DE102012018533A1

DE102012018533A1 - Manipulator for minimally invasive surgery

Info

Publication number: DE102012018533A1
Application number: DE102012018533.2A
Authority: DE
Inventors: Arash Sanagoo
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: WO2014044719A1; DE102012018533B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Manipulator für die minimalinvasive Chirurgie mit einem Instrumentenhalter, der ein chirurgisches Instrument tragen kann, sowie einem ersten Haltearm mit zwei Segmenten und einem zweiten Haltearm mit zwei Segmenten, wobei jeweils das erste Segment mit dem zweiten Segment über ein einachsiges Verbindungsgelenk verbunden ist. Die Drehachsen der Verbindungsgelenke verlaufen durch einen Pivotpunkt, der auf der Längsachse des Instrumentenhalters liegt. Der erfindungsgemäße Manipulator weist zumindest einen Antrieb, vorzugsweise zwei Antriebe, auf, mit der Instrumentenhalter in zwei Winkelfreiheitsgraden um den Pivotpunkt bewegbar ist.The invention relates to a manipulator for minimally invasive surgery with an instrument holder, which can carry a surgical instrument, and a first holding arm with two segments and a second holding arm with two segments, wherein each of the first segment is connected to the second segment via a uniaxial connecting joint , The axes of rotation of the connecting joints extend through a pivot point which lies on the longitudinal axis of the instrument holder. The manipulator according to the invention has at least one drive, preferably two drives, with which the instrument holder can be moved in two angular degrees of freedom around the pivot point.

Description

In der minimalinvasiven Chirurgie (MIC) werden kleine, nur wenige Millimeter große Stiche angelegt und ein Trokar durch diese Abdominal-Einschnitte geschoben. Der Chirurg führt seine Instrumente durch den Trokar hindurch und manipuliert sie innerhalb des Abdomens, indem er sie durch den Trokar hinein- und herausschiebt oder um die Trokar-Achse oder um einen Drehmittelpunkt dreht. Der Drehmittelpunkt wird hierbei durch die Einschnitte in den Muskeln der Bauchdecke definiert.In Minimally Invasive Surgery (MIS), small stabs of only a few millimeters are applied and a trocar is inserted through these abdominal incisions. The surgeon passes his instruments through the trocar and manipulates them within the abdomen by pushing them in and out through the trocar or around the trocar axis or around a center of rotation. The center of rotation is defined by the incisions in the muscles of the abdominal wall.

Die Abdominal-Einschnitte liefern keine stabile Bezugsposition, also keinen stabilen Drehmittelpunkt. Bei der minimalinvasiven Chirurgie ist es jedoch erforderlich, den Drehmittepunkt fest im Raum zu definieren, um ausschließen zu können, dass die Körperwand am Einschnitt zerrissen wird. Der Manipulator sollte daher so ausgelegt sein, dass die Instrumente konstruktionsbedingt nur um diesen virtuellen Drehpunkt gedreht werden können. Hierdurch kann die Verletzung der Weichgewebe im Falle einer Steuerungsstörung ausgeschlossen werden.The abdominal incisions do not provide a stable reference position, so no stable center of rotation. In minimally invasive surgery, however, it is necessary to fix the center of rotation firmly in space in order to rule out that the body wall at the incision is torn. The manipulator should therefore be designed so that the instruments can be rotated by design only around this virtual fulcrum. As a result, the injury of the soft tissue in the event of a control disorder can be excluded.

Die DE 69417 229 T2 beschreibt ein Positioniergerät für einen entfernten Mittelpunkt kugeliger Drehung basierend auf zwei miteinander verbundenen Parallelkinematik-Ketten. Die hier beschriebene Vorrichtung weist jedoch sehr große Abmessungen auf, was zu einer Behinderung des Operationsbereiches führen kann. Darüberhinaus ist die zu bewegende Masse sehr groß, so dass die Vorrichtung schlechte Dynamikeigenschaften aufweist.The DE 69417 229 T2 describes a positioning device for a remote center of spherical rotation based on two interconnected parallel kinematics chains. However, the device described here has very large dimensions, which can lead to a disability of the surgical area. In addition, the mass to be moved is very large, so that the device has poor dynamic characteristics.

Die US 2002/0103476 A1 beschreibt ein chirurgisches Instrument für die minimalinvasive Chirurgie, bei welchem eine Doppelparallel-Kinematik mittels Seilzügen angetrieben wird. Die Seilzugkinematik ist hier sehr aufwendig und die Vorrichtung weist sehr große Abmessungen auf und benötigt einen großen Arbeitsraum.The US 2002/0103476 A1 describes a surgical instrument for minimally invasive surgery, in which a double-parallel kinematics is driven by cables. The cable kinematics is very expensive and the device has very large dimensions and requires a large work space.

Die DE 430 78 76 C1 beschreibt ein mechanisches Führungssystem basierend auf zwei Kreissegment-Bögen mit Führungsschienen. Die großen Führungsschienen erfordern viel Platz. Darüberhinaus muss ein Operationsroboter in der Lage sein, drei derartige Manipulatoren nebeneinander zu verwenden, was mit der Vorrichtung der DE 430 78 76 C1 nicht möglich ist.The DE 430 78 76 C1 describes a mechanical guidance system based on two circular segment arches with guide rails. The large guide rails require a lot of space. Moreover, a surgical robot must be able to use three such manipulators side by side, which is compatible with the device of the DE 430 78 76 C1 not possible.

Die DE 320 50 85 A1 beschreibt ein stereotaktisches Chirurgiesystem mit einer seriellen kinematischen Kette. Durch die Vielzahl hintereinander angeordneter Verbindungsstellen ist diese Vorrichtung jedoch relativ labil.The DE 320 50 85 A1 describes a stereotactic surgical system with a serial kinematic chain. Due to the large number of connecting points arranged one behind the other, however, this device is relatively unstable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Manipulator für die minimalinvasive Chirurgie anzugeben, der mit einer geringen Baugröße realisierbar ist, eine sichere Fixierung des Drehpunktes eines chirurgischen Instrumentes erlaubt und dabei eine hohe Stabilität aufweist.Object of the present invention is to provide a manipulator for minimally invasive surgery, which can be realized with a small size, a secure fixation of the pivot point of a surgical instrument allows and thereby has a high stability.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Manipulator für minimalinvasive Chirurgie nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Manipulators an.This object is achieved by the manipulator for minimally invasive surgery according to claim 1. The dependent claims indicate advantageous developments of the manipulator according to the invention.

Erfindungsgemäß wird ein Manipulator für minimalinvasive Chirurgie angegeben, der einen Instrumentenhalter aufweist, der sich entlang einer Längsachse erstreckt. Im Folgenden soll die Längsachse des Instrumentenhalters als Instrumentenachse bezeichnet werden. Vorzugsweise ist der Instrumentenhalter gerade. Er kann beispielsweise als Rohr ausgebildet sein, durch das ein chirurgisches Instrument schiebbar und handhabbar ist.According to the invention, a manipulator for minimally invasive surgery is specified, which has an instrument holder which extends along a longitudinal axis. In the following, the longitudinal axis of the instrument holder will be referred to as the instrument axis. Preferably, the instrument holder is straight. It may for example be formed as a tube through which a surgical instrument is pushed and handled.

Der erfindungsgemäße Manipulator weist einen ersten Haltearm und einen zweiten Haltearm auf. Dabei weist der erste Haltearm ein erstes und ein zweites Segment auf, wobei das erste Segment und das zweite Segment über ein einachsiges erstes Verbindungsgelenk verbunden sind.The manipulator according to the invention has a first holding arm and a second holding arm. In this case, the first holding arm has a first and a second segment, wherein the first segment and the second segment are connected via a uniaxial first connecting joint.

Als einachsiges Gelenk wird allgemein ein Gelenk verstanden, das eine Drehung der durch das Gelenk verbundenen Teile um genau eine Achse zulässt. Im einfachsten Fall kann ein solches einachsiges Element beispielsweise eine zylindrische Verbindung sein, die nur eine Drehung um die Zylinderachse zulässt.A uniaxial joint is generally understood to mean a joint which allows rotation of the parts connected by the joint by exactly one axis. In the simplest case, such a uniaxial element may, for example, be a cylindrical connection which allows only one rotation about the cylinder axis.

Das erste Verbindungsgelenk, über welches das erste Segment und das zweite Segment des ersten Haltearmes verbunden sind, ist um genau eine Achse drehbar, nämlich die Achse des ersten Verbindungsgelenkes. Diese soll im folgenden als Verbindungsachse bezeichnet werden. Dabei ist das erste Verbindungsgelenk so angeordnet, dass diese Verbindungsachse durch den Pivotpunkt verläuft.The first connecting joint, via which the first segment and the second segment of the first holding arm are connected, is rotatable about exactly one axis, namely the axis of the first connecting joint. This will be referred to in the following as the connection axis. In this case, the first connection joint is arranged so that this connection axis extends through the pivot point.

Der Pivotpunkt ist jener Punkt, um den der Instrumentenhalter drehbar ist. Der Pivotpunkt ist also der Drehmittelpunkt jeder Drehung des Instrumentenhalters. The pivot point is the point about which the instrument holder is rotatable. The pivot point is thus the center of rotation of each rotation of the instrument holder.

