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DE202014000027U1 - surgical robots - Google Patents

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DE202014000027U1
DE202014000027U1 DE202014000027.1U DE202014000027U DE202014000027U1 DE 202014000027 U1 DE202014000027 U1 DE 202014000027U1 DE 202014000027 U DE202014000027 U DE 202014000027U DE 202014000027 U1 DE202014000027 U1 DE 202014000027U1
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Abstract

Chirurgieroboter, insbesondere zum Durchführen von minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen, mit mindestens einem Roboterarm (12a, 12b, 12c), der an einem Operationstisch (14) befestigbar ist, einer mechanisch mit dem Operationstisch (14) verbindbaren aktiven Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c; 16) zur Kompensation von Schwingungen des Operationstisches (14), die durch Bewegungen des hierauf befestigten Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wurden, durch Erzeugung einer gegenphasigen Kompensationsschwingung, einer Steuervorrichtung (18) zum Steuern der Bewegungen der Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c; 16) in Abhängigkeit von den Schwingungen des Operationstisches (14), wobei die Steuervorrichtung (18) aufweist: einen Schwingungssensor (18) zum Erfassen von Schwingungen des Operationstisches (14) und/oder einen Datenspeicher mit einem hierauf gespeicherten Schwingungsmodell, wobei das Schwingungsmodell Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches (14) umfasst, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wird.Surgical robot, in particular for performing minimally invasive surgical interventions, with at least one robot arm (12a, 12b, 12c) which can be fastened to an operating table (14), an active vibration compensation device (12a, 12b, 12c; mechanically connectable to the operating table (14); 16) for compensating for vibrations of the operating table (14), which were caused by movements of the robot arm (12a, 12b, 12c) fastened thereon, by generating an antiphase compensation vibration, a control device (18) for controlling the movements of the vibration compensation device (12a, 12b , 12c; 16) depending on the vibrations of the operating table (14), the control device (18) comprising: a vibration sensor (18) for detecting vibrations of the operating table (14) and / or a data memory with a vibration model stored thereon, wherein the vibration model information about the type of vibration of the O operating table (14), which is caused by a specific movement of the robot arm (12a, 12b, 12c).

Description

Die Erfindung betrifft einen Chirurgieroboter.The invention relates to a surgical robot.

Chirurgieroboter können zum Durchführen von minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen verwendet werden. Um den Platzbedarf durch einen Chirurgieroboter im Operationssaal zu reduzieren, ist es möglich, ein modulares System aus einzelnen Roboterarmen zu verwenden. Hierbei werden die Roboterarme direkt an den Operationstisch montiert. Diese Roboterarme sind somit nicht über ein eigenes Gestell mit dem Boden des Operationssaals verbunden. Hierdurch ergibt sich das Problem, dass durch eine Bewegung eines Roboterarms der Operationstisch inklusiv des Patienten in Schwingung versetzt wird. Hierbei kann beispielsweise die durch die Bewegung eines Roboterarms verursachte Schwingung einen anderen Roboterarm bei der Erledigung seiner Aufgabe stören. Im Ergebnis ist es möglich, dass das Operationsergebnis hierdurch verschlechtert wird.Surgery robots can be used to perform minimally invasive surgical procedures. In order to reduce the space required by a surgical robot in the operating room, it is possible to use a modular system of individual robot arms. The robot arms are mounted directly on the operating table. These robot arms are thus not connected via a separate frame to the floor of the operating room. This results in the problem that is caused by a movement of a robot arm of the operating table including the patient in vibration. In this case, for example, the vibration caused by the movement of a robot arm can disturb another robot arm in the accomplishment of its task. As a result, it is possible that the operation result is thereby deteriorated.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Chirurgieroboter bereitzustellen, bei dem die Roboterarme direkt am Operationstisch befestigt werden, wobei die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Roboterarme minimiert wird.The object of the invention is to provide a surgical robot in which the robot arms are attached directly to the operating table, wherein the mutual influence of the individual robot arms is minimized.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Der erfindungsgemäße Chirurgieroboter dient insbesondere dem Durchführen von minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen. Er weist mindestens einen Roboterarm auf, der an einem Operationstisch befestigbar ist. Es erfolgt vorzugsweise eine ausschließliche Befestigung des Roboterarms am Operationstisch, so dass der Roboterarm nicht mit einer eigenen Basis am Boden des Operationssaals verbunden ist.The surgical robot according to the invention is used in particular for performing minimally invasive surgical procedures. It has at least one robot arm, which can be attached to an operating table. Preferably, the robotic arm is fastened exclusively to the operating table, so that the robotic arm is not connected to its own base at the bottom of the operating room.

