WO2014044719A1 - Manipulator for minimally invasive surgery - Google Patents

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WO2014044719A1 PCT/EP2013/069396 EP2013069396W WO2014044719A1 WO 2014044719 A1 WO2014044719 A1 WO 2014044719A1 EP 2013069396 W EP2013069396 W EP 2013069396W WO 2014044719 A1 WO2014044719 A1 WO 2014044719A1
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Abstract

The invention relates to a manipulator for minimally invasive surgery, comprising an instrument retainer, which can bear a surgical instrument, a first retaining arm having two segments, and a second retaining arm having two segments, wherein in each retaining arm, the first segment is connected to the second segment by means of a single-axis connecting joint. The axes of rotation of the connecting joints extend through a pivot point that lies on the longitudinal axis of the instrument retainer. The manipulator according to the invention has at least one drive, preferably two drives, by means of which the instrument retainer can be moved about the pivot point in two rotational degrees of freedom.

Description

Manipulator für die minimaünvasive Chirurgie  Manipulator for minimally invasive surgery
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.
In der minimaiinvasiven 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 hin- ein- 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 miniinvasive 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 inside the abdomen, passing them through the trocar. pushes in or out, or rotates about the trocar axis or about 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 694 17 229 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. DE 694 17 229 T2 describes a positioning device for a remote center of spherical rotation based on two interconnected parallel kinematic 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 AI beschreibt ein chirurgisches Instrument für die mi- nimalinvasive Chirurgie, bei welchem eine Doppeiparallel-Kinematik mittels Seiizügen angetrieben wird. Die Seilzugkinematik ist hier sehr aufwendig und die Vorrichtung weist sehr große Abmessungen auf und benötigt einen großen Arbeitsraum. US 2002/0103476 A1 describes a surgical instrument for minimally invasive surgery, in which a double-parallel kinematics is driven by means of pull-pulls. The cable kinematics is very expensive and the device has very large dimensions and requires a large work space.
Die DE 430 78 76 Cl 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 Cl nicht möglich ist. DE 430 78 76 Cl describes a mechanical guide system based on two circular segment arches with guide rails. The large guide rails require a lot of space. In addition, a surgical robot must be able to use three such manipulators side by side, which is not possible with the device of DE 430 78 76 C1.
Die DE 320 50 85 AI beschreibt ein stereotaktisches Chtrurgiesystem mit einer seriellen kinematischen Kette. Durch die Vielzahl hintereinander angeordneter Verbindungsstellen ist diese Vorrichtung jedoch relativ labil. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Manipulator für die minimal- invasive Chirurgie anzugeben, der mit einer geringen Baugröße realisierbar ist, eine sichere Fixierung des Drehpunktes eines chirurgischen Instrumentes erlaubt und dabei eine hohe Stabilität aufweist. DE 320 50 85 AI describes a stereotactic Chtrurgiesystem with a serial kinematic chain. Due to the large number of connecting points arranged one behind the other, however, this device is relatively unstable. Object of the present invention is to provide a manipulator for minimally invasive surgery, which is feasible 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 Haitearm 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 Haitearm. 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 Instrumenten- halters. The pivot point is the point about which the instrument holder is rotatable. The pivot point is therefore the center of rotation of each rotation of the instrument halters.
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.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.
Dieses zweite Verbindungsgelenk ist um eine zweite Verbindungsachse drehbar, welche ebenfalls durch den Pivotpunkt verläuft. 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. 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. 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. 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 Geienk 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 geniek of the instrument holder allows a rotation around the instrument axis. Its axis of rotation coincides with the instrument axis.
Darüberhinaus ist auch das zweite Segment des zweiten Haltearmes an sei- nem 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. 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. Moreover, the second segment of the second retaining 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. 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, vor- zugsweise zwei Antriebe, mit dem bzw. mit denen eine Drehung der Instrumentenachse in zwei Winketfreiheitsgraden 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 desThe 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 degrees of freedom of angle 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
Manipulators gering gehalten und dadurch die Stabilität vergrößert. Manipulator kept low, thereby increasing the stability.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Manipulator zwei der Antriebe aufweisen, wobei ein erster der zwei Antriebe mit dem ersten Segment des ersten Haltearmes über eine erste Welle verbunden ist, und wobei ein zweiter der zwei Antriebe mit dem ersten Segment des zweiten Haltearmes über eine zweite Welle verbunden ist. Die erste und die zweite Welle können hierbei jeweils zwei Abschnitte aufweisen, die über eine Kupplung miteinander verbunden sind. Die Abschnitte verlaufen hierbei jeweils koaxial hintereinander. Vorteilhafterweise sind die Wellen gerade ausgebildet.In an advantageous embodiment of the invention, the manipulator may comprise two of the drives, wherein a first of the two drives is connected to the first segment of the first holding arm via a first shaft, and wherein a second of the two drives with the first segment of the second holding arm via a second shaft is connected. The first and the second shaft can each have two sections, which are connected to one another via a coupling. The sections each run coaxially one behind the other. Advantageously, the waves are straight.
Die beiden Abschnitte sind daher jeweils vorteilhaft ebenfalls gerade ausgebildet und setzten jeweils die entsprechende Welle zusammen. Es soll in dieser Ausgestaltung der Erfindung die jeweilige Welle als Teil des entsprechenden Haltegelenkes angesehen werden. Der jeweils andere Teil des entspre- chenden Haltegelenkes ist dann jener Teil des Manipulators, gegenüber welchem die Welle drehbar ist. The two sections are therefore each advantageously also formed straight and each put the corresponding shaft together. It should be considered in this embodiment of the invention, the respective shaft as part of the corresponding support joint. The respective other part of the corresponding holding joint is then that part of the manipulator against which the shaft is rotatable.
Vorteilhafterweise ist die erste Welle als Rohr ausgebildet und die zweite Wel le koaxial im Inneren der ersten Welle angeordnet oder die zweite Welle ist als Rohr ausgebildet und die erste Welle ist koaxial im Inneren der ersten Wel )e angeordnet. Die Kupplung kann dann vorteilhaft so ausgestaltet sein, dass sie die Abschnitte beider Wellen miteinander verbindet. Dabei verbindet die Kupplung zum einen die beiden Abschnitte der ersten Weile, um die erste Weile zusammenzusetzen und zum anderen die beiden Abschnitte der zweiten Welle, um die zweite Welle zusammenzusetzen. Die Abschnitte beider Weilen können hierbei vorteilhafterweise gemeinsam getrennt und verbunden werden. Advantageously, the first shaft is formed as a tube and the second Wel le arranged coaxially inside the first shaft or the second shaft is formed as a tube and the first shaft is coaxially disposed in the interior of the first Wel) e. The coupling can then be advantageously designed so that she connects the sections of both waves together. In this case, the coupling connects on the one hand the two sections of the first while to assemble the first while and on the other hand, the two sections of the second shaft to assemble the second shaft. The sections of both parts can advantageously be separated and connected together.