Der zweite Haltearm des Manipulators weist ebenfalls ein erstes Segment und ein zweites Segment auf, wobei das erste Segment und das zweite Segment über ein einachsiges zweites Verbindungsgelenk miteinander verbunden sind. Dieses zweite Verbindungsgelenk ist um eine zweite Verbindungsachse drehbar, welche ebenfalls durch den Pivotpunkt verläuft.The second support arm of the manipulator also has a first segment and a second segment, wherein the first segment and the second segment are interconnected via a uniaxial second connection joint. This second connecting joint is rotatable about a second connecting axis, which also extends through the pivot point.

Erfindungsgemäß ist außerdem das erste Segment des ersten Haltearmes an seinem dem ersten Verbindungsgelenk abgewandten Ende an einem einachsigen ersten Haltegelenk angeordnet, welches um eine Achse drehbar ist, die im Folgenden als erste Halteachse bezeichnet wird. Diese erste Halteachse verläuft ebenfalls durch den Pivotpunkt.According to the invention, the first segment of the first holding arm is also arranged at its end facing away from the first connecting joint on a uniaxial first support joint, which is rotatable about an axis, which is referred to below as the first holding axis. This first holding axis also passes through the pivot point.

Darüberhinaus ist das erste Segment des zweiten Haltearmes an seinem dem zweiten Verbindungsgelenk abgewandten Ende ebenfalls an einem einachsigen Gelenk angeordnet, das im Folgenden als zweites Haltegelenk bezeichnet wird. Dieses ist um eine zweite Halteachse drehbar, die ebenfalls durch den Pivotpunkt verläuft.In addition, the first segment of the second holding arm is also arranged at its end facing away from the second connecting joint at a uniaxial joint, which is referred to below as the second holding joint. This is rotatable about a second holding axis, which also extends through the pivot point.

Das zweite Segment des ersten Haltearmes ist mit seinem dem ersten Verbindungsgelenk abgewandten Ende mit dem Instrumentenhalter über ein einachsiges erstes Gelenk des Instrumentenhalters verbunden. Das erste Gelenk des Instrumentenhalters ist dabei an einem ersten Ort am Instrumentenhalter angeordnet. Dieses erste Gelenk des Instrumentenhalters erlaubt eine Drehung um die Instrumentenachse. Seine Drehachse fällt also mit der Instrumentenachse zusammen.The second segment of the first holding arm is connected with its end remote from the first connection joint with the instrument holder via a uniaxial first joint of the instrument holder. The first joint of the instrument holder is arranged at a first location on the instrument holder. This first joint of the instrument holder allows rotation about the instrument axis. Its axis of rotation coincides with the instrument axis.

Darüberhinaus ist auch das zweite Segment des zweiten Haltearmes an seinem dem zweiten Verbindungsgelenk abgewandten Ende mit dem Instrumentenhalter an einem zweiten Ort des Instrumentenhalters verbunden, vorzugsweise über ein einachsiges zweites Gelenk des Instrumentenhalters, das ebenfalls um die Instrumentenachse drehbar ist. Die Drehachse des zweiten Gelenkes fällt in diesem Fall also mit der Instrumentenachse zusammen. Das zweite Segment kann jedoch auch fest mit dem Instrumentenhalter verbunden sein.Moreover, the second segment of the second holding arm is also connected at its end remote from the second connecting joint to the instrument holder at a second location of the instrument holder, preferably via a uniaxial second joint of the instrument holder, which is likewise rotatable about the instrument axis. The axis of rotation of the second joint thus coincides in this case with the instrument axis. However, the second segment may also be firmly connected to the instrument holder.

Durch die oben beschriebene Konstruktion ist der Pivotpunkt ortsfest gegenüber jenen Orten, an welchen das erste und das zweite Haltegelenk angeordnet sind. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Haltegelenk an einer tragenden Struktur angeordnet. Der Pivotpunkt ist dann ortsfest gegenüber dieser tragenden Struktur. Eine solche tragende Struktur kann beispielsweise ein Gehäuse sein.By virtue of the construction described above, the pivot point is stationary with respect to those locations where the first and second support links are located. Preferably, the first and second support joints are arranged on a supporting structure. The pivot point is then stationary relative to this supporting structure. Such a supporting structure may for example be a housing.

Der erfindungsgemäße Manipulator weist zumindest einen Antrieb auf, vorzugsweise zwei Antriebe, mit dem bzw. mit denen eine Drehung der Instrumentenachse in zwei Winkelfreiheitsgraden um den Pivotpunkt bewirkbar ist. Vorzugsweise ist der zumindest eine Antrieb ortsfest gegenüber dem ersten und dem zweiten Haltegelenk sowie auch gegenüber dem Pivotpunkt. Das bedeutet, dass der oder die Antriebe bei Bewegung des Instrumentenhalters nicht selbst mit bewegt werden. Hierdurch wird die zu bewegende Masse des Manipulators gering gehalten und dadurch die Stabilität vergrößert.The manipulator according to the invention has at least one drive, preferably two drives, with which or with which a rotation of the instrument axis in two angular degrees of freedom about the pivot point can be effected. Preferably, the at least one drive is stationary relative to the first and the second support joint and also with respect to the pivot point. This means that the drive or drives are not moved when the instrument holder moves. As a result, the mass to be moved of the manipulator is kept low, thereby increasing the stability.

Sofern oben von Enden der Segmente die Rede ist, sind diese Enden funktional in dem Sinne zu verstehen, dass das Segment wie eine längliche Verbindung zwischen den beiden Enden wirkt, deren Enden die besagten Enden darstellen. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Segmente tatsächlich länglich ausgebildet sind, jedoch ist dies vorteilhaft, um die zu bewegende Masse gering zu halten. Dass ein Gelenk am Ende eines Segments angeordnet ist bedeutet vorzugsweise, dass das Gelenk so angeordnet ist, dass sich das Segment vom Gelenk in nur einer Richtung erstreckt, abgesehen von das Gelenk umgebenden Anteilen des Segments, die der Fixierung des Gelenkes am Segment dienen.As far as ends of the segments are mentioned above, these ends are to be understood as functional in the sense that the segment acts as an elongated connection between the two ends, the ends of which represent said ends. It is not absolutely necessary that the segments are actually elongated, but this is advantageous to keep the mass to be moved low. Preferably, having a joint disposed at the end of a segment means that the joint is arranged so that the segment extends from the joint in one direction only, except for the portions of the segment surrounding the joint which serve to fix the joint to the segment.

Da die Drehachsen der Gelenke an den Segmenten sich stets im Pivotpunkt schneiden, sind die Segmente vorteilhaft so gebogen, dass die Drehachsen der Gelenke zueinander in einem solchen Winkel stehen, dass sich die Drehachsen im Pivotpunkt schneiden. Vorteilhafterweise können eines oder mehrere der Segmente als Kreissegmente ausgebildet sein, die länglich entlang eines Kreisbogens um den Pivotpunkt verlaufen. Auch ist es möglich, dass eines oder mehrere der Segmente gerade ausgebildet sind und an ihren die Gelenke aufweisenden Ende so abgeknickt sind, dass die Drehachsen der Gelenke sich im Pivotpunkt schneiden. Darüberhinaus kann man auch eines oder mehrere der Segmente aus zwei geraden, vorzugsweise gleichlangen, Abschnitten zusammengesetzt sein, die so zueinander in einem Winkel stehen, dass sich die Drehachsen an den Enden dieser Abschnitt im Pivotpunkt schneiden.Since the axes of rotation of the joints on the segments always intersect at the pivot point, the segments are advantageously bent so that the axes of rotation of the joints are at an angle to each other that intersect the axes of rotation in the pivot point. Advantageously, one or more of the segments may be formed as segments of a circle extending oblongly along a circular arc around the pivot point. It is also possible that one or more of the segments are formed straight and are bent at their joints having the end so that the axes of rotation of the joints intersect at the pivot point. Moreover, one or more of the segments may be composed of two straight sections, preferably of equal length, which are at an angle to one another such that the axes of rotation at the ends of this section intersect at the pivot point.

Mit dem Pivotpunkt liegt stets der Drehmittelpunkt der Bewegung des Instrumentenhalters im Schnittpunkt der genannten Drehachsen. Die Form der Segmente kann grundsätzlich beliebig gewählt werden, solange die durch das Segment verbundenen Gelenke so angeordnet sind, dass sich deren Achsen im Pivotpunkt schneiden. Die beschriebene Ausgestaltung der Segmente als Kreissegmente ist besonders vorteilhaft, da sich hier das Kreissegment in einer Kugelschale bewegt, wodurch die Kollision mit anderen Kreissegmenten vermieden werden kann. Das Kreissegment kann durch den Winkel der entsprechenden Drehachsen, den Radius und die Dicke vollständig beschrieben werden.With the pivot point is always the center of rotation of the movement of the instrument holder at the intersection of said axes of rotation. The shape of the segments can basically be chosen arbitrarily as long as the joints connected by the segment are arranged so that their axes intersect at the pivot point. The described embodiment of the segments as circular segments is particularly advantageous, since here the circular segment moves in a spherical shell, whereby the Collision with other circle segments can be avoided. The circle segment can be fully described by the angle of the respective axes of rotation, the radius and the thickness.