Der erfindungsgemäße Chirurgieroboter weist eine mechanisch mit dem Operationstisch verbindbare aktive Schwingungskompensationsvorrichtung auf. Diese dient zur Kompensation von Schwingungen des Operationstisches, die durch Bewegungen des hieran befestigten Roboterarms verursacht werden. Diese Kompensation von Schwingungen des Operationstisches erfolgt durch Erzeugung einer gegenphasigen Kompensationsschwingung durch die Schwingungskompensationsvorrichtung.The surgical robot according to the invention has an active vibration compensation device that can be mechanically connected to the operating table. This is used to compensate for oscillations of the operating table, which are caused by movements of the robotic arm attached thereto. This compensation of vibrations of the operating table takes place by generating an antiphase compensation oscillation by the vibration compensation device.

Der erfindungsgemäße Chirurgieroboter umfasst ferner eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegungen bzw. Schwingungen der Schwingungskompensationsvorrichtung in Abhängigkeit von den Schwingungen des Operationstisches.The surgical robot according to the invention further comprises a control device for controlling the movements or vibrations of the vibration compensation device in dependence on the vibrations of the operating table.

Hierbei weist die Steuerung einen Schwingungssensor zum Erfassen von Schwingungen des Operationstisches auf.Here, the controller has a vibration sensor for detecting vibrations of the operating table.

Alternativ oder zusätzlich weist sie einen Datenspeicher auf, mit einem hierauf gespeicherten Schwingungsmodel. Das Schwingungsmodell umfasst Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms verursacht wird.Alternatively or additionally, it has a data memory with a vibration model stored thereon. The vibration model includes information about the type of vibration of the operating table caused by a particular movement of the robot arm.

Durch Verwendung der sensorerfassten Informationen über die Schwingungen des Operationstisches und/oder durch Verwendung des im Datenspeicher gespeicherten Schwingungsmodells wird die Schwingungskompensationsvorrichtung derart gesteuert, dass sie eine Schwingung erzeugt, die gegenphasig zu der gemessenen und/oder durch das Schwingungsmodell antizipierten Schwingung des Operationstisches ist. Durch den erfindungsgemäßen Chirurgieroboter wird die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Roboterarme, die jeweils am Operationstisch befestigt sind, reduziert, so dass die Genauigkeit der Operationen verbessert werden kann.By using the sensor-detected information about the oscillations of the operating table and / or by using the vibration model stored in the data memory, the vibration compensation device is controlled to generate a vibration that is out of phase with the measured and / or oscillation of the operating table anticipated by the vibration model. By the surgery robot according to the invention, the mutual influence of the individual robot arms, which are respectively attached to the operating table, reduced, so that the accuracy of the operations can be improved.

Durch die Bewegung eines Roboterarms werden Störimpulse, vorwiegend Drehimpulse, am Operationstisch als gemeinsame Basis für die Roboterarme verursacht. Da die Verbindung Tisch-Fußboden normalerweise nachgiebig ist (also ein Federverhalten hat) führt dieser Störimpuls zu einer Auslenkung dieses Federsystems. Dies bedeutet, dass die Roboterbewegung Energie in den Tisch überträgt. Dies führt zu einer Bewegung des Tisches, welche wegen des Federverhaltens eine Schwingung ist.The movement of a robotic arm causes glitches, mainly angular momenta, at the operating table as a common base for the robotic arms. Since the connection table-floor is usually yielding (that has a spring behavior), this interference pulse leads to a deflection of this spring system. This means that the robot movement transfers energy to the table. This leads to a movement of the table, which is a vibration because of the spring behavior.