Sofern oben von Enden der Segmente die Rede ist, sind diese Enden funktional in dem Sinne zu verstehen, dass das Segment wie eine längliche Verbin- dung 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 Seg- ment vom Gelenk in nur einer Richtung erstreckt, abgesehen von das Gelenk umgebenden Anteilen des Segments, die der Fixierung des Gelenkes am Segment dienen. With reference above to ends of the segments, these ends are to be understood to be functional in the sense that the segment acts as an elongate 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 only one direction 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 derSince 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
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. Joints to each other at such an angle that the axes of rotation intersect at 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 entspre- chenden 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 cut in 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 circular segments can be avoided. The circle segment can be completely described by the angle of the corresponding axes of rotation, the radius and the thickness.
Die Länge der Segmente wird bestimmt durch die Lage der Verbindungsgelenke und der Haitegelenke. 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 Haitegelenke. 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 Haiteachse 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 axis of the axis, as described, but 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 Haitegelenken 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 Haitegelenken. 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.
Vorteiih afterweise hat das erste Haltegeienk einen anderen Abstand vom Pivotpunkt als das zweite Haltegeienk. Hierdurch können die Haltearme so konstruiert werden, dass eine Koliision in allen Lagen ausgeschlossen wird. Darüberhinaus erlaubt es diese Ausführung, zumindest ein Haltegeienk, vorzugsweise beide Haltegelenke, durch den zumindest einen Antrieb, vorzugsweise zwei Antriebe, anzutreiben und dabei den Instrumentenhalter in zwei Winkelfreiheitsgraden zu bewegen. Vorteiih afterweise, the first Haltegeienk has a different distance from the pivot point than the second Haltegeienk. As a result, the holding arms can be designed so that a Koliision is excluded in all layers. Moreover, this embodiment allows at least one Haltegeienk, preferably both holding joints, by the at least one drive, preferably two drives to drive and thereby to move the instrument holder in two degrees of angular freedom.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Gelenk des Instrumentenhalters, das erste Verbindungsgelenk und das erste Haitegelenk 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 Kugel- fläche der ersten Gelenke. Die Kugelflächen haben dabei den Pivotpunkt alsIn a particularly advantageous embodiment of the invention, the first joint of the instrument holder, the first connection joint and the first Haitegelenk arranged on a common spherical surface and / or optionally arranged the second joint of the instrument holder, the second connecting joint and the second support joint on a common spherical surface, which particularly advantageously has a different radius than the spherical surface of the first joints. The spherical surfaces have the pivot point as
Mittelpunkt. Focus.
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 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 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 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.
Vortetlhafterweise 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 Instru- mentenachse 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 ei- nem 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. Preferably, the linear connection may be connected to the instrument holder via a universal joint that allows 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 around the instrument axis is prevented by the linear connection should, the linear connection can be designed so that it is movable in all other degrees of freedom of movement of the instrument holder, that limits no other degrees of freedom. For this purpose, in particular the linear connection with its end fixed relative to the holding joints can be arranged on a gimbal 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 wiede- rum 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 Haltegeienken sind. 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. 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 wer- den. 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. 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. In an advantageous embodiment, the at least one drive can drive the linear connection. The driving force is exerted on the instrument holder via the linear connection. The drive is in this case advantageously arranged on the end of the linear connection which is stationary relative to the holding joints. The drive may advantageously rotate the linear link about one or two axes which are stationary with respect to the support bars. 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 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. This also makes it possible to effect a movement of the instrument holder in two angular degrees of freedom. 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. 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 weiche 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 Halte- gelenk 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. 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. Advantageously, the instrument drive has a linear transmission, one end of which is stationary relative to a structure supporting the first and second support articulations, and whose 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 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:
Figur 1 verschiedene Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators für minimalinvasive Chirurgie mit unterschiedlichen Längen von Segmenten von Haltearmen, 1 shows a different embodiment of a manipulator according to the invention for minimally invasive surgery with different lengths of segments of holding arms,
Figur 2 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit unterschiedlichen Möglichkeiten der Anordnung von Antrieben, FIG. 2 shows a manipulator according to the invention with different possibilities of arranging drives;
Figur 3 verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung von Segmenten von Haltearmen, Figure 3 shows various ways of designing segments of Holding arms,
Figur 4 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Verbindung, Figur 5 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer angetriebenen linearen Verbindung, FIG. 4 shows a manipulator according to the invention with a linear connection, FIG. 5 shows a manipulator according to the invention with a driven linear connection,
Figur 6 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Verbindung, die in einer Winkelrichtung und in ihrer Längsrichtung angetrieben ist, FIG. 6 shows a manipulator according to the invention with a linear connection which is driven in an angular direction and in its longitudinal direction,
Figur 7 einen erfindungsgemäßen Manipulator, wie in Figur 6 gezeigt, bei dem die lineare Verbindung über ein Kugelgelenk mit dem Instrumentenhalter verbunden ist, FIG. 7 shows a manipulator according to the invention, as shown in FIG. 6, in which the linear connection is connected to the instrument holder via a ball joint;
Figur 8 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instruments, FIG. 8 shows a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument,
Figur 9 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instrumentes, wobei die lineare Übertragung elastische9 shows a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument, wherein the linear transmission elastic
Bereiche aufweist, Has areas,
Figur 10 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer linearen Übertragung zum Antrieb eines Instrumentes, wobei die lineare Übertragung eine Feder aufweist, FIG. 10 shows a manipulator according to the invention with a linear transmission for driving an instrument, the linear transmission having a spring,
Figur 11 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer Kupplung zu den Antrieben, und Figur 12 einen erfindungsgemäßen Manipulator mit einer Kupplung zu den11 shows a manipulator according to the invention with a coupling to the drives, and FIG. 12 shows a manipulator according to the invention with a coupling to the drives
Antrieben in den Einzelteilen. Drives in the items.
Figur 1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Manipulator für mrnimal- invasive Chirurgie. Die in drei Teilfiguren zeigen unterschiedliche Varianten des erfindungsgemäßen Manipulators mit variierenden Längen von Segmen- ten la, lb, 2a, 2b von Haltearmen 1, 2. FIG. 1 shows by way of example a manipulator according to the invention for minimally invasive surgery. The three partial figures show different variants of the manipulator according to the invention with varying lengths of segments. th la, lb, 2a, 2b of holding arms 1, 2.
Der erfindungsgemäße Manipulator weist zunächst einen instrumentenhalter 3 auf, der sich entlang einer im Folgenden als Instrumentenachse bezeichne- ten 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, which extends along a longitudinal axis of the instrument holder 3, referred to hereinafter as the instrument axis. As shown in the example shown, the instrument holder 3 may be straight.