Die Länge der Segmente wird bestimmt durch die Lage der Verbindungsgelenke und der Haltegelenke. Diese können dabei vorteilhaft so angeordnet werden, dass der Instrumentenhalter im durch die vorgesehene Anwendung gegebenen Raumwinkelbereich mit hinreichend großer Präzision und Kraftmoment bewegbar ist.The length of the segments is determined by the position of the connecting joints and the holding joints. These can advantageously be arranged so that the instrument holder is movable in given by the intended application solid angle range with sufficiently great precision and moment of force.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die erste Halteachse vorteilhaft mit der zweiten Halteachse zusammenfallen. Wie beschrieben, ist dies jedoch nicht unbedingt notwendig.In an advantageous embodiment of the invention, the first holding axis can advantageously coincide with the second holding axis. However, as described, this is not absolutely necessary.

Bevorzugterweise ist das erste Gelenk des Instrumentenhalters am ersten Ort des Instrumentenhalters gegenüber dem zweiten Ort des Instrumentenhalters und gegebenenfalls einem Gelenk am zweiten Ort, beabstandet. Hierdurch wird es möglich, den oder die Antriebe zur Drehung des Instrumentenhalters an den Haltegelenken anzuordnen. Bei einer Beabstandung der Gelenke des Instrumentenhalters können daher die Haltegelenke angetrieben sein. Hierdurch kann die bewegte Masse bei Bewegung des Instrumentenhalters besonders gering gehalten werden, was die Stabilität und Präzision erhöht.Preferably, the first hinge of the instrument holder at the first location of the instrument holder relative to the second location of the instrument holder and optionally a hinge at the second location, spaced. This makes it possible to arrange the drive or drives for rotation of the instrument holder on the holding joints. With a spacing of the joints of the instrument holder, therefore, the holding joints can be driven. As a result, the moving mass can be kept particularly low during movement of the instrument holder, which increases the stability and precision.

Vorteilhafterweise hat das erste Haltegelenk einen anderen Abstand vom Pivotpunkt als das zweite Haltegelenk. Hierdurch können die Haltearme so konstruiert werden, dass eine Kollision in allen Lagen ausgeschlossen wird. Darüberhinaus erlaubt es diese Ausführung, zumindest ein Haltegelenk, vorzugsweise beide Haltegelenke, durch den zumindest einen Antrieb, vorzugsweise zwei Antriebe, anzutreiben und dabei den Instrumentenhalter in zwei Winkelfreiheitsgraden zu bewegen.Advantageously, the first support joint has a different distance from the pivot point than the second support joint. As a result, the support arms can be designed so that a collision is excluded in all layers. Moreover, this embodiment allows at least one holding joint, preferably both holding joints, to be driven by the at least one drive, preferably two drives, thereby moving the instrument holder in two angular degrees of freedom.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Gelenk des Instrumentenhalters, das erste Verbindungsgelenk und das erste Haltegelenk auf einer gemeinsamen Kugelfläche angeordnet und/oder gegebenenfalls das zweite Gelenk des Instrumentenhalters, das zweite Verbindungsgelenk und das zweite Haltegelenk auf einer gemeinsamen Kugelfläche angeordnet, die besonders vorteilhaft einen anderen Radius hat als die Kugelfläche der ersten Gelenke. Die Kugelflächen haben dabei den Pivotpunkt als Mittelpunkt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first joint of the instrument holder, the first connection joint and the first support joint are arranged on a common spherical surface and / or optionally arranged the second joint of the instrument holder, the second connection joint and the second support joint on a common spherical surface, the particularly advantageously has a different radius than the spherical surface of the first joints. The spherical surfaces have the pivot point as the center.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der zumindest eine Antrieb ein Antrieb sein, mit dem das erste Segment des ersten Haltearmes um die erste Halteachse antreibbar ist. Vorteilhafterweise kann außerdem ein weiterer Antrieb vorgesehen sein, der nicht mit dem ersten Antrieb identisch ist, mit dem das erste Segment des zweiten Haltearmes um die zweite Halteachse antreibbar ist. In dieser Ausgestaltung kann die Bewegung des Instrumentenhalters so realisiert werden, dass der oder die Antriebe selbst nicht bewegt, also verschoben, werden. Hierdurch kann die zu bewegenden Masse gering gehalten werden. Vorteilhafterweise ist in dieser Ausgestaltung der Erfindung der Instrumentenhalter mit beiden Haltearmen über jeweils ein Gelenk des Instrumentenhalters verbunden.In an advantageous embodiment of the invention, the at least one drive can be a drive with which the first segment of the first holding arm can be driven around the first holding axis. Advantageously, in addition, a further drive can be provided, which is not identical to the first drive, with which the first segment of the second holding arm can be driven about the second holding axis. In this embodiment, the movement of the instrument holder can be realized so that the one or more drives themselves are not moved, so shifted. As a result, the mass to be moved can be kept low. Advantageously, in this embodiment of the invention, the instrument holder is connected to both holding arms via a respective joint of the instrument holder.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Manipulator eine lineare Verbindung aufweisen, deren eine Seite ortsfest gegenüber dem ersten und dem zweiten Haltegelenkt ist, und deren andere Seite mit dem Instrumentenhalter verbunden ist. Die lineare Verbindung ist also zwischen einer zu den Haltegelenken ortsfesten Struktur und dem Instrumentenhalter angeordnet. Nimmt man die Haltegelenke als ortsfest an, beispielsweise verbunden mit einer tragenden Struktur, so ist auch das entsprechenden Ende der linearen Verbindung ortsfest, während sich das mit dem Instrumentenhalter verbundenen Ende der linearen Verbindung um dieses Ende dreht, wenn der Manipulator bewegt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the manipulator may have a linear connection, one side of which is stationary relative to the first and the second Haltegelenkt, and the other side is connected to the instrument holder. The linear connection is thus arranged between a stationary to the holding structure and the instrument holder. Assuming the holding joints as stationary, for example, connected to a supporting structure, so is the corresponding end of the linear connection stationary, while the instrument holder connected to the end of the linear connection rotates about this end when the manipulator is moved.

Vorteilhafterweise kann die lineare Verbindung mit dem Instrumentenhalter über eine Kardangelenk verbunden sein, dass eine Drehungen des Instrumentenhalters in allen winkelfreiheitsgraden um einen Drehpunkt des Kardangelenks erlaubt, jedoch eine Drehung des Instrumentenhalters um die Instrumentenachse verhindert. Sofern durch die lineare Verbindung nur die Drehung des Instrumentenhalters um die Instrumentenachse verhindert werden soll, kann die lineare Verbindung so ausgestaltet sein, dass sie in allen anderen Freiheitsgraden der Bewegung des Instrumentenhalters beweglich ist, also keine anderen Freiheitsgrade einschränkt. Hierzu kann insbesondere die lineare Verbindung mit ihrem relativ zu den Haltegelenken ortsfesten Ende an einem Kardan- oder Kugelgelenk angeordnet sein. Darüberhinaus kann vorteilhaft die lineare Verbindung in diesem Falle eine veränderliche Länge aufweisen. Beispielsweise kann hierzu die lineare Verbindung durch zwei ineinander verlaufende Teile gebildet sein, die ineinander entlang einer Längsachse der linearen Verbindung verschiebbar sind.Advantageously, the linear connection may be connected to the instrument holder via a universal joint that permits rotation of the instrument holder in all angular degrees of freedom about a pivot point of the universal joint but prevents rotation of the instrument holder about the instrument axis. If only the rotation of the instrument holder about the instrument axis is to be prevented by the linear connection, the linear connection can be designed such that it is movable in all other degrees of freedom of the movement of the instrument holder, ie does not limit other degrees of freedom. For this purpose, in particular the linear connection with its relative to the holding joints stationary end can be arranged on a cardan or ball joint. Moreover, the linear connection may advantageously have a variable length in this case. For example, for this purpose, the linear connection can be formed by two parts running into one another, which are displaceable into one another along a longitudinal axis of the linear connection.

Sofern durch die lineare Verbindung eine Kraft auf den Instrumentenhalter ausgeübt werden soll, gleichzeitig aber eine Drehung des Instrumentenhalters um die Instrumentenachse nicht verhindert werden soll, kann die lineare Verbindung mit dem Instrumentenhalter auch über ein Kugelgelenk verbunden sein.If a force is to be exerted on the instrument holder by the linear connection, but at the same time a rotation of the instrument holder to the instrument axis should not be prevented, the linear connection with the instrument holder may also be connected via a ball joint.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der zumindest eine Antrieb die lineare Verbindung antreiben. Dabei wird die Antriebskraft über die lineare Verbindung auf den Instrumentenhalter ausgeübt. Der Antrieb ist dabei wiederum vorteilhafterweise an dem relativ zu den Haltegelenke ortsfesten Ende der linearen Verbindung angeordnet. Der Antrieb kann vorteilshafterweise die lineare Verbindung um eine oder zwei Achsen drehen, die ortsfest gegenüber den Haltegelenken sind.In an advantageous embodiment, the at least one drive can drive the linear connection. The driving force is over the linear Connection exercised on the instrument holder. The drive is in turn advantageously arranged on the stationary relative to the holding joints end of the linear connection. The drive may advantageously rotate the linear link about one or two axes which are stationary with respect to the hinges.

Vorteilhafterweise kann die lineare Verbindung hierbei mittels zweier Antriebe um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen angetrieben werden. Dies ermöglicht eine Bewegung des Instrumentenhalters um zwei Winkelfreiheitsgrade um den Pivotpunkt.Advantageously, the linear connection can be driven by two drives about two mutually perpendicular axes. This allows movement of the instrument holder two angular degrees of freedom around the pivot point.

In einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, die lineare Verbindung nur um eine Achse anzutreiben, die ortsfest zu den Haltegelenke ist, und einen weiteren Antrieb vorzusehen, mittels welchem eine Kraft in der Längsrichtung der linearen Verbindung ausübbar ist. Auch hierdurch kann eine Bewegung des Instrumentenhalters in zwei Winkelfreiheitsgraden bewirkt werden.In an alternative embodiment, it is also possible to drive the linear connection only about an axis which is stationary to the holding joints, and to provide a further drive, by means of which a force in the longitudinal direction of the linear connection is exercisable. Again, this can cause a movement of the instrument holder in two degrees of angular freedom.

Es ist vorteilhaft, wenn die lineare Verbindung mit ihrem ortsfesten Ende über ein Kardangelenk mit beispielsweise einer die Haltegelenke tragenden Struktur verbunden ist. Es kann hierbei einer oder zwei der genannten Antriebe auf eine oder zwei der Achsen des Kardangelenkes wirken. Wird also, wie oben beschrieben, die lineare Verbindung um zwei ortsfeste Achsen gedreht, können beide Elemente des Kardangelenkes angetrieben sein. Wird die lineare Verbindung nur um eine Achse gedreht, so ist vorteilhaft nur ein Elemente des Kardangelenkes angetrieben und das andere Element frei beweglich.It is advantageous if the linear connection is connected to its stationary end via a universal joint with, for example, a structure carrying the retaining joints. In this case, one or two of the said drives can act on one or two of the axes of the universal joint. Thus, if, as described above, the linear connection is rotated about two fixed axes, both elements of the universal joint can be driven. If the linear connection is rotated about only one axis, advantageously only one element of the universal joint is driven and the other element is freely movable.

Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn beide Elemente des Kardangelenkes angetrieben sind, einer der Antriebe nicht völlig ortsfest ist sondern bei Bewegung durch den anderen Antrieb mitbewegt wird. Vorteilhaft ist der mitbewegte Antrieb jedoch möglichst nah am Kardangelenk angeordnet, so dass das hierbei auftretenden Drehmoment gering ist.It should be noted that when both elements of the universal joint are driven, one of the drives is not completely stationary but is moved along with movement by the other drive. However, the co-moving drive is advantageously arranged as close as possible to the universal joint, so that the torque occurring in this case is low.

Die genannten Achsen, um welche die lineare Verbindung drehbar ist, stehen vorteilhafterweise senkrecht zur Längsrichtung der linearen Verbindung.The said axes, about which the linear connection is rotatable, are advantageously perpendicular to the longitudinal direction of the linear connection.

Vorteilhafterweise weist der erfindungsgemäße Manipulator außerdem einen Instrumentenantrieb auf. Bevorzugterweise ist dieser Instrumentenantrieb so aufgebaut, dass die Antriebselemente ortsfest implementiert sind. Die Kraftübertragung kann beispielsweise durch parallel zur Linearachse ausgerichtete, nicht relativ zueinander drehbare Kolben und Zylinder erfolgen. Die Kolben bzw. Zylinder können auf der ortsfesten Seite mit ortsfesten Motoren und auf der Instrumentenhalterseite mit Kupplungen des Instrumentenantriebs verbunden sein und die Kupplungen von außen antreiben.Advantageously, the manipulator according to the invention also has an instrument drive. Preferably, this instrument drive is constructed so that the drive elements are implemented stationary. The power transmission can be done for example by aligned parallel to the linear axis, not relatively rotatable piston and cylinder. The pistons or cylinders may be connected on the fixed side with fixed motors and on the instrument holder side with couplings of the instrument drive and drive the clutches from the outside.

Vorteilhafterweise weist der Instrumentenantrieb eine lineare Übertragung auf, deren eines Ende ortsfest relativ zu einer das erste und das zweite Haltegelenk tragenden Struktur ist, und dessen anderes Ende mit dem Instrumentenhalter verbunden ist. Darüberhinaus weist vorzugsweise der Instrumentenantrieb einen Motor auf, der an dem ortsfesten Ende der linearen Übertragungen angreift. Vorteilhafterweise ist die lineare Übertragung so ausgestaltet, dass mit ihr eine durch den Motor ausgeübte Kraft oder ein durch den Motor ausgeübtes Drehmoment zum Instrumentenhalter übertragbar ist.Advantageously, the instrument drive has a linear transmission, one end of which is stationary relative to a structure carrying the first and second support joints, and the other end is connected to the instrument holder. Moreover, preferably the instrument drive has a motor which engages the stationary end of the linear transmissions. Advantageously, the linear transmission is designed such that with it a force exerted by the motor force or a torque exerted by the motor to the instrument holder is transferable.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die lineare Übertragung eine Stange sein, die mit dem Motor über ein erstes Kardangelenk, hier als erstes Übertragungskardangelenk bezeichnet, verbunden ist und am Instrumentenhalter über ein zweites Kardangelenk, hier als zweites Übertragungskardangelenk bezeichnet, angreift. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die lineare Übertragung eine elastische Verbindung und/oder eine Feder sein oder aufweisen, deren eines Ende mit dem Motor verbunden ist und dessen anderes Ende am Instrumentenhalter angreift.In an advantageous embodiment, the linear transmission can be a rod which is connected to the motor via a first universal joint, here referred to as the first transmission cardan joint, and acts on the instrument holder via a second universal joint, referred to here as a second transmission cardan joint. In a further advantageous embodiment, the linear transmission can be or have an elastic connection and / or a spring, one end of which is connected to the motor and the other end engages the instrument holder.

Vorteilhafterweise greift die Übertragung am Instrumentenhalter an einer Kupplung an, über welche ein gehaltenes Instrument angetrieben wird.Advantageously, the transmission on the instrument holder engages a coupling via which a held instrument is driven.

Bevorzugterweise ist eine Länge der linearen Übertragung veränderbar. Sofern die lineare Übertragung als Stange ausgebildet ist, so kann dies beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass die Stange zwei ineinander verschiebliche Teile aufweist. Die Längenveränderlichkeit kann auch dadurch realisiert sein, dass die lineare Übertragung eine Feder aufweist.Preferably, a length of the linear transmission is changeable. If the linear transmission is designed as a rod, this can be effected, for example, by virtue of the rod having two parts which can be displaced into one another. The Längenveränderlichkeit can also be realized by the fact that the linear transmission has a spring.

Durch die Längenveränderlichkeit der linearen Übertragung blockiert die lineare Übertragung nicht die Bewegung des Instrumentenhalters.Due to the linearity of the linear transmission, the linear transmission does not block the movement of the instrument holder.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den gezeigten Beispielen genannten Merkmale können auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein.In the following, the invention will be explained by way of example with reference to some figures. The same reference numerals designate the same or corresponding features. The features mentioned in the examples shown can also be realized independently of the specific example.

Es zeigt:It shows:

1 verschiedene Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators für minimalinvasive Chirurgie mit unterschiedlichen Längen von Segmenten von Haltearmen, 1 different embodiment of a manipulator according to the invention for minimally invasive surgery with different lengths of segments of holding arms,

2 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit unterschiedlichen Möglichkeiten der Anordnung von Antrieben, 2 a manipulator according to the invention with different possibilities of arrangement of drives,

3 verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung von Segmenten von Haltearmen, 3 various possibilities of designing segments of holding arms,

4 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Verbindung, 4 a manipulator according to the invention with a linear connection,

5 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer angetriebenen linearen Verbindung, 5 a manipulator according to the invention with a driven linear connection,

6 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Verbindung, die in einer Winkelrichtung und in ihrer Längsrichtung angetrieben ist, 6 a manipulator according to the invention with a linear connection which is driven in an angular direction and in its longitudinal direction,

7 einen erfindungsgemäßen Manipulator, wie in 6 gezeigt, bei dem die lineare Verbindung über ein Kugelgelenk mit dem Instrumentenhalter verbunden ist, 7 a manipulator according to the invention, as in 6 shown, in which the linear connection is connected via a ball joint with the instrument holder,

8 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instruments, 8th a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument,

9 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instrumentes, wobei die lineare Übertragung elastische Bereiche aufweist, und 9 a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument, wherein the linear transmission has elastic regions, and

10 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instrumentes, wobei die lineare Übertragung eine Feder aufweist. 10 a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument, wherein the linear transmission comprises a spring.

1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Manipulator für minimalinvasive Chirurgie. Die in drei Teilfiguren zeigen unterschiedliche Varianten des erfindungsgemäßen Manipulators mit variierenden Längen von Segmenten 1a, 1b, 2a, 2b von Haltearmen 1, 2. 1 shows an example manipulator according to the invention for minimally invasive surgery. The three subfigures show different variants of the manipulator according to the invention with varying lengths of segments 1a . 1b . 2a . 2 B of holding arms 1 . 2 ,

Der erfindungsgemäße Manipulator weist zunächst einen Instrumentenhalter 3 auf, der sich entlang einer im Folgenden als Instrumentenachse bezeichneten Längsachse des Instrumentenhalters 3 erstreckt. Wie im bezeigten Beispiel dargestellt kann der Instrumentenhalter 3 gerade ausgebildet sein.The manipulator according to the invention initially has an instrument holder 3 on, which extends along a longitudinal axis of the instrument holder referred to below as the instrument axis 3 extends. As shown in the example shown, the instrument holder 3 just be trained.