Die Bewegung, d. h. die Schwingung des Tisches, ist für den Operationsverlauf störend und soll minimiert werden. D. h. die durch die Roboterbewegung eingeprägte Energie muss wieder aus dem System entfernt werden. Im Falle einer Schwingung geschieht dies durch eine gegenphasige Schwingung.The movement, d. H. the vibration of the table, is disturbing to the operation and should be minimized. Ie. the energy impressed by the robot movement must be removed from the system again. In the case of a vibration, this is done by an antiphase oscillation.

Bei einer Schwingung im Sinne der Erfindung muss es sich nicht zwingend um eine oszillierende und/oder periodische Bewegung handeln. Auch eine kurze Störbewegung wird erfindungsgemäß als Schwingung verstanden.An oscillation in the sense of the invention does not necessarily have to be an oscillating and / or periodic movement. Also a short disturbing movement is understood according to the invention as oscillation.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schwingungskompensationsvorrichtung mindestens ein und insbesondere zwei verschwenkbare Schwungelemente auf, die zum Erzeugen einer gegenphasigen Kompensationsschwingung antreibbar und abbremsbar sind. Die gegenphasige Kompensationsschwingung wird hierbei durch die Massenträgheit der verschwenkbaren Schwungelemente erzeugt. Bei den Schwungelementen kann es sich beispielsweise um Pendel oder um rotierbare Schwungräder handeln. Beim Beschleunigen des Pendels oder des Schwungrads wird hierbei ein Kompensationsdrehmoment in eine erste Richtung erzeugt, während beim Abbremsen des Schwungelements bzw. des Schwungrads ein Kompensationsdrehmoment beziehungsweise Kompensationsdrehimpuls in die genau umgekehrte Richtung erzeugt wird.In a preferred embodiment, the vibration compensation device has at least one and in particular two pivotable flywheel elements, which can be driven and braked to produce an antiphase compensation oscillation. The antiphase compensation oscillation is generated here by the inertia of the pivotable flywheel elements. The flywheel elements may, for example, be pendulum or rotatable Flywheels act. When accelerating the pendulum or the flywheel in this case a compensation torque is generated in a first direction, while braking the flywheel or the flywheel compensation torque or compensation angular momentum is generated in the exact opposite direction.

Es ist bevorzugt, dass die Achsen, um die die Schwungelemente verschwenkbar bzw. rotierbar sind, senkrecht zueinander verlaufen. Beispielsweise können sie jeweils parallel zur Längsachse und Querachse des Operationstisches verlaufen. Somit kann durch ein Schwungelement eine Schwingung um die Längsachse des Operationstisches kompensiert werden, während mit dem anderen Schwungelement eine Schwingung um die Querachse des Operationstisches kompensiert wird. Alternativ ist es möglich, auch ein drittes Schwungelement vorzusehen, das um eine Achse verschwenkbar ist, die parallel zur Hochachse des Operationstisches verläuft. Da jedoch die meisten Schwingungen um die Längsachse und Querachse des Operationstisches stattfinden, kann es ausreichen, zwei verschwenkbare Schwungelemente zu verwenden. Sofern lediglich ein Schwungelement verwendet werden soll, ist es bevorzugt, dass es sich hierbei um ein Schwungelement handelt, das um eine Achse verschwenkbar ist, die parallel zur Querachse des Operationstisches verläuft.It is preferred that the axes about which the flywheel elements are pivotable or rotatable are perpendicular to one another. For example, they can each run parallel to the longitudinal axis and transverse axis of the operating table. Thus, a swing around the longitudinal axis of the operating table can be compensated by a flywheel, while with the other flywheel element vibration around the transverse axis of the operating table is compensated. Alternatively, it is possible to provide also a third flywheel element, which is pivotable about an axis which runs parallel to the vertical axis of the operating table. However, since most oscillations take place about the longitudinal axis and transverse axis of the operating table, it may be sufficient to use two pivotable flywheel elements. If only one flywheel element is to be used, it is preferred that this is a flywheel element that is pivotable about an axis that runs parallel to the transverse axis of the operating table.