Darüberhinaus weist der erfindungsgemäße Manipulator einen ersten Haltearm 1 auf, der ein erstes Segment la und ein zweites Segment lb auf- weist. Dabei ist das erste Segment la mit dem zweiten Segment lb über ein einachsiges erstes Verbindungsgeienk 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, which has a first segment 1a and a second segment 1b. In this case, the first segment 1 a is connected to the second segment 1 b via a uniaxial first connecting link 21. The first connection joint 21 is rotatable about a first connection axis 51 which extends through a pivot point 4. The pivot point 4 is arranged on the instrument holder 3 or the instrument axis.
Das erste Segment la 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 lb 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. 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. Das erste Segment 2a des zweiten Haltearmes 2 ist an setner dem zweitenThe first segment 1a of the first holding arm 1 is arranged at its end remote from the first connecting joint 21 on a first holding joint 11 that is rotatable about a first holding axis 41, which also extends through the pivot point 4. Moreover, the second segment 1b of the first retaining arm 1 is connected at its end facing away from the first connecting joint 21 to the instrument holder 3 at a first location of the instrument holder via a uniaxial first joint 31 of the instrument holder, which is rotatable about the instrument axis. In a corresponding manner, the second holding arm 2 has a first segment 2 a and a second segment 2 b, which are connected to one another via a second connecting joint 22. The connecting joint 22 is rotatable about a second connecting shaft 52 which extends through the pivot point 4. The first segment 2a of the second holding arm 2 is setner the second
Verbindungsgelenk 22 abgewandten Seite an einem zweiten Haltegelenk 12 angeordnet, dass um eine zweite Halteachse drehbar ist. Wie in Figur 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. 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. Connecting joint 22 facing away from a second holding joint 12, which is rotatable about a second holding axis. As shown in FIG. 1, the second holding axis can optionally coincide with the first holding axis 41. However, it is only important that the second holding axis passes through the pivot point 4. The second element 2b of the second holding arm 2 is connected at its end applied to the second connecting joint 22 to the instrument holder 3 at a second location of the instrument holder. The connection may be formed via a single axis second hinge 32 of the instrument holder which is rotatable about the instrument axis, but may also be fixed.
Im gezeigten Beispiel können alle Segmente la, lb, 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 the segments 1 a, 1 b, 2 a and 2 b can be designed as circular arcs whose center of the circle is formed by the pivot point 4. 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 Instrumentenhaiters, bzw. der erste Ort des Instrumentenhalters und der zweite Ort des Instrumentenhal- ters, voneinander beabstandet sein. Auch kann der Abstand des ersten Halte- geienkes 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, may be spaced apart from one another. Also, the distance of the first holding geienkes 11 from the pivot point 4 may be different from the distance of the second support joint 12 from the pivot point 4. In the example shown, all the joints 11, 21, 31 of the first support arm 1 may be arranged on a common spherical surface, the center of the pivot point 4 forms and all joints 12, 22, 32 of the second Haltearmes 2 may be arranged on a further spherical surface, the center also the pivot point 4 is, wherein the radius of the spherical surface of the second holding arm 2 is smaller than that of the first holding arm 1. 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 gezeig- ten 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 Haitearm wird dadurch der Instrumentenhalter 3 um den Pivotpunkt 4 bewegt. Unabhängig von der Anordnung der Antriebe 61, 62 ist in der erfindungsgemäßen Kon- struktion die Lage der Haltegelenke 11 und 12 stets fest gegenüber der Lage des Pivotpunktes 4. Sind die Haltegelenke 11 und 12 daher ortsfest beispiels- weise 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, with which a rotation of the instrument holder 3 or the instrument axis in two degrees of angular freedom about the pivot point can be effected. In the example shown, the manipulator may have two drives 61 and 62. The drive joint 11 can be driven via the drive 61 and the support joint 12 via the drive 62. The instrument holder 3 is thereby moved about the pivot point 4 via the first 1 and the second 2 Haitearm. Regardless of the arrangement of the drives 61, 62, in the construction according to the invention the position of the holding joints 11 and 12 is always fixed relative to the position of the pivot point 4. If the holding joints 11 and 12 are therefore stationary, for example wise connected to a supporting structure, so the pivot point 4 is structurally fixed.
Im gezeigten Beispiet wird durch den ersten Antrieb 61 das erste Segment la des ersten Haltearmes 1 angetrieben und durch den zweiten Antrieb 62 das erste Segment 2a des zweiten Haltearmes 2. In the example shown, the first segment 1a of the first holding arm 1 is driven by the first drive 61, and the first segment 2a of the second holding arm 2 is driven by the second drive 62.
Die drei Teilbilder der Figur 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 la, lb, 2a und 2b. Es ist insbesondere auch möglich, was in Figur 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 Figure 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 la, lb, 2a and 2b. In particular, it is also possible, which is not shown in FIG. 1, that the connecting joints 21 and 22 are arranged coaxially with one another so that the first connection axis 51 and the second connection axis 52 lie on one another.
Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, auf den die Figur 1 gemachten Aussagen ebenfalls zutreffen. Anders als in Figur 1 sind jedoch hier die Antriebe 61 des ersten Haltearms 1 und 62 des zweiten Haltearmes 2 nicht koaxial angeordnet und die Haitegelenke 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 Haitegelenke 11 und 12 so angeordnet, dass deren Drehachsen wie auch die Drehachsen aller anderen Gelenke durch den Pivotpunkt 4 verlaufen. FIG. 2 shows a manipulator according to the invention, to which statements made in FIG. 1 also apply. Unlike in Figure 1, however, the drives 61 of the first support arm 1 and 62 of the second support arm 2 are not arranged coaxially here and the Haitegelenke 11 of the first support arm and 12 of the second Haltearmes are therefore also not arranged coaxially. Nevertheless, the drives 61 and 62 and the Haitegelenke 11 and 12 are arranged so that their axes of rotation extend as well as the axes of rotation of all other joints through the pivot point 4 in both fields.
Figur 3 zeigt beispielhaft verschiedene mögliche Ausgestaltungen der in Figur 1 und Figur 2 sowie den anderen Beispielen zum Einsatz kommenden Segmente la, lb, 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. FIG. 3 shows by way of example various possible embodiments of the segments 1 a, 1 b, 2 a and / or 2 b used in FIG. 1 and FIG. 2 and the other examples. Depending on the function, the segments shown run 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 la, lb, 2a, 2b so angeordnet, dass ihre Drehachsen durch den Pivotpunkt 4 verlaufen. Im linken Bild ist das Segment la, lb, 2a, 2b kreisbogenförmig ausgebildet um den Pivotpunkt 4 als Mittelpunkt. Regardless of the shape of the corresponding segment, the joints 31, 32, 21 or 22 and 21, 11, 22 or 12 at the end of the respective segment la, lb, 2a, 2b are arranged so that their axes of rotation extend through the pivot point 4. In the left image, the segment la, lb, 2a, 2b 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,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 und 21, 11, 22, 12 durch den Pivotpunkt 4 verlaufen. 22 and 21, 11, 22, 12 pass through the pivot point 4.