Darüberhinaus weist der erfindungsgemäße Manipulator einen ersten Haltearm 1 auf, der ein erstes Segment 1a und ein zweites Segment 1b aufweist. Dabei ist das erste Segment 1a mit dem zweiten Segment 1b über ein einachsiges erstes Verbindungsgelenk 21 verbunden. Das erste Verbindungsgelenk 21 ist um eine erste Verbindungsachse 51 drehbar, die durch einen Pivotpunkt 4 verläuft. Der Pivotpunkt 4 ist dabei auf dem Instrumentenhalter 3 bzw. der Instrumentenachse angeordnet.In addition, the manipulator according to the invention has a first holding arm 1 on, the first segment 1a and a second segment 1b having. This is the first segment 1a with the second segment 1b via a uniaxial first connecting joint 21 connected. The first connection joint 21 is a first connection axis 51 rotatable by a pivot point 4 runs. The pivot point 4 is on the instrument holder 3 or the instrument axis arranged.

Das erste Segment 1a des erste Haltearmes 1 ist an seinem dem ersten Verbindungsgelenk 21 abgewandten Ende an einem ersten Haltegelenk 11 angeordnet, dass um eine erste Halteachse 41 drehbar ist, die ebenfalls durch den Pivotpunkt 4 verläuft. Darüberhinaus ist das zweite Segment 1b des ersten Haltearmes 1 an seinem dem ersten Verbindungsgelenk 21 abgewandten Ende mit dem Instrumentenhalter 3 an einem ersten Ort des Instrumentenhalters über ein einachsiges erstes Gelenk 31 des Instrumentenhalters verbunden, das um die Instrumentenachse drehbar ist.The first segment 1a of the first holding arm 1 is at his the first connecting joint 21 opposite end to a first support joint 11 arranged around a first holding axis 41 is rotatable, which is also through the pivot point 4 runs. In addition, the second segment is 1b of the first holding arm 1 at its first connecting joint 21 opposite end with the instrument holder 3 at a first location of the instrument holder via a uniaxial first joint 31 connected to the instrument holder, which is rotatable about the instrument axis.

In entsprechender Weise weist der zweite Haltearm 2 ein erstes Segment 2a und ein zweites Segment 2b auf, die über ein zweites Verbindungsgelenk 22 miteinander verbunden sind. Das Verbindungsgelenk 22 ist dabei um eine zweite Verbindungsachse 52 drehbar, die durch den Pivotpunkt 4 verläuft.In a corresponding manner, the second holding arm 2 a first segment 2a and a second segment 2 B on that over a second connecting joint 22 connected to each other. The connecting joint 22 is a second connection axis 52 rotatable, passing through the pivot point 4 runs.

Das erste Segment 2a des zweiten Haltearmes 2 ist an seiner dem zweiten Verbindungsgelenk 22 abgewandten Seite an einem zweiten Haltegelenk 12 angeordnet, dass um eine zweite Halteachse drehbar ist. Wie in 1 gezeigt, kann die zweite Halteachse optional mit der ersten Halteachse 41 zusammenfallen. Wichtig ist jedoch nur, dass die zweite Halteachse durch den Pivotpunkt 4 verläuft.The first segment 2a of the second holding arm 2 is at its the second connecting joint 22 opposite side to a second hinge 12 arranged that is rotatable about a second holding axis. As in 1 shown, the second support axis can optionally with the first support axis 41 coincide. It is important, however, only that the second holding axis through the pivot point 4 runs.

Das zweite Element 2b des zweiten Haltearmes 2 ist an seinem dem zweiten Verbindungsgelenk 22 angewandten Ende mit dem Instrumentenhalter 3 an einem zweiten Ort des Instrumentenhalters verbunden. Die Verbindung kann über ein einachsiges zweites Gelenk 32 des Instrumentenhalters gebildet sein, das um die Instrumentenachse drehbar ist, sie kann aber auch fest sein.The second element 2 B of the second holding arm 2 is at his second joint 22 applied end with the instrument holder 3 connected to a second location of the instrument holder. The connection can be via a uniaxial second joint 32 be formed of the instrument holder, which is rotatable about the instrument axis, but it can also be fixed.

Im gezeigten Beispiel können alle Segmente 1a, 1b, 2a und 2b als Kreisbögen ausgestaltet sein, deren Kreismittelpunkt durch den Pivotpunkt 4 gebildet wird. Die jeweiligen Gelenke 11, 21, 31, 12, 22, 32 sind dabei jeweils am Ende des entsprechenden Kreisbogens angeordnet.In the example shown, all segments 1a . 1b . 2a and 2 B be designed as circular arcs, the center of the circle through the pivot point 4 is formed. The respective joints 11 . 21 . 31 . 12 . 22 . 32 are each arranged at the end of the corresponding circular arc.

Im gezeigten Beispiel können das erste Gelenk 31 des Instrumentenhalters und gegebenenfalls das zweite Gelenke 32 des Instrumentenhalters, bzw. der erste Ort des Instrumentenhalters und der zweite Ort des Instrumentenhalters, voneinander beabstandet sein. Auch kann der Abstand des ersten Haltegelenkes 11 vom Pivotpunkt 4 unterschiedlich zum Abstand des zweiten Haltegelenkes 12 vom Pivotpunkt 4 sein. Im gezeigten Beispiel können alle Gelenke 11, 21, 31 des ersten Haltearmes 1 auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche angeordnet sein, deren Mittelpunkt der Pivotpunkt 4 bildet und alle Gelenke 12, 22, 32 des zweiten Haltearmes 2 können auf einer weiteren Kugeloberfläche angeordnet sein, deren Mittelpunkt ebenfalls der Pivotpunkt 4 ist, wobei der Radius der Kugeloberfläche des zweiten Haltearmes 2 kleiner als jener des ersten Haltearmes 1 ist. Durch eine solche Anordnung kann eine Kollision der Haltearme in jeder Position wirkungsvoll vermieden werden, da sich die Haltearme stets in unterschiedlichen Kugeloberflächen bewegen.In the example shown, the first joint 31 of the instrument holder and optionally the second joint 32 of the instrument holder, or the first location of the instrument holder and the second location of the instrument holder, be spaced apart. Also, the distance of the first support joint 11 from the pivot point 4 different from the distance of the second support joint 12 from the pivot point 4 be. In the example shown, all joints 11 . 21 . 31 of the first holding arm 1 be arranged on a common spherical surface, the center of the pivot point 4 forms and all joints 12 . 22 . 32 of the second holding arm 2 can be arranged on a further spherical surface whose Center also the pivot point 4 is, wherein the radius of the spherical surface of the second Haltearmes 2 smaller than that of the first holding arm 1 is. By such an arrangement, a collision of the support arms can be effectively avoided in any position, since the support arms always move in different spherical surfaces.

Erfindungsgemäß weist der Manipulator zumindest einen Antrieb 61, 62 auf, mit dem eine Drehung des Instrumentenhalters 3 bzw. der Instrumentenachse in zwei Winkelfreiheitsgraden um den Pivotpunkt bewirkbar ist. Im gezeigten Beispiel kann der Manipulator zwei Antriebe 61 und 62 aufweisen. Dabei ist über den Antrieb 61 das Haltegelenk 11 antreibbar und über den Antrieb 62 das Haltegelenk 12. Über den ersten 1 und den zweiten 2 Haltearm wird dadurch der Instrumentenhalter 3 um den Pivotpunkt 4 bewegt. Unabhängig von der Anordnung der Antriebe 61, 62 ist in der erfindungsgemäßen Konstruktion die Lage der Haltegelenke 11 und 12 stets fest gegenüber der Lage des Pivotpunktes 4. Sind die Haltegelenke 11 und 12 daher ortsfest beispielsweise mit einer tragenden Struktur verbunden, so ist auch der Pivotpunkt 4 konstruktionsbedingt ortsfest.According to the invention, the manipulator has at least one drive 61 . 62 on, with which a rotation of the instrument holder 3 or the instrument axis in two angular degrees of freedom around the pivot point is effected. In the example shown, the manipulator two drives 61 and 62 exhibit. It is about the drive 61 the holding joint 11 drivable and over the drive 62 the holding joint 12 , About the first 1 and the second 2 Holding arm thereby becomes the instrument holder 3 around the pivot point 4 emotional. Regardless of the arrangement of the drives 61 . 62 is in the construction according to the invention the position of the holding joints 11 and 12 always fixed to the position of the pivot point 4 , Are the holding joints 11 and 12 therefore, for example, fixed to a supporting structure, so is the pivot point 4 structurally fixed.