Bei dem Schwungelement kann es sich beispielsweise um ein Pendel handeln. Bevorzugt wird ein zweiachsiges Pendel verwendet, das um zwei senkrecht zueinanderstehende Achsen verschwenkbar ist. Diese Achsen sind bevorzugt derart ausgerichtet, dass sie den dazugehörigen Schwingungsachsen des Operationstisches entsprechen und somit einen maximal wirksamen Kompensationsdrehimpuls erzeugen können.The momentum element may be, for example, a pendulum. Preferably, a biaxial pendulum is used, which is pivotable about two mutually perpendicular axes. These axes are preferably aligned so that they correspond to the associated vibration axes of the operating table and thus can generate a maximum effective compensation angular momentum.

Durch den erfindungsgemäßen Chirurgieroboter können somit Schwingungen des Operationstisches auf einfache Weise gedämpft werden, indem durch Verwendung eines Schwingungssensors ein Regelkreis aufgebaut wird und/oder indem unter Zuhilfenahme eines vorher erstellten Schwingungsmodells antizipiert wird, welche Bewegungen eines Roboterarms zu welchen Schwingungen des Operationstisches führen werden.By means of the surgical robot according to the invention, vibrations of the operating table can thus be damped in a simple manner by constructing a control circuit by using a vibration sensor and / or by anticipating with the aid of a previously created vibration model which movements of a robot arm will lead to what oscillations of the operating table.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern eines Chirurgieroboters, der mindestens einen an einem Operationstisch befestigbaren Roboterarm aufweist. Der Chirurgieroboter kann gemäß dem bisher beschriebenen Chirurgieroboter ausgebildet sein.The invention further relates to a method for controlling a surgical robot, which has at least one robot arm which can be fastened to an operating table. The surgery robot can be designed according to the surgery robot described so far.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der am Operationstisch befestigte Roboterarm gemäß vorgegebenen und/oder durch eine Bedienperson erzeugten Bewegungsbefehlen angetrieben. Beispielsweise können Bewegungen durch ein vorgegebenes Bewegungsprofil definiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Roboterarm direkt durch eine Bedienperson, beispielsweise einen Chirurg unter Verwendung einer Eingabevorrichtung gesteuert werden.In the method according to the invention, the robot arm fastened to the operating table is driven in accordance with predetermined and / or movement commands generated by an operator. For example, movements may be defined by a given motion profile. Alternatively or additionally, the robotic arm may be controlled directly by an operator, for example a surgeon, using an input device.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gegenphasige Kompensationsschwingung durch eine mechanisch mit dem Operationstisch verbundene Schwingungskompensationsvorrichtung erzeugt. Die Kompensationsschwingung ist hierbei gegenphasig zur Schwingung des Operationstisches, die durch den hieran befestigten Roboterarm erzeugt wird.According to the method according to the invention, an opposite-phase compensation oscillation is generated by a vibration compensation device mechanically connected to the operating table. The compensation oscillation here is in opposite phase to the oscillation of the operating table, which is generated by the robotic arm attached thereto.

Die gegenphasige Kompensationsschwingung wird gegenphasig zu Messwerten eines Schwingungssensors, der die Schwingungen des Operationstisches erfasst, gesteuert. Alternativ oder zusätzlich wird die gegenphasige Kompensationsschwingung gegenphasig zu in einem Schwingungsmodell gespeicherten Schwingungen gesteuert. Das Schwingungsmodell umfasst hierbei Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms verursacht wird.The antiphase compensation oscillation is controlled in antiphase to measured values of a vibration sensor which detects the vibrations of the operating table. Alternatively or additionally, the antiphase compensation oscillation is controlled in anti-phase with oscillations stored in a vibration model. The vibration model here includes information about the type of vibration of the operating table caused by a particular movement of the robot arm.