Im rechten Teilbild ist das Segment la, lb, 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 GelenkeIn the right-hand sub-image, the segment 1a, 1b, 2a, 2b is bent at its center into two equal-length limbs, 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 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. 31, 32, 21, 22 and 21, 11, 22, 12 pass through the pivot point 4. 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 extend through the pivot point 4.
Figur 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 Figur 1 gezeigten entspricht. Auf die Beschreibung der Figur 1 soll daher diesbezüglich Bezug genommen werden. FIG. 4 shows a manipulator according to the invention, in which the arrangement of the holding arms 1 and 2 with the associated joints and segments as well as the drives 61 and 62 of the holding joints 11 and 12 corresponds to those shown in FIG. Reference should therefore be made to the description of Figure 1 in this regard.
Zusätzlich zur in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung weist der Manipulator in Figur 4 eine lineare Verbindung 401 auf. Darüberhinaus zeigt Figur 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 the embodiment shown in FIG. 1, the manipulator in FIG. 4 has a linear connection 401. In addition, FIG. 4 shows a supporting structure 402 which carries the drives 61 and 62 as well as the holding joints 11 and 12. 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, in addition, the supporting structure 402 is stationary with respect to 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. 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 zueinan- der stehende einachsige Gelenke aufweist. The linear connection 401 now extends between the supporting structure 402 on the one hand and the instrument holder 3 on the other hand. The one end of the linear connection is therefore stationary relative to the supporting structure 402 and the holding joints 11 and 12. The other side of the linear connection 401 is connected to the instrument holder 3. If, as in the other examples, a fixed end is mentioned here, this designates the pivot point of the joint in the case of an element arranged on a joint. The connection of the linear connection 401 with the instrument holder 3 can be realized via a universal joint 403. In general, a cardan joint is understood here as meaning a joint which has two orthogonal uniaxial joints.
Im in Figur 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 Ver- bindung 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 ver- bunden sein und die lineare Verbindung selbst so ausgestaltet sein, dass ihreIn the example shown in FIG. 4, the joint 403 permits a rotation of the instrument holder 3 about an axis which is perpendicular to the longitudinal direction of the instrument holder 3 and perpendicular to a longitudinal direction of the linear connection 401. In addition, the hinge 403 allows rotation of this axis about an axis of rotation that is parallel to the longitudinal direction of the linear link 401. This degree of freedom can be realized by the connection of the joint 403 with the linear connection 401 as a uniaxial joint, or the linear connection 401 can be fixedly connected to the joint 403 and the linear connection itself can be designed such that its
Enden gegeneinander um die Längsachse der linearen Verbindung 401 drehbar sind. Ends against each other about the longitudinal axis of the linear connection 401 are rotatable.
Die lineare Verbindung 401 ist im in Figur 4 gezeigten Beispie! 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 example shown in Figure 4! realized by two segments, which are displaceable in each other in the direction of the longitudinal direction of the linear connection 401. Thereby, the distance between the hinge 403 and the stationary end of the linear connection 401 is 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. The end of the linear link 401 disposed on the support structure 402 is connected to the support structure 402 via a universal joint 404 that allows rotation of the linear link 401 about the stationary end in all angular degrees of freedom.
In Figur 4 ist die lineare Verbindung 401 lediglich passiv und dient dazu, eine Drehung des Instrumentenhatters 3 um die Instrumentenachse, also seine Längsrichtung, zu verhindern. In FIG. 4, the linear connection 401 is merely passive and serves to prevent rotation of the instrument holder 3 about the instrument axis, that is to say its longitudinal direction.
Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator, dessen Aufbau abgesehen von den im Folgenden beschriebenen Unterschieden, jenen des Manipulators in Figur 4 entspricht. Anders als in Figur 4 sind die Haltegelenke 11 und 12 des ersten Haltearmes 1 und des zweiten Haltearmes 2 im in Figur 5 gezeigten Beispiel nicht angetrieben. Eine Bewegung des Instrumentenhalters 3 wird in Figur 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 Figur 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 Figur 5 äst 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 Figur 4, sondern aktiv angetrieben durch die Antriebe 501 und 502. FIG. 5 shows a manipulator according to the invention, the structure of which, apart from the differences described below, corresponds to those of the manipulator in FIG. Unlike in FIG. 4, the holding joints 11 and 12 of the first holding arm 1 and of the second holding arm 2 are not driven in the example shown in FIG. A movement of the instrument holder 3 is effected in FIG. 5 by drives 501 and 502, which effect a rotation of the linear connection 401 about its stationary end, ie the end fixed relative to the supporting structure 402. As shown in FIG. 5, the drives 501 and 502 can drive the universal joint 404, via which the linear connection 401 is connected to the supporting structure 402. In FIG. 5, one of the drives 501 and 502 is responsible for each angular degree of freedom of the linear connection 401. By the drives 501 and 502, the instrument holder can therefore be moved in any angular position about the pivot point 4. The linear connection 401 is thus not passive, as in FIG. 4, but actively driven by the drives 501 and 502.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators, der, bis auf die im Folgenden beschriebenen Unterschiede, dem in Figur 4 gezeigten Manipulator entspricht. FIG. 6 shows a further embodiment of the manipulator according to the invention, which, with the exception of the differences described below, corresponds to the manipulator shown in FIG.
Anders als in Figur 4 gezeigt, weist der in Figur 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 Figur 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 FIG. 4, the manipulator shown in FIG. 6 has no drives for the holding joints 11 and 12. However, a drive 601 is provided, with which the linear connection 401 can be driven in an angular degree of freedom. Moreover, the device shown in Figure 6 has a linear drive 602, which can cause a change in length of the linear connection 401. For this purpose, the linear connection 401 again has two segments, which are mutually displaceable. The linear drive 602 causes the corresponding shift. By means of the drives 601 and 602, the instrument holder 3 can be moved about the pivot point 4 in both angular degrees of freedom.