Im gezeigten Beispiel wird durch den ersten Antrieb 61 das erste Segment 1a des ersten Haltearmes 1 angetrieben und durch den zweiten Antrieb 62 das erste Segment 2a des zweiten Haltearmes 2.In the example shown is by the first drive 61 the first segment 1a of the first holding arm 1 driven and by the second drive 62 the first segment 2a of the second holding arm 2 ,

Die drei Teilbilder der 1 zeigen unterschiedliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators, in denen die Verbindungsgelenke 21, 22 unterschiedlich angeordnet sind. Eine unterschiedliche Anordnung der Verbindungsgelenke 21 und 22 führt zu unterschiedlichen Längen der entsprechenden Segmente 1a, 1b, 2a und 2b. Es ist insbesondere auch möglich, was in 1 nicht gezeigt ist, dass die Verbindungsgelenke 21 und 22 koaxial zueinander angeordnet sind, so dass die erste Verbindungachse 51 und die zweite Verbindungsachse 52 aufeinander liegen.The three partial images of 1 show different embodiment of the manipulator according to the invention, in which the connection joints 21 . 22 are arranged differently. A different arrangement of the connection joints 21 and 22 leads to different lengths of the corresponding segments 1a . 1b . 2a and 2 B , It is also possible in particular what is in 1 not shown is that the connecting joints 21 and 22 are arranged coaxially with each other, so that the first connection axis 51 and the second connection axis 52 lie on one another.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, auf den die 1 gemachten Aussagen ebenfalls zutreffen. Anders als in 1 sind jedoch hier die Antriebe 61 des ersten Haltearms 1 und 62 des zweiten Haltearmes 2 nicht koaxial angeordnet und die Haltegelenke 11 des ersten Haltearmes und 12 des zweiten Haltearmes sind daher ebenfalls nicht koaxial angeordnet. Dennoch sind auch hier in beiden Teilbildern die Antriebe 61 und 62 sowie die Haltegelenke 11 und 12 so angeordnet, dass deren Drehachsen wie auch die Drehachsen aller anderen Gelenke durch den Pivotpunkt 4 verlaufen. 2 shows a manipulator according to the invention, to which the 1 statements made also apply. Unlike in 1 But here are the drives 61 of the first holding arm 1 and 62 of the second holding arm 2 not coaxially arranged and the hinges 11 of the first holding arm and 12 of the second holding arm are therefore also not arranged coaxially. Nevertheless, here are the drives in both fields 61 and 62 as well as the holding joints 11 and 12 arranged so that their axes of rotation as well as the axes of rotation of all other joints through the pivot point 4 run.

3 zeigt beispielhaft verschiedene mögliche Ausgestaltungen der in 1 und 2 sowie den anderen Beispielen zum Einsatz kommenden Segmente 1a, 1b, 2a und/oder 2b. Die gezeigten Segmente verlaufen je nach Funktion im Manipulator zwischen den Gelenken 31, 32, 21 oder 22 einerseits und den Gelenken 21, 11, 22 oder 12 anderseits. 3 shows by way of example various possible embodiments of in 1 and 2 as well as the other examples used for use segments 1a . 1b . 2a and or 2 B , The segments shown run depending on the function in the manipulator between the joints 31 . 32 . 21 or 22 on the one hand and the joints 21 . 11 . 22 or 12 on the other hand.

Unabhängig von der Form des entsprechenden Segments sind die Gelenke 31, 32, 21 oder 22 und 21, 11, 22 oder 12 am Ende des jeweiligen Segments 1a, 1b, 2a, 2b so angeordnet, dass ihre Drehachsen durch den Pivotpunkt 4 verlaufen.Regardless of the shape of the corresponding segment are the joints 31 . 32 . 21 or 22 and 21 . 11 . 22 or 12 at the end of the respective segment 1a . 1b . 2a . 2 B arranged so that their axes of rotation through the pivot point 4 run.

Im linken Bild ist das Segment 1a, 1b, 2a, 2b kreisbogenförmig ausgebildet um den Pivotpunkt 4 als Mittelpunkt.In the left picture is the segment 1a . 1b . 2a . 2 B circular arc formed around the pivot point 4 as the center.

Im mittleren Teilbild ist das Segment gerade ausgebildet, wobei nur die Enden des Segments so abgeknickt sind, dass die Drehachsen der Gelenke 31, 21, 32, 22 und 21, 11, 22, 12 durch den Pivotpunkt 4 verlaufen.In the middle part of the image, the segment is straight, with only the ends of the segment are bent so that the axes of rotation of the joints 31 . 21 . 32 . 22 and 21 . 11 . 22 . 12 through the pivot point 4 run.

Im rechten Teilbild ist das Segment 1a, 1b, 2a, 2b in seiner Mitte in zwei gleichlange Schenkel abgeknickt, die jeweils gerade sind. Der Winkel zwischen den beiden Schenkeln ist dabei so gewählt, dass die Drehachsen der Gelenke 31, 32, 21, 22 und 21, 11, 22, 12 durch den Pivotpunkt 4 verlaufen. Eine Vielzahl weiterer Ausgestaltungen der Segmente ist möglich, sofern die Randbedingung erfüllt ist, dass die Drehachsen der Gelenke an den Enden der Segmente durch den Pivotpunkt 4 verlaufen.In the right part of the picture is the segment 1a . 1b . 2a . 2 B in its middle bent into two equal long legs, which are each straight. The angle between the two legs is chosen so that the axes of rotation of the joints 31 . 32 . 21 . 22 and 21 . 11 . 22 . 12 through the pivot point 4 run. A variety of other embodiments of the segments is possible, provided that the boundary condition is satisfied that the axes of rotation of the joints at the ends of the segments through the pivot point 4 run.

4 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, in dem die Anordnung der Haltearme 1 und 2 mit den dazugehörigen Gelenken und Segmenten sowie der Antriebe 61 und 62 der Haltegelenke 11 und 12 jener in 1 gezeigten entspricht. Auf die Beschreibung der 1 soll daher diesbezüglich Bezug genommen werden. 4 shows a manipulator according to the invention, in which the arrangement of the support arms 1 and 2 with the associated joints and segments as well as the drives 61 and 62 the holding joints 11 and 12 those in 1 shown corresponds. On the description of 1 should therefore be referred to in this regard.

Zusätzlich zur in 1 gezeigten Ausgestaltung weist der Manipulator in 4 eine lineare Verbindung 401 auf. Darüberhinaus zeigt 4 eine tragenden Struktur 402, welche die Antriebe 61 und 62 sowie die Haltegelenke 11 und 12 trägt. Die Antriebe 61, 62 und Haltegelenke 11, 12 sind daher ortsfest relativ zur Struktur 402. Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion ist außerdem die tragende Struktur 402 ortsfest gegenüber dem Pivotpunkt 4.In addition to in 1 shown embodiment, the manipulator in 4 a linear connection 401 on. In addition shows 4 a supporting structure 402 which the drives 61 and 62 as well as the holding joints 11 and 12 wearing. The drives 61 . 62 and holding joints 11 . 12 are therefore stationary relative to the structure 402 , Due to the construction according to the invention is also the supporting structure 402 stationary against the pivot point 4 ,

Die lineare Verbindung 401 verläuft nun zwischen der tragenden Struktur 402 einerseits und dem Instrumentenhalter 3 andererseits. Das eine Ende der linearen Verbindung ist also ortsfest gegenüber der tragenden Struktur 402 und den Haltegelenken 11 und 12. Die andere Seite der linearen Verbindung 401 ist mit dem Instrumentenhalter 3 verbunden. Sofern hier wie auch in den anderen Beispielen von einem ortsfesten Ende die Rede ist, so bezeichnet dies bei einem an einem Gelenk angeordneten Element den Drehpunkt des Gelenkes.The linear connection 401 now runs between the supporting structure 402 on the one hand and the instrument holder on the other 3 on the other hand. The one end of the linear connection is thus stationary relative to the supporting structure 402 and the holding joints 11 and 12 , The other side of the linear connection 401 is with the instrument holder 3 connected. As far as here, as in the other examples, there is talk of a fixed end, this indicates in an element arranged on a joint, the pivot point of the joint.

Die Verbindung der linearen Verbindung 401 mit dem Instrumentenhalter 3 kann über ein Kardangelenk 403 realisiert sein. Im Allgemeinen wird hier unter einem Kardangelenk ein Gelenk verstanden, das zwei senkrechte zueinander stehende einachsige Gelenke aufweist.The connection of the linear connection 401 with the instrument holder 3 can be via a universal joint 403 be realized. In general, a universal joint is understood to be a joint that has two orthogonal uniaxial joints that are perpendicular to one another.

Im in 4 gezeigten Beispiel erlaubt das Gelenk 403 eine Drehung des Instrumentenhalters 3 um eine Achse die senkrecht zur Längsrichtung des Instrumentenhalters 3 und senkrecht zu einer Längsrichtung der linearen Verbindung 401 steht. Darüberhinaus erlaubt Das Gelenk 403 eine Drehung dieser Achse um eine Drehachse, die parallel zur Längsrichtung der linearen Verbindung 401 verläuft. Dieser Freiheitsgrad kann durch die Verbindung des Gelenks 403 mit der linearen Verbindung 401 als einachsiges Gelenk realisiert sein, oder es kann die lineare Verbindung 401 fest mit dem Gelenk 403 verbunden sein und die lineare Verbindung selbst so ausgestaltet sein, dass ihre Enden gegeneinander um die Längsachse der linearen Verbindung 401 drehbar sind.Im in 4 example shown allows the joint 403 a rotation of the instrument holder 3 about an axis perpendicular to the longitudinal direction of the instrument holder 3 and perpendicular to a longitudinal direction of the linear connection 401 stands. Moreover, the joint allows 403 a rotation of this axis about an axis of rotation, which is parallel to the longitudinal direction of the linear connection 401 runs. This degree of freedom can be achieved through the connection of the joint 403 with the linear connection 401 be realized as uniaxial joint, or it may be the linear connection 401 firmly with the joint 403 be connected and the linear connection itself be designed so that their ends against each other about the longitudinal axis of the linear connection 401 are rotatable.