Es ist bevorzugt, dass als Schwingungskompensationsvorrichtung ein mit dem Operationstisch verbundener Roboterarm verwendet wird. Hierbei kann die gegenphasige Kompensationsschwingung erzeugt werden durch einen gerade nicht verwendeten Roboterarm, um z. B. eine Schwingung, die durch einen anderen Roboterarm verursacht wird, zu kompensieren. Alternativ oder zusätzlich kann die gegenphasige Kompensationsschwingung erzeugt werden durch einen redundanten Freiheitsgrad eines gerade verwendeten Roboterarms. Weist beispielsweise ein Roboterarm sieben Freiheitsgrade auf, kann ein Freiheitsgrad zur Kompensation von Schwingungen verwendet werden, auch wenn dieser Roboterarm gerade eine bestimmte Tätigkeit durchführt. In dieser Ausführungsform kann somit auch auf eine separate Schwingungskompensationsvorrichtung verzichtet werden. Allerdings kann diese Ausführungsform auch zusätzlich zu einer separaten Schwingungskompensationsvorrichtung verwendet werden.It is preferable that a robot arm connected to the operating table is used as the vibration compensating device. In this case, the antiphase compensation oscillation can be generated by a robot arm that has just not been used, in order, for. B. to compensate for a vibration caused by another robot arm. Alternatively or additionally, the antiphase compensation oscillation can be generated by a redundant degree of freedom of a currently used robot arm. For example, if a robot arm has seven degrees of freedom, one degree of freedom can be used to compensate for vibrations even though that robot arm is performing a particular activity. In this embodiment, therefore, can also be dispensed with a separate vibration compensation device. However, this embodiment can also be used in addition to a separate vibration compensation device.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Schwingungssensor mindestens ein in einem Roboterarm vorhandener Sensor verwendet. Durch diesen Sensor werden Schwingungen des Operationstisches erfasst. Hierbei kann es sich beispielsweise um Drehmomentsensoren in den Robotergelenken handeln, die zum Erfassen der Gewichtskraft vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform ist es möglich, auf einen separaten Schwingungssensor zu verzichten. Dieser kann jedoch auch zusätzlich vorgesehen sein.In a preferred embodiment, at least one sensor present in a robot arm is used as the vibration sensor. This sensor detects vibrations of the operating table. This may be, for example, torque sensors in the robot joints, which are provided for detecting the weight. In this embodiment, it is possible to to dispense with a separate vibration sensor. However, this can also be provided in addition.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt die folgenden vorausgehenden Verfahrensschritte:
Es werden Identifikationsbewegungen durch mindestens einen Roboterarm durchgeführt. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt vor der Operation, in dem der Patient bereits auf dem Operationstisch liegt und der Roboterarm am Operationstisch befestigt ist. Durch einen Schwingungssensor werden die Schwingungen des Operationstisches erfasst, die durch diese Identifikationsbewegungen verursacht werden.The method according to the invention preferably comprises the following preliminary method steps:
Identification movements are performed by at least one robot arm. This occurs at a time prior to the operation in which the patient is already on the operating table and the robotic arm is attached to the operating table. By a vibration sensor, the vibrations of the operating table are detected, which are caused by these identification movements.