Figur 7 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators. Die in Figur 7 gezeigte Ausgestaltung entspricht bis auf den folgenden ausgeführten Unterschied der in Figur 6 gezeigten Ausführung. Anders als in Figur 6 ist in Figur 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 Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist daher eine Rotation des Instrumentenhalters 3 um die instrumentenachse mög- lieh. Bezüglich der anderen Eigenschaften der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform wird auf Figur 6 Bezug genommen. FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the manipulator according to the invention. The embodiment shown in Figure 7 corresponds to the embodiment shown in Figure 6 except for the following difference. Unlike FIG. 6, in FIG. 7, the linear connection 401 is not connected to the instrument holder 3 via a universal joint 403, but via a ball joint 701. In contrast to the embodiment shown in FIG. 6, a rotation of the instrument holder 3 about the instrument axis is possible - borrowed. With regard to the other properties of the embodiment shown in FIG. 7, reference is made to FIG.
Figur 8 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemä- ßen Manipulators. Bis auf die im Folgenden dargestellten Unterschiede entspricht diese Ausgestaltung der in Figur 6 gezeigten Ausgestaltung. Betreffend der übereinstimmenden Merkmale soll daher auf die Beschreibung zu Figur 6 Bezug genommen werden. Zusätzlich zu der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform weist die in Figur 8 gezeigte Ausführungsform einen Instrumentenantrieb auf, mit dem ein vom tnstrumentenhalter 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 ande- res Ende mit dem !nstrumentenha!ter 3 verbunden ist. FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a manipulator according to the invention. Except for the differences shown below, this embodiment corresponds to the embodiment shown in Figure 6. With regard to the matching features, reference should therefore be made to the description of FIG. In addition to the embodiment shown in FIG. 6, the embodiment shown in FIG. 8 has an instrument drive with which an instrument held by the instrument holder 3 can be driven. The instrument drive has a linear transmission 803, one end of which is substantially stationary relative to the supporting structure 402 and whose other end is connected to the instrument holder 3.
Der Instrutnentenantrieb 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 ge- koppelt sein, so dass eine vom Motor 801 ausgeübte Kraft oder ein von demThe driver drive has a drive motor 801, which acts on the linear transmission 803. In the example shown, the motor 801 may be coupled to the linear transmission 803 via, for example, a universal joint 802, such that a force exerted by the motor 801 or one of the
Motor 801 ausgeübtes Drehmoment auf die lineare Übertragung 803 übertragbar ist. Motor 801 torque applied to 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 einerThe stationary end of the opposite end of the linear transmission 803 engages the instrument holder 3. It can in particular at one
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. 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 Quer- schnitt. Im in Figur 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. Clutch 804 attack, over which the instrument is driven. For example, here the linear transmission 803 may be connected to the coupling 804 via a universal joint 805. In the example shown, the linear transmission 803 can have two segments which can be displaced into one another so that the linear transmission 803 does not have a restricting effect in its longitudinal direction. To enable transmission of torque along the linear transmission 803, preferably the linear transmission 803 has a non-circular cross-section. For example, in the example shown in FIG. 8, the cross section may be rectangular or square. The cross section is here in a plane considered perpendicular to the longitudinal direction of the linear transmission 803.
Figur 9 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manipulators. Die in Figur 9 gezeigte Ausgestaltung entspricht dabei jener in Figur 8 gezeigten, mit Ausnahme der im Folgenden beschriebenen Unterschiede. FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a manipulator according to the invention. The embodiment shown in FIG. 9 corresponds to that shown in FIG. 8, with the exception of the differences described below.
Anders als in Figur 8 ist die lineare Übertragung 803 in Figur 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 Figur 9 gezeigten Ausführungsform können wie in Figur 8 gezeigt und dort beschrieben ausgestaltet sein. Unlike in FIG. 8, the linear transmission 803 in FIG. 9 with the motor 801 is not connected via a universal joint 802 but via an elastic element 902. Moreover, the linear transmission 803 is not connected to the coupling 804 via a universal joint 805 but via an elastic Element 905. The other details of the embodiment shown in FIG. 9 may be configured as shown in FIG. 8 and described therein.
Figur 10 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Manipulators entsprechend dem in Figur 9 gezeigten, mit den im Folgenden beschriebenen Unterschieden. Auf die Beschreibung zu Figur 9 soll daher hier Bezug genommen werden. FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of the manipulator according to the invention corresponding to that shown in FIG. 9, with the differences described below. Reference should therefore be made to the description of FIG. 9 here.
Anders in Figur 9 gezeigt ist die lineare Übertragung des Instrumentenantriebs zwischen dem Motor 801 und der Kupplung 804 nicht durch das gerade ineinander verschiebiiche 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 Figur 8 und Figur 9 ermöglicht auch die lineare Übertragung in Figur 10 eine Übertragung eines Drehmomentes vom Motor 801 auf die Kupplung 804. Die Längenänderung der linearen Übertragung, die in den Figuren 8 und 9 durch ineinander verschiebliche Elemente bewirkt wird, wird in Figur 10 durch die Feder 1003 bewirkt, deren Länge veränderlich ist. Die anderen Details der in Figur 10 gezeigten Ausgestaltung entsprechend jenen in Figur 8 und 9 gezeigten. Differently shown in FIG. 9, the linear transmission of the instrument drive between the motor 801 and the clutch 804 is not constituted by the element 803 and the elastic elements 902 and 905, which are currently sliding one inside the other, but by a spring 1003 on the motor 801 in a guide 1002 is guided and guided in front of the coupling 804 in a guide 1005. Like the linear transmissions in FIG. 8 and FIG. 9, the linear transmission in FIG. 10 also allows torque to be transmitted from the motor 801 to the clutch 804. The change in length of the linear transmission caused by interlocking elements in FIGS. 8 and 9, is effected in Figure 10 by the spring 1003, whose length is variable. The other details of the embodiment shown in FIG. 10 correspond to those shown in FIGS. 8 and 9.
