restrict their movement and there are no collisions of the articulated arms 10 comes. This is the first two Gelenkarmabschnitte 21 . 22 of each articulated arm 10 over a swivel joint 12 connected so that they make an angle within a plane parallel to the tray table 40 form. The height adjustment of the articulated arms 10 over the masts 20 . 31 - 33 is advantageous for the adaptation of the mounting height relative to the examination object 50 , which can be different in size. About the joints 13 , which are in particular ball joints, are the respective third Gelenkarmabschnitte 23 very accurately positionable. These can be designed directly as retractors or have a clamping device for any surgical instrument.

Um trotz der Rückstellbarkeit des Antriebs der Gelenke 11–13 eine Arretierung zu gewährleisten, die starr genug ist, ein versehentliches Anstoßen am Gelenkarm auszuhalten, sind an allen Gelenken 11–13 der Gelenkarme 10 Feststellmechanismen vorgesehen. Die verschiedenen Ausführungsformen der Feststellmechanismen sind in den 4 bis 10 gezeigt.In spite of the recoverability of the drive of the joints 11 - 13 To ensure a lock that is rigid enough to withstand accidental bumping on the articulated arm, are on all joints 11 - 13 the articulated arms 10 Provided locking mechanisms. The various embodiments of the locking mechanisms are in the 4 to 10 shown.

4 zeigt zunächst vereinfacht das Prinzip des Feststellmechanismus: Ein erster Gelenkarmabschnitt L1 ist mit einem zweiten Gelenkarmabschnitt L2 über ein Gelenk 11, 12, 13 verbunden. An dem zweiten Gelenkarmabschnitt L2 befindet sich ein Feststellmechanismus mit einem Verfahrmechanismus 51 für ein bewegliches Teil 52, welches dann den Kraftschluss zu dem ersten Gelenkarmabschnitt L1 bildet. Dieses bewegliche Teil 52 kann in Form eines Dorn 52 in ein Zahnrad 53 greifen oder in Form eines Bremsklotzes 62 auf eine Bremsfläche 63 gepresst werden. 4 shows first simplified the principle of the locking mechanism: A first Gelenkarmabschnitt L1 is connected to a second Gelenkarmabschnitt L2 via a joint 11 . 12 . 13 connected. At the second Gelenkarmabschnitt L2 is a locking mechanism with a traversing mechanism 51 for a moving part 52 , which then forms the adhesion to the first Gelenkarmabschnitt L1. This moving part 52 can be in the form of a thorn 52 in a gear 53 grab or in the form of a brake pad 62 on a braking surface 63 be pressed.

Die 5 und 6 zeigen den Feststellmechanismus in Form eines Zahnrads in geöffneter (5) und in geschlossener (6) Form. Dabei weist der erste Gelenkarmabschnitt L1 ein Zahnrad konzentrisch zu dem Drehgelenk 11, 12 auf. An dem Gelenkarmabschnitt L2, der sich über das Drehgelenk 11, 12 relativ zum Gelenkarmabschnitt L1 bewegen lässt, ist der Verfahrmechanismus 51 mit dem Dorn 52 angebracht. Greift der Dorn 52 im arretierten Zustand in das Zahnrad 53, sind die Gelenkarmabschnitte L1 und L2 kraftschlüssig miteinander verbunden.The 5 and 6 show the locking mechanism in the form of a gear in open ( 5 ) and in closed ( 6 ) Shape. In this case, the first Gelenkarmabschnitt L1 a gear concentric with the hinge 11 . 12 on. At the Gelenkarmabschnitt L2, which is about the hinge 11 . 12 moves relative to the Gelenkarmabschnitt L1, is the traversing mechanism 51 with the thorn 52 appropriate. The mandrel 52 engages in the locked state in the gear 53 , the Gelenkarmabschnitte L1 and L2 are positively connected to each other.

Die in den 7 und 8 gezeigte Lösung eines Feststellmechanismus zeigt einen ersten Gelenkarmabschnitt L1, der über ein Gelenk, insbesondere ein Drehgelenk 11, 12 mit einem zweiten Gelenkarmabschnitt L2 verbunden ist. Der Gelenkarmabschnitt L1 endet in einem kreisrunden Schaft senkrecht zum Gelenkarmabschnitt L1, um den herum der Gelenkring des zweiten Gelenkarmabschnitts L2 angeordnet ist. Konzentrisch zu diesem Gelenkring weist der Schaft am Ende des ersten Gelenkarmabschnitts L1 eine Bremsfläche 63 auf. Auf diese Bremsfläche 63 wird der Bremsklotz 62 von dem Feststellantrieb 61 angedrückt. Durch die Oberflächenbeschaffenheit der Bremsfläche 63 und des Bremsklotzes 62 wird ein kraftschlüssiger Verbund der beiden Gelenkarmabschnitte L1 und L2 im arretierten Zustand erzeugt, wie er in der 8 gezeigt ist.The in the 7 and 8th shown solution of a locking mechanism shows a first Gelenkarmabschnitt L1, via a joint, in particular a hinge 11 . 12 is connected to a second Gelenkarmabschnitt L2. The Gelenkarmabschnitt L1 terminates in a circular shaft perpendicular to the Gelenkarmabschnitt L1, around which the hinge ring of the second Gelenkarmabschnitts L2 is arranged. Concentric with this joint ring, the shaft has a braking surface at the end of the first articulated arm section L1 63 on. On this braking surface 63 becomes the brake pad 62 from the locking drive 61 pressed. Due to the surface condition of the braking surface 63 and the brake pad 62 a non-positive connection of the two Gelenkarmabschnitte L1 and L2 is generated in the locked state, as shown in the 8th is shown.