Die lineare Verbindung 401 ist im in 4 gezeigten Beispiel durch zwei Segmente realisiert, die ineinander in Richtung der Längsrichtung der linearen Verbindung 401 verschieblich sind. Dadurch ist der Abstand zwischen dem Gelenk 403 und dem ortsfesten Ende der linearen Verbindung 401 variabel.The linear connection 401 is in the 4 example shown realized by two segments which are intertwined in the direction of the longitudinal direction of the linear connection 401 are displaceable. This is the distance between the joint 403 and the stationary end of the linear connection 401 variable.

Das an der tragenden Struktur 402 angeordnete Ende der linearen Verbindung 401 ist mit der tragenden Struktur 402 über ein Kardangelenk 404 verbunden, dass eine Drehung der linearen Verbindung 401 um das ortsfeste Ende in allen Winkelfreiheitsgraden erlaubt.That at the supporting structure 402 arranged end of the linear connection 401 is with the load-bearing structure 402 about a universal joint 404 connected to that rotation of the linear connection 401 allowed around the fixed end in all angular degrees of freedom.

In 4 ist die lineare Verbindung 401 lediglich passiv und dient dazu, eine Drehung des Instrumentenhalters 3 um die Instrumentenachse, also seine Längsrichtung, zu verhindern.In 4 is the linear connection 401 only passive and serves to rotate the instrument holder 3 to prevent the instrument axis, ie its longitudinal direction.

5 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, dessen Aufbau abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden, jenen des Manipulators in 4 entspricht. 5 shows a manipulator according to the invention, the structure of which, apart from the differences described below, those of the manipulator in 4 equivalent.

Anders als in 4 sind die Haltegelenke 11 und 12 des ersten Haltearmes 1 und des zweiten Haltearmes 2 im in 5 gezeigten Beispiel nicht angetrieben. Eine Bewegung des Instrumentenhalters 3 wird in 5 durch Antriebe 501 und 502 bewirkt, die eine Drehung der linearen Verbindung 401 um deren ortsfestes Ende, also das relativ zur tragenden Struktur 402 feste Ende, bewirken. Wie in 5 gezeigt, können die Antriebe 501 und 502 das Kardangelenk 404 antreiben, über welches die lineare Verbindung 401 mit der tragenden Struktur 402 verbunden ist. In 5 ist für jeden Winkelfreiheitsgrad der linearen Verbindung 401 einer der Antriebe 501 und 502 zuständig. Durch die Antriebe 501 und 502 kann der Instrumentenhalter daher in jede Winkelposition um den Pivotpunkt 4 bewegt werden. Die lineare Verbindung 401 ist hierbei also nicht passiv, wie 4, sondern aktiv angetrieben durch die Antriebe 501 und 502.Unlike in 4 are the holding joints 11 and 12 of the first holding arm 1 and the second holding arm 2 in the 5 not shown example driven. A movement of the instrument holder 3 is in 5 by drives 501 and 502 causes the rotation of the linear connection 401 around their stationary end, that is relative to the supporting structure 402 firm end, effect. As in 5 The drives can be shown 501 and 502 the universal joint 404 drive over which the linear connection 401 with the supporting structure 402 connected is. In 5 is for each angular degree of freedom of the linear connection 401 one of the drives 501 and 502 responsible. By the drives 501 and 502 Therefore, the instrument holder can be in any angular position around the pivot point 4 to be moved. The linear connection 401 So here is not passive, like 4 but actively driven by the drives 501 and 502 ,

6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators, der, bis auf die im Folgenden beschriebenen Unterschiede, dem in 4 gezeigten Manipulator entspricht. 6 shows a further embodiment of the manipulator according to the invention, which, except for the differences described below, the in 4 corresponds shown manipulator.

Anders als in 4 gezeigt, weist der in 6 gezeigte Manipulator keine Antriebe der Haltegelenke 11 und 12 auf. Es ist jedoch ein Antrieb 601 vorgesehen, mit dem die lineare Verbindung 401 in einem Winkelfreiheitsgrad antreibbar ist. Darüberhinaus weist die in 6 gezeigte Vorrichtung einen linearen Antrieb 602 auf, der eine Längenänderung der linearen Verbindung 401 bewirken kann. Hierzu weist die lineare Verbindung 401 wiederum zwei Segmente auf, die einander verschieblich sind. Der lineare Antrieb 602 bewirkt dabei die entsprechende Verschiebung. Mittels der Antriebe 601 und 602 kann der Instrumentenhalter 3 in beiden Winkelfreiheitsgraden um den Pivotpunkt 4 bewegt werden.Unlike in 4 shown, the in 6 shown manipulator no drives the holding joints 11 and 12 on. However, it is a drive 601 provided with the the linear connection 401 can be driven in an angular degree of freedom. In addition, the in 6 Device shown a linear drive 602 on that a length change of the linear connection 401 can cause. For this purpose, the linear connection 401 again two segments which are mutually displaceable. The linear drive 602 causes the corresponding shift. By means of the drives 601 and 602 can the instrument holder 3 in both angular degrees of freedom around the pivot point 4 to be moved.

7 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators. Die in 7 gezeigte Ausgestaltung entspricht bis auf den folgenden ausgeführten Unterschied der in 6 gezeigten Ausführung. Anders als in 6 ist in 7 die lineare Verbindung 401 mit dem Instrumentenhalter 3 nicht über ein Kardangelenk 403 verbunden, sondern über ein Kugelgelenk 701. Im Gegensatz zu der in 6 gezeigten Ausführungsform ist daher eine Rotation des Instrumentenhalters 3 um die Instrumentenachse möglich. Bezüglich der anderen Eigenschaften der in 7 gezeigten Ausführungsform wird auf 6 Bezug genommen. 7 shows a further exemplary embodiment of the manipulator according to the invention. In the 7 shown embodiment corresponds to the following executed difference of in 6 shown execution. Unlike in 6 is in 7 the linear connection 401 with the instrument holder 3 not via a universal joint 403 connected but via a ball joint 701 , Unlike the in 6 shown embodiment is therefore a rotation of the instrument holder 3 possible around the instrument axis. Regarding the other properties of in 7 shown embodiment is on 6 Referenced.

8 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators. Bis auf die im Folgenden dargestellten Unterschiede entspricht diese Ausgestaltung der in 6 gezeigten Ausgestaltung. Betreffend der übereinstimmenden Merkmale soll daher auf die Beschreibung zu 6 Bezug genommen werden. 8th shows a further exemplary embodiment of a manipulator according to the invention. Except for the differences shown below, this embodiment corresponds to in 6 shown embodiment. Concerning the coincident features should therefore refer to the description 6 Be referred.

Zusätzlich zu der in 6 gezeigten Ausführungsform weist die in 8 gezeigte Ausführungsform einen Instrumentenantrieb auf, mit dem ein vom Instrumentenhalter 3 gehaltenes Instrument antreibbar ist. Der Instrumentenantrieb weist eine lineare Übertragung 803 auf, deren eines Ende im Wesentlichen ortsfest relativ zu der tragenden Struktur 402 ist und deren anderes Ende mit dem Instrumentenhalter 3 verbunden ist.In addition to the in 6 In the embodiment shown in FIG 8th embodiment shown on an instrument drive, with one of the instrument holder 3 held instrument is driven. The instrument drive has a linear transmission 803 with one end substantially stationary relative to the supporting structure 402 is and the other end with the instrument holder 3 connected is.

Der Instrumentenantrieb weist einen Antriebsmotor 801 auf, der an der lineare Übertragung 803 angreift. Im gezeigten Beispiel kann der Motor 801 mit der linearen Übertragung 803 beispielsweise über ein Kardangelenk 802 gekoppelt sein, so dass eine vom Motor 801 ausgeübte Kraft oder ein von dem Motor 801 ausgeübtes Drehmoment auf die lineare Übertragung 803 übertragbar ist.The instrument drive has a drive motor 801 on that at the linear transmission 803 attacks. In the example shown, the engine 801 with the linear transmission 803 for example via a universal joint 802 be coupled, so that one from the engine 801 applied force or one of the engine 801 applied torque on the linear transmission 803 is transferable.

Das dem ortsfesten Ende gegenüberliegende Ende der linearen Übertragung 803 greift am Instrumentenhalter 3 an. Es kann dabei insbesondere an einer Kupplung 804 angreifen, über die das Instrument antreibbar ist. Beispielsweise kann hier die lineare Übertragung 803 mit der Kupplung 804 über ein Kardangelenk 805 verbunden sein.The stationary end of the opposite end of the linear transmission 803 grips the instrument holder 3 at. It can in particular on a clutch 804 attack, over which the instrument is drivable. For example, here is the linear transmission 803 with the clutch 804 about a universal joint 805 be connected.

Im gezeigten Beispiel kann die lineare Übertragung 803 zwei ineinander verschiebliche Segmente aufweisen, so dass die lineare Übertragung 803 in ihrer Längsrichtung nicht beschränkend wirkt. Um eine Übertragung eines Drehmomentes entlang der linearen Übertragung 803 zu ermöglichen, hat vorzugsweise die lineare Übertragung 803 einen nicht kreisförmigen Querschnitt. Im in 8 gezeigten Beispiel kann der Querschnitt beispielsweise rechteckig oder quadratisch sein. Der Querschnitt wird hierbei in einer Fläche senkrecht zur Längsrichtung der linearen Übertragung 803 betrachtet.In the example shown, the linear transmission 803 have two segments slidable, so that the linear transmission 803 does not restrict in its longitudinal direction. To transmit a torque along the linear transmission 803 to allow, preferably has the linear transmission 803 a non-circular cross-section. Im in 8th For example, the cross section may be rectangular or square, for example. The cross section is in this case in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the linear transmission 803 considered.