Es sei bezüglich der linearen Übertragung, wie sie in den Figuren 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 Figuren 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 Winkeibereich 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 Figuren 8, 9 und 10 gezeigte lineare Übertragung kann daher auch in Verbindung mit Antrieben, wie sie in den Figuren 1, 2, 4 und 5 gezeigt sind, realisiert sein, It should be noted with respect to the linear transmission, as shown in Figures 8, 9 and 10, that the linear transmission comprising the motor 801, the coupling 802, 902, 1002, the linear element 803, 903, 1003, the Coupling 805, 905, 1005 and the coupling 804 in Figures 8, 9 and 10th is shown in connection with a drive 601 and 602, wherein the linear connection 401 is driven by the drive 601 in a Winkeibereich and by the drive 602 in a longitudinal direction. However, the realization of the linear transmission is completely independent of the realization of the drive. The linear transmission shown in FIGS. 8, 9 and 10 can therefore also be realized in connection with drives as shown in FIGS. 1, 2, 4 and 5,
Figur 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Ausgestaltung der Kinematik mit erstem und zweitem Haltearm sowie dem Instrumentenhalter der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung entspricht. Anders als in Figur 1 sind jedoch die Antriebe 61 und 62 mit dem entsprechenden Segment des Haftearmes über jeweils eine Welle 101 und 102 verbunden. Die beiden Wellen 101 und 102 weisen jeweils zwei Abschnitte 101a, 101b sowie 102a, 102b auf, die über eine Kupplung 103 jeweils miteinander zur vollständigen Welle 101 bzw. 102 verbunden sind, im gezeigten Beispiel ist hierzu die Welle 101 als Rohr ausgebildet, und die Welle 102 verläuft koaxial zur Welle 101 in deren Innerem. Die Welie 101 wird im gezeigten Beispiel vom Antrieb 61 über eine Kombination zweier Zahnräder 104a und 104b angetrieben. Die Welle 101 ist Teil des ersten Haltegelenkes 11 und mit dem ersten Segment la des ersten Haltearmes 1 verbunden. Sie treibt dieses Segment la dadurch an. Es soll hierbei die Welle 101 als Teil des ersten Haltegelenkes 11 angesehen werden. Da die Welle 101 gegenüber dem ersten Segment la des ersten Haltearmes 1 fest ist, bildet in diesem Fall eine Tragestruktur 105 der Antriebe den anderen Teil des Haltegelenkes 11, gegenüber dem der erste Haltearm la beweglich ist. Figure 11 shows an exemplary embodiment of the invention, in which the embodiment of the kinematics with first and second arm and the instrument holder corresponds to the embodiment shown in Figure 1. Unlike in FIG. 1, however, the drives 61 and 62 are connected to the corresponding segment of the adhesive arm via a respective shaft 101 and 102. The two shafts 101 and 102 each have two sections 101a, 101b and 102a, 102b, which are connected via a coupling 103 in each case to each other to the complete shaft 101 and 102, in the example shown, for this purpose, the shaft 101 is formed as a tube, and the Shaft 102 is coaxial with shaft 101 in its interior. The welie 101 is driven in the example shown by the drive 61 via a combination of two gears 104a and 104b. The shaft 101 is part of the first holding joint 11 and connected to the first segment la of the first holding arm 1. It drives this segment la by. In this case, the shaft 101 should be regarded as part of the first holding joint 11. Since the shaft 101 is fixed relative to the first segment 1a of the first holding arm 1, in this case a support structure 105 of the drives forms the other part of the holding joint 11, with respect to which the first holding arm la is movable.
Die Welle 102 wird im gezeigten Beispiel vom Antrieb 62 über eine Kombina- tion zweier Zahnräder 106a und 106b angetrieben. Die Welle 102 ist Teil des zweiten Haltegelenkes 12 und mit dem ersten Segment 2a des zweiten Haltearmes 2 verbunden. Sie treibt dieses Segment 2a dadurch an. Die Welle 102 soll hierbei als Teil des zweiten Haltegelenkes 12 verstanden werden. Da die Welle 102 gegenüber dem ersten Segment 2a des zweiten Haltearmes 2 fest ist, bildet hier die Welle 101 des ersten Haltearmes den anderen Teil des Haltegelenkes 12. Die Antriebe 61 und 62 sind im gezeigten Beispiel an einer gemeinsamen Tragestruktur 105 angeordnet. Die Antriebe 61 und 62 sind dabei auf jener den Haltearmen 1 und 2 abgewandten Seite der Tragestruktur 105 angeordnet. Die Wellen 101 und 102 sind mit den Antrieben 61 und 62 über die genannten Zahnradkombinationen 104a, 104b bzw. 106a, 106b verbunden. Die Wellen durchtreten die Tragestruktur 105. In the example shown, the shaft 102 is driven by the drive 62 via a combination of two toothed wheels 106a and 106b. The shaft 102 is part of the second support joint 12 and connected to the first segment 2 a of the second support arm 2. It drives this segment 2a by. The shaft 102 is to be understood here as part of the second support joint 12. Since the shaft 102 is fixed relative to the first segment 2 a of the second retaining arm 2, here the shaft 101 of the first retaining arm forms the other part of the retaining joint 12. The drives 61 and 62 are arranged in the example shown on a common support structure 105. The drives 61 and 62 are arranged on that side of the support structure 105 facing away from the holding arms 1 and 2. The shafts 101 and 102 are connected to the drives 61 and 62 via said gear combinations 104a, 104b and 106a, 106b, respectively. The waves pass through the support structure 105.
Die Wellen 101 und 102 sind in zwei Abschnitte 101a und 101b bzw. 102a und 102b unterteilt. Die beiden Abschnitte beider Wellen 101 und 102 sind über die Kupplung 103 miteinander verbunden. Die Kupplung 103 kann dabei einen inneren und einen äußeren Teil aufweisen, wobei über den äußeren Teil die Abschnitte 101a und 101b der äußeren Welle 101 miteinander verbunden sind und über den inneren Teil die Abschnitte 102a und 102b der inneren Welle 102. The waves 101 and 102 are divided into two sections 101a and 101b and 102a and 102b, respectively. The two sections of both shafts 101 and 102 are connected to each other via the coupling 103. The coupling 103 can have an inner and an outer part, the sections 101a and 101b of the outer shaft 101 being connected to one another via the outer part, and the sections 102a and 102b of the inner shaft 102 being connected via the inner part.
Diese Anordnung erlaubt eine gemeinsame Trennung der Abschnitte der ersten Welle 101 und der zweiten Welle 102. Hierdurch kann jener die Antriebe 61 und 62 aufweisende Teil des Manipulators eingesetzt werden, ohne selbst sterilisiert werden zu müssen. Andererseits kann jener die Haltearme 1 und 2 aufweisende Teil des Manipulators einfach sterilisiert werden, da alle problematischen Teile des Antriebs an der Kupplung 103 abtrennbar sind. This arrangement allows a common separation of the sections of the first shaft 101 and the second shaft 102. In this way, those of the drives 61 and 62 having part of the manipulator can be used without having to be self-sterilized. On the other hand, those of the holding arms 1 and 2 having part of the manipulator can be easily sterilized, since all problematic parts of the drive to the clutch 103 are separable.
Figur 12 zeigt den in Figur 11 gezeigten erfindungsgemäßen Manipulator, wo- bei die Antriebseinheit und die Wellen 101 und 102 getrennt dargestellt sind.FIG. 12 shows the manipulator according to the invention shown in FIG. 11, wherein the drive unit and the shafts 101 and 102 are shown separately.
Es ist zu erkennen, dass die erste Well 101 einen ersten Abschnitt 101a und einen zweiten Abschnitt 101b aufweist, die koaxial zur Halteachse 41 angeordnet sind. It can be seen that the first well 101 has a first portion 101 a and a second portion 101 b which are arranged coaxially with the holding axis 41.