Die 9 und 10 zeigen eine alternative Feststellvorrichtung für ein Drehgelenk 11, 12, das einen ersten L1 und zweiten L2 Gelenkarmabschnitt miteinander verbindet. Dabei ist an dem ersten Gelenkarmabschnitt L1 ein flächiger Aufbau vorgesehen, auf das eine Bremsscheibe 74 montiert wurde, parallel zur Ebene in der die Gelenkarmabschnitte L1, L2 bewegbar sind. Des Weiteren weist der Gelenkarmabschnitt L1 eine kreisrunde Durchführung auf, durch die ein Schaft 72 senkrecht zur Bremsscheibe 74 geführt werden kann. Dieser Schaft 72 ist mit dem zweiten Gelenkarmabschnitt L2 verbunden und weist nach der Durchführung eine zweite Bremsscheibe 73 auf, die parallel zur ersten Bremsscheibe 74 angeordnet ist. Der Schaft 72 kann durch einen Primärantrieb 71 senkrecht zur Ebene, in der die zwei Gelenkarmabschnitte L1, L2 einen Winkel bilden, bewegt werden und somit die zweite Bremsscheibe 73 auf die erste Bremsscheibe 74 anpressen.The 9 and 10 show an alternative locking device for a swivel joint 11 . 12 that connects a first L1 and second L2 Gelenkarmabschnitt with each other. In this case, a planar structure is provided on the first Gelenkarmabschnitt L1, to which a brake disc 74 has been mounted, parallel to the plane in which the Gelenkarmabschnitte L1, L2 are movable. Furthermore, the Gelenkarmabschnitt L1 has a circular passage through which a shaft 72 perpendicular to the brake disc 74 can be performed. This shaft 72 is connected to the second Gelenkarmabschnitt L2 and has a second brake disc after the implementation 73 on, which is parallel to the first brake disc 74 is arranged. The shaft 72 can be through a prime mover 71 perpendicular to the plane in which the two Gelenkarmabschnitte L1, L2 form an angle to be moved and thus the second brake disc 73 on the first brake disc 74 press it.

Claims

Articulated arm ( 10 ) for holding surgical instruments ( 23 ) with: - at least one joint ( 11 . 12 . 13 ) between two arm sections ( 20 - 23 ), - at least one drive unit and - at least one locking mechanism, wherein the drive unit is configured, one for the movement of the articulated arm ( 10 ) just apply sufficient torque.

Articulated arm ( 10 ) according to claim 1, wherein the drive unit is designed not to apply more than 5 Nm of torque.

Articulated arm ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the drive unit is configured, in an active state, the articulated arm ( 10 ) and in which the drive unit can be reset manually in a passive state, in particular by manual action of force on an articulated arm ( 10 ) instrument ( 23 ) is movable, wherein in these states the at least one locking mechanism does not engage.

Articulated arm ( 10 ) according to claim 3, wherein the drive unit is manually reset also in the active state.

Articulated arm ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one locking mechanism is designed such that the at least one joint ( 11 . 12 . 13 ) in a locked state under a tensile force of at least 4 kg remains.

Articulated arm ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one locking mechanism is a toothed wheel ( 53 ) and a thorn ( 52 ) on a traveling mechanism ( 51 ).

Articulated arm ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one locking mechanism comprises a braking surface ( 63 ) and a brake pad ( 62 ) on a traveling mechanism ( 61 ).

Articulated arm ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least one locking mechanism comprises a first brake disk ( 74 ) and a second brake disc ( 73 ) on a shaft ( 72 ) with traversing mechanism ( 71 ).

Positioning robot with at least one articulated arm ( 10 ) according to one of claims 1 to 8.

Positioning robot according to claim 9, which has at least one sensor unit, in particular a pressure or tensile force sensor, by means of which a safety function can be implemented.

Positioning robot according to one of claims 9 or 10, which is configured to receive remote control commands and these by means of the at least one drive unit in movement operations of the at least one joint ( 11 . 12 . 13 ) implement.

Positioning robot according to one of claims 9 to 11, which is connected via a data link to a control unit, wherein the control unit has at least one footswitch and wherein the data connection is designed as a cable connection or wireless.

Positioning robot according to one of claims 9 to 12, which is configured to receive acoustic remote control signals, in particular voice commands.

Positioning robot according to one of claims 9 to 13, which is connected via a data link with a motion sensor unit, wherein the particular camera-based motion sensor unit is configured to generate from the gesture of a user remote control commands.