9 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators. Die in 9 gezeigte Ausgestaltung entspricht dabei jener in 8 gezeigten, mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. 9 shows a further exemplary embodiment of a manipulator according to the invention. In the 9 shown embodiment corresponds to that in 8th shown, with the exception of the differences described below.

Anders als in 8 ist die lineare Übertragung 803 in 9 mit dem Motor 801 nicht über eine Kardangelenk 802 sondern über ein elastisches Element 902. Darüberhinaus ist die lineare Übertragung 803 mit der Kupplung 804 nicht über ein Kardangelenk 805 verbunden, sondern über ein elastisches Element 905. Die anderen Details der in 9 gezeigten Ausführungsform können wie in 8 gezeigt und dort beschrieben ausgestaltet sein.Unlike in 8th is the linear transmission 803 in 9 with the engine 801 not via a universal joint 802 but over an elastic element 902 , In addition, the linear transmission 803 with the clutch 804 not via a universal joint 805 connected but via an elastic element 905 , The other details of in 9 As shown in FIG 8th be shown and designed there described.

10 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators entsprechend dem in 9 gezeigten, mit den im Folgenden beschriebenen Unterschieden. Auf die Beschreibung zu 9 soll daher hier Bezug genommen werden. 10 shows a further exemplary embodiment of the manipulator according to the invention according to the in 9 shown, with the differences described below. On the description too 9 should therefore be referred to here.

Anders in 9 gezeigt ist die lineare Übertragung des Instrumentenantriebs zwischen dem Motor 801 und der Kupplung 804 nicht durch das gerade ineinander verschiebliche Element 803 und die elastischen Elemente 902 und 905 ausgestaltet, sondern durch eine Feder 1003, die am Motor 801 in einer Führung 1002 geführt wird und vor der Kupplung 804 in einer Führung 1005 geführt wird. Wie die linearen Übertragungen in 8 und 9 ermöglicht auch die lineare Übertragung in 10 eine Übertragung eines Drehmomentes vom Motor 801 auf die Kupplung 804. Die Längenänderung der linearen Übertragung, die in den 8 und 9 durch ineinander verschiebliche Elemente bewirkt wird, wird in 10 durch die Feder 1003 bewirkt, deren Länge veränderlich ist. Die anderen Details der in 10 gezeigten Ausgestaltung entsprechend jenen in 8 und 9 gezeigten.Different in 9 shown is the linear transmission of the instrument drive between the engine 801 and the clutch 804 not by the element that can just be moved into one another 803 and the elastic elements 902 and 905 designed, but by a spring 1003 at the engine 801 in a guided tour 1002 is guided and before the clutch 804 in a guided tour 1005 to be led. Like the linear transfers in 8th and 9 also allows for linear transmission in 10 a transmission of torque from the engine 801 on the clutch 804 , The change in length of the linear transmission, which in the 8th and 9 is effected by interleaved elements is in 10 through the spring 1003 causes, whose length is variable. The other details of in 10 shown embodiment corresponding to those in 8th and 9 shown.

Es sei bezüglich der linearen Übertragung, wie sie in den 8, 9 und 10 gezeigt ist, darauf hingewiesen, dass die lineare Übertragung aufweisend den Motor 801, die Kupplung 802, 902, 1002, das lineare Element 803, 903, 1003, die Kopplung 805, 905, 1005 und die Kupplung 804 in den 8, 9 und 10 in Verbindung mit einem Antrieb 601 und 602 gezeigt ist, wobei die lineare Verbindung 401 durch den Antrieb 601 in einem Winkelbereich und durch den Antrieb 602 in einer Längsrichtung angetrieben wird. Die Realisierung der linearen Übertragung ist jedoch vollständig unabhängig von der Realisierung des Antriebs. Die in den 8, 9 und 10 gezeigte lineare Übertragung kann daher auch in Verbindung mit Antrieben, wie sie in den 1, 2, 4 und 5 gezeigt sind, realisiert sein.It is with respect to the linear transmission, as in the 8th . 9 and 10 It should be noted that the linear transmission comprises the motor 801 , the coupling 802 . 902 . 1002 , the linear element 803 . 903 . 1003 , the coupling 805 . 905 . 1005 and the clutch 804 in the 8th . 9 and 10 in conjunction with a drive 601 and 602 is shown, wherein the linear compound 401 through the drive 601 in an angular range and by the drive 602 is driven in a longitudinal direction. However, the realization of the linear transmission is completely independent of the realization of the drive. The in the 8th . 9 and 10 Therefore, linear transmission shown can also be used in conjunction with drives, as shown in the 1 . 2 . 4 and 5 are shown, realized.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69417229 T2 [0004]
US 2002/0103476 A1 [0005]
DE 4307876 C1 [0006, 0006]
DE 3205085 A1 [0007]

Claims

Manipulator for minimally invasive surgery, comprising an instrument holder extending along a longitudinal axis of the instrument holder called the instrument axis, a first support arm having a first segment of the first support arm and a second segment of the first support arm, wherein the first segment of the first support arm is connected to the second segment of the first support arm via a uniaxial first linkage pivotable about a first connection axis which passes through a pivot point lying on the instrument axis, a second support arm having a first segment of the second support arm and a second segment of the second support arm, wherein the first segment of the second support arm is connected to the second segment of the second support arm via a uniaxial second connection pivot which is rotatable about a second connection axis which passes through runs the pivot point, and wherein the first segment of the first holding arm is disposed at a first connection joint facing away from the first joint at a first hinge joint, which is rotatable about a first holding axis which extends through the pivot point, wherein the second segment of the first support arm is connected at a first end remote from the first connection joint to the instrument holder at a first location of the instrument holder via a uniaxial first hinge of the instrument holder which is rotatable about the instrument axis, wherein the first segment of the second retaining arm is disposed at a second end remote from the second connecting joint at a second support joint, which is rotatable about a second support axis which extends through the pivot point, wherein the second segment of the second support arm is connected to the instrument holder at a second location of the instrument holder at an end remote from the second connection joint, and further comprising at least one drive for effecting rotation of the instrument axis in two angular degrees of freedom about the pivot point.

Manipulator according to the preceding claim, wherein the first holding axis coincides with the second holding axis.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein the second segment of the second support arm at the second location of the instrument holder is connected via a uniaxial second joint of the instrument holder, which is rotatable about the instrument axis.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein the first hinge of the instrument holder at the first location of the instrument holder relative to the second location of the instrument holder is spaced and / or the first support joint from the pivot point has a different distance than the second support joint.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein the at least one drive is a drive with which the first segment of the first holding arm can be driven about the first holding axis and / or a drive not identical to the first drive, with which the first segment of the second holding arm can be driven by the second holding axis.

Manipulator according to one of the preceding claims, wherein the first connection joint, the first support joint and the first joint of the instrument holder lie on a common spherical surface, the center of which is the pivot point and / or the second connection joint, the second support joint and the second joint of the instrument holder on a common spherical surface whose center is the pivot point.

Manipulator according to one of the preceding claims, comprising a linear connection, one side of which is stationary relative to the first and the second support joint and the other side is connected to the instrument holder.

Manipulator according to the preceding claim, wherein the connection is connected to the instrument holder via a universal joint or a ball joint and / or is connected to a structure carrying the first and the second support joint via a universal joint or a ball joint.

Manipulator according to one of the two preceding claims, wherein with the at least one drive, the linear connection is rotatable about at least one axis which is perpendicular to a longitudinal direction of the linear connection.

Manipulator according to one of claims 6 to 8, wherein the manipulator comprises two of the drive, wherein with one of the drives, the linear connection is rotatable about an axis which is perpendicular to the longitudinal direction of the linear connection and with the other of the drives the linear connection to a Axis is rotatable, which is perpendicular to the longitudinal direction of the linear connection and perpendicular to the axis about which the linear connection with the other drive is rotatable.

Manipulator according to one of claims 6 to 9, wherein the linear connection determines only the solid angle by the connection point of the linear connection with the instrument holder located around the other end of the linear connection.

Manipulator according to one of the 6 to 9, wherein with the linear connection, a force in the longitudinal direction of the linear connection can be effected.

Manipulator according to one of the preceding claims, comprising an instrument drive with which an instrument held by the instrument holder is driven, the instrument drive having a linear transmission, one end of which is stationary relative to a structure carrying the first and second support joints and the other end is connected to the instrument holder, and a motor which acts on the stationary end of the linear transmission, wherein the linear transmission is designed so that with it a force exerted by the motor force to the instrument holder is transferable.

Manipulator according to the preceding claim, wherein the linear transmission is a rod which is connected to the motor via a first transmission card hinge and engages the instrument holder via a second transmission card joint.

Manipulator according to one of claims 12 or 13, wherein the linear transmission is a resilient connection or a spring, one end of which is connected to the motor and the other end engages the instrument holder, preferably at the other end, an encoder is arranged with the a rotation of the motor is measurable.

Manipulator according to one of claims 12 to 14, wherein the linear transmission on the instrument holder engages a coupling, via which a held instrument is driven and / or along the axis of the instrument is pushed up and down.