Die Welle 102 weist einen ersten Abschnitt 102a und einen zweiten Abschnitt 102b auf, die ebenfalls koaxial zur Halteachse 41 angeordnet sind. The shaft 102 has a first portion 102 a and a second portion 102 b, which are also arranged coaxially with the holding axis 41.
Der erste Abschnitt 101a der ersten Welle 101 wird mittels eines Zahnrades 104b durch den Antrieb 61 angetrieben. Über die Kupplung 103 überträgt der erste Abschnitt 101a das Drehmoment auf den zweiten Abschnitt 101b der ersten Welle, der mit dem Haltearm 1 verbunden ist. Der erste Abschnitt 102a der zweiten Welle 102 wird über ein Zahnrad 106b vom anderen Antrieb 62 angetrieben. Der erste Abschnitt 102a überträgt das Drehmoment über die Kupplung 103 auf den zweiten Haitearm 2. The first portion 101a of the first shaft 101 is driven by the drive 61 by means of a gear 104b. Via the coupling 103, the first portion 101 a transmits the torque to the second portion 101 b of the first shaft, which is connected to the holding arm 1. The first portion 102a of the second shaft 102 is driven by a gear 106b from the other driver 62. The first portion 102a transmits the torque via the clutch 103 to the second Haitearm second
Der erste Abschnitt 101a der ersten Welle 101 ist mit dem zweiten Abschnitt 101b der ersten Welle 101 über den äußeren Teil 103a der Kupplung 103 verbunden und der erste Abschnitt 102a der zweiten Welle 102 ist mit dem zweiten Abschnitt 102b der zweiten Welle 102 über den inneren Teil 103b der Kupplung 102 verbunden. The first portion 101a of the first shaft 101 is connected to the second portion 101b of the first shaft 101 via the outer portion 103a of the clutch 103, and the first portion 102a of the second shaft 102 is connected to the second portion 102b of the second shaft 102 via the inner portion 103b of the coupling 102 connected.
An der Kupplung 103 sind die ersten Abschnitte 101a, 102a von den zweiten Abschnitten 101b, 102b der Wellen 101 und 102 trennbar und verbindbar. At the coupling 103, the first portions 101a, 102a of the second portions 101b, 102b of the shafts 101 and 102 are separable and connectable.

Claims

Patentansprüche claims
Manipulator für minimalinvasive Chirurgie, Manipulator for minimally invasive surgery,
aufweisend einen Instrumentenhalter, der sich entlang einer als Instrumentenachse bezeichneten Längsachse des Instrumentenhalters erstreckt, einen ersten Haltearm mit einem ersten Segment des ersten Haltearms und einem zweiten Segment des ersten Haltearmes, wobei das erste Segment des ersten Haltearmes mit dem zweiten Segment des ersten Haltearmes über ein einachsiges erstes Verbindungsgelenk verbunden ist, das um eine erste Verbindungsachse drehbar ist, welche durch einen auf der Instrumentenachse liegenden Pivotpunkt verläuft, einen zweiten Haltearm mit einem ersten Segment des zweiten Haltearms und einem zweiten Segment des zweiten Haltearms, wobei das erste Segment des zweiten Haltearmes mit dem zweiten Segment des zweiten Haltearmes über ein einachsiges zweites Verbindungsgelenk verbunden ist, das um eine zweite Verbindungsachse drehbar ist, welche durch den Pivotpunkt verläuft, und wobei das erste Segment des ersten Haltearmes an einem dem ersten Verbindungsgelenk abgewandten Ende an einem ersten Haltegelenk angeordnet ist, das um eine erste Halteachse drehbar ist, die durch den Pivotpunkt verläuft, wobei das zweite Segment des ersten Haltearms an einem dem ersten Verbindungsgelenk abgewandten Ende mit dem Instrumentenhalter an einem ersten Ort des instrumentenhalters über ein einachsiges erstes Gelenk des Instrumentenhalters verbunden ist, das um die Instrumentenachse drehbar ist, wobei das erste Segment des zweiten Haltearmes an einem dem zweiten Verbindungsgelenk abgewandten Ende an einem zweiten Haltegelenk angeordnet ist, das um eine zweite Halteachse drehbar ist, die durch den Pivotpunkt verläuft, wobei das zweite Segment des zweiten Haltearms an einem dem zweiten Verbindungsgelenk abgewandten Ende mit dem Instrumentenhalter an einem zweiten Ort des Instrumentenhalters verbunden ist, und weiter aufweisend zumindest einen Antrieb, mit dem eine Drehung der Instrumentenachse in zwei Winkelfreiheitsgraden um den 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 with the second segment of the first support arm via a uniaxial first connecting joint is connected, which is rotatable about a first connecting axis, which passes through an axis lying on the instrument pivot point, a second support arm with 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 with the second segment of the second holding arm is connected via a uniaxial second connecting joint, which is rotatable about a second connecting axis which passes through the pivot point, and wherein the first segment of the first holding arm facing away from the first connecting joint n end is disposed on a first support joint, which is rotatable about a first support axis extending through the pivot point, wherein the second segment of the first support arm at an end facing away from the first connection joint with the instrument holder at a first location of the instrument holder via a uniaxial first Joint of the instrument holder is connected, which is rotatable about the instrument axis, wherein the first segment of the second holding arm is disposed at a second connecting joint end remote from a second support joint, which is rotatable about a second holding axis which extends through the pivot point, wherein the second segment of the second holding arm at an end facing away from the second connecting joint with the instrument holder is connected to a second location of the instrument holder, and further comprising at least one drive, with which a rotation of the instrument axis in two angular degrees of freedom about the
Pivotpunkt bewirkbar ist. Pivotpunkt is effected.
Manipulator nach dem vorhergehenden Anspruch, Manipulator according to the preceding claim,
wobei die erste Halteachse mit der zweiten Halteachse zusammenfällt. wherein the first support axis coincides with the second support axis.
Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Segment des zweiten Haltearms am zweiten Ort des Instrumentenhalters über ein einachsiges zweites Gelenk des Instrumentenhalters verbunden ist, das um die Instrumentenachse drehbar ist. 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 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Manipulator according to one of the preceding claims,
wobei das erste Gelenk des Instrumentenhalters am ersten Ort des Instrumentenhalters gegenüber dem zweiten Ort des Instrumentenhalters beabstandet ist und/oder das erste Haltegelenk vom Pivotpunkt einen anderen Abstand hat als das zweite Haltegelenk. wherein the first hinge of the instrument holder at the first location of the instrument holder is spaced from the second location of the instrument holder and / or the first support joint from the pivot point has a different distance than the second support joint.
Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Manipulator according to one of the preceding claims,
wobei der zumindest eine Antrieb ein Antrieb ist, mit dem das erste Segment des ersten Haltearmes um die erste Halteachse antreibbar ist und/oder ein nicht mit dem ersten Antrieb identischen Antrieb, mit dem das erste Segment des zweiten Haltearmes um die zweite Halteachse antreibbar ist. 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 which is not identical to the first drive and with which the first segment of the second holding arm can be driven about the second holding axis.
6. Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Manipulator according to one of the preceding claims,
aufweisend zwei der Antriebe, wobei ein erster der zwei Antriebe mit dem ersten Segment des ersten Haltearmes über eine erste Welle als Teil des ersten Haltegeienkes verbunden ist,  comprising two of the drives, wherein a first of the two drives is connected to the first segment of the first holding arm via a first shaft as part of the first Haltegeienkes,
wobei ein zweiter der zwei Antriebe mit dem ersten Segment des zweiten Haltearmes über eine zweite Welle als Teil des zweiten Haltegelenkes verbunden ist,  wherein a second of the two drives is connected to the first segment of the second support arm via a second shaft as part of the second support joint,
wobei die erste und die zweite Welle jeweils zwei Abschnitte aufweisen, die über eine Kupplung miteinander verbunden sind.  wherein the first and the second shaft each have two portions which are interconnected via a coupling.
Manipulator nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Weile als Rohr ausgebildet ist und die zweite Welle koaxial im Inneren der ersten Welle angeordnet ist oder wobei die zweite Welle als Rohr ausgebildet ist und die erste Welle koaxial im Inneren der ersten Welle angeordnet ist, A manipulator according to the preceding claim, wherein the first shaft is formed as a tube and the second shaft is disposed coaxially inside the first shaft, or wherein the second shaft is formed as a tube and the first shaft is coaxially disposed inside the first shaft,
wobei die Kupplung so ausgestaltet ist, dass sie die Abschnitte beider Wellen miteinander verbindet.  wherein the coupling is configured to interconnect the portions of both shafts.
Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Manipulator according to one of the preceding claims,
wobei das erste Verbindungsgelenk, das erste Haltegeienk und das erste Gelenk des Instrumentenhalters auf einer gemeinsamen ugelober- fiäche liegen, deren Mittelpunkt der Pivotpunkt ist und/oder das zweite Verbindungsgelenk, das zweite Haltegeienk und das zweite Gelenk des Instrumentenhalters auf einer gemeinsamen Kugeloberfläche liegen, deren Mittelpunkt der Pivotpunkt ist.  wherein the first connecting joint, the first Haltegeienk and the first joint of the instrument holder lie on a common ugelober- surface, the center of which is the pivot point and / or the second connecting joint, the second Haltegeienk and the second joint of the instrument holder lie on a common spherical surface whose The center of the pivot point is.
Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Manipulator according to one of the preceding claims,
mit einer linearen Verbindung, deren eine Seite ortsfest gegenüber dem ersten und dem zweiten Haltegeienk ist und deren andere Seite mit dem Instrumentenhalter verbunden ist.  with a linear connection, one side of which is stationary relative to the first and the second Haltegeienk and the other side is connected to the instrument holder.
Manipulator nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verbindung mit dem Instrumentenhalter über ein Kardangelenk oder ein Kugelgelenk verbunden ist und/oder mit einer das erste und das zweite Haltegeienk tragenden Struktur über ein Kardangelenk oder ein Kugelgelenk verbunden ist. Manipulator nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem zumindest einen Antrieb die lineare Verbindung um zumindest eine Achse drehbar ist, die senkrecht zu einer Längsrichtung der linearen Verbindung steht. 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 first and the second Haltegeienk supporting structure 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 nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Manipulator zwei der Antrieb aufweist, wobei mit einem der Antriebe die lineare Verbindung um eine Achse drehbar ist, die senkrecht zur Längsrichtung der linearen Verbindung steht und mit dem anderen der Antriebe die lineare Verbindung um eine Achse drehbar ist, die senkrecht zur Längsrichtung der linearen Verbindung und senkrecht zur Achse, um den die lineare Verbindung mit dem anderen Antrieb drehbar ist, steht. Manipulator according to one of claims 8 to 10, 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 nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die lineare Verbindung nur den Raumwinkel festlegt, indem sich der Verbindungspunkt der linearen Verbindung mit dem Instrumentenhalter um das andere Ende der linearen Verbindung befindet. Manipulator according to one of claims 8 to 11, wherein the linear connection determines only the solid angle by the connection point of the linear connection with the instrument holder is located around the other end of the linear connection.
Manipulator nach einem der 8 bis 11, wobei mit der linearen Verbindung eine Kraft in Längsrichtung der linearen Verbindung bewirkbar ist. Manipulator according to one of the 8 to 11, wherein with the linear connection, a force in the longitudinal direction of the linear connection can be effected.
Manipulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Manipulator according to one of the preceding claims,
aufweisend einen Instrumentenantrieb, mit dem ein vom Instrumentenhalter gehaltenes Instrument antreibbar ist, comprising an instrument drive with which an instrument held by the instrument holder is driven,
wobei der Instrumentenantrieb eine lineare Übertragung aufweist, 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, 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,
und einen Motor, der an dem ortsfesten Ende der linearen Übertragung angreift, and a motor which acts on the stationary end of the linear transmission,
wobei die lineare Übertragung so ausgestaltet ist, dass mit ihr eine durch den Motor ausgeübte Kraft zum Instrumentenhalter übertragbar ist. wherein the linear transmission is designed so that with it a force exerted by the motor force to the instrument holder is transferable.
16. Manipulator nach dem vorhergehenden Anspruch, 16. Manipulator according to the preceding claim,
wobei die linearen Übertragung eine Stange ist, die mit dem Motor über ein erstes Übertragungskardangelenk verbunden ist und am Instrumentenhalter über ein zweites Übertragungskardangelenk angreift.  wherein the linear transmission is a rod connected to the engine via a first transmission card hinge and engaging the instrument holder via a second transmission card joint.
17. Manipulator nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die lineare Übertragung eine elastische Verbindung oder eine Feder ist, deren eines Ende mit dem Motor verbunden ist und deren anderes Ende am Instrumentenhalter angreift, wobei vorzugsweise am anderen Ende auch ein Encoder angeordnet ist, mit dem eine Drehung des Motors messbar ist. 17. Manipulator according to one of claims 14 or 15, 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 also an encoder is arranged, with which a rotation of the motor is measurable.
18. Manipulator nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die lineare Übertragung am Instrumentenhalter an einer Kupplung angreift, über welche ein gehaltenes Instrument antreibbar ist und/oder entlang der Instrumentenachse hoch und runter schiebbar ist. 18. Manipulator according to one of claims 14 to 16, wherein the linear transmission on the instrument holder engages a coupling, via which a held instrument is driven and / or up and down along the instrument axis is pushed.
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