Anschließend wird ein Schwingungsmodell auf Basis der durchgeführten Identifikationsbewegungen und der gemessenen Schwingungen des Operationstisches erstellt. Hierbei weist das das Schwingungsmodell Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches auf, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms verursacht werden. Das beschriebene Schwingungsmodell kann alternativ oder zusätzlich zu den durch den Schwingungssensor erfassten Schwingungen des Operationstisches verwendet werden, um die gegenphasigen Kompensationsschwingen zu steuern. Genauer gesagt, werden beim Erstellen eines Schwingungsmodells die Parameter des Schwingungsmodells identifziert. Man hat ein Schwingungsmodell, mit generischen Parametern für einen bestimmte Tisch/Roboterkombination. Die Parameter müssen für die konkrete Situation im OP identifiziert werden, den meisten Einfluss hat die Lage des Tisches (z. B. Neigung der Platte), die Montageposition der einzelnen Roboter, der Patient und sonstige zusätzliche „Last” amTisch.Subsequently, a vibration model is created based on the performed identification movements and the measured vibrations of the operating table. Here, the vibration model has information about the type of vibration of the operating table caused by a certain movement of the robot arm. The described oscillation model can be used alternatively or in addition to the oscillations of the operating table detected by the oscillation sensor in order to control the antiphase compensation oscillations. More specifically, when creating a vibration model, the parameters of the vibration model are identified. You have a vibration model, with generic parameters for a specific table / robot combination. The parameters must be identified for the specific situation in the OR, the most important being the position of the table (eg inclination of the plate), the mounting position of the individual robots, the patient and any additional "load" at the table.

Die Identifikationsbewegung optimiert also das Modell (genauer gesagt die Parameter des Modells).The identification movement thus optimizes the model (more precisely the parameters of the model).

Die Bewegung kann autonom vom Roboter durchgeführt werden und ist i. A. relativ kurz.The movement can be performed autonomously by the robot and is i. A. relatively short.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines gerade nicht benutzten Roboterarms, der am Operationstisch befestigt ist, zum Erzeugen einer gegenphasigen Kompensationsschwingung zum Kompensieren einer Schwingung des Operationstisches. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines redundanten Freiheitsgrades eines gerade benutzten Roboterarms, der am Operationstisch befestigt ist, zum Erzeugen einer gegenphasigen Kompensationsschwingung zum Kompensieren einer Schwingung des Operationstisches, die durch diesen und/oder einen anderen Roboterarm verursacht wird.The invention further relates to the use of a currently unused robotic arm attached to the operating table for generating an out-of-phase compensation oscillation for compensating for oscillation of the operating table. In addition, the invention relates to the use of a redundant degree of freedom of a currently used robot arm, which is attached to the operating table, for generating an anti-phase compensation vibration for compensating a vibration of the operating table, which is caused by this and / or another robot arm.

Werden mehrere mit einem Operationstisch verbundene Roboterarme gleichzeitig bewegt, kann die Bewegung der einzelnen Roboterarme derart gesteuert werden, dass deren gemeinsame Bewegung zu jedem Zeitpunkt eine minimale Störbewegung des Operationstisches verursacht. Hierzu können die einzelnen Roboterarme derart gesteuert werden, dass ein möglichst großer Teil der von Ihnen verursachten Stördrehimpulse einander entgegen gerichtet ist, so dass sich die Stördrehimpulse der einzelnen Roboterarme zum größtmöglichen Teil aufheben.If several robot arms connected to an operating table are moved simultaneously, the movement of the individual robot arms can be controlled in such a way that their joint movement causes a minimal interference movement of the operating table at all times. For this purpose, the individual robot arms can be controlled in such a way that the largest possible part of the disturbance impulses caused by them is directed counter to one another, so that the disturbance impulses of the individual robotic arms are canceled out to the greatest possible extent.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.In the following, preferred embodiments of the invention will be explained with reference to figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Ansicht des Aufbaus des erfindungsgemäßen Chirurgieroboters und 1 a schematic view of the structure of the surgical robot according to the invention and

2 und 3 verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schwingungskompensationsvorrichtungen. 2 and 3 various embodiments of inventive vibration compensation devices.

Gemäß 1 weist der erfindungsgemäße Chirurgieroboter 10 drei Roboterarme 12a, 12b, 12c auf, die unmittelbar am Operationstisch 14 befestigt sind. Zwei Roboterarme können beispielsweise zum Führen von Instrumenten vorgesehen sein, während ein Roboterarm das Endoskop führt.According to 1 has the inventive surgery robot 10 three robot arms 12a . 12b . 12c on, immediately at the operating table 14 are attached. For example, two robotic arms may be provided to guide instruments while a robotic arm guides the endoscope.

Zum Erfassen von Schwingungen des Operationstisches 14, die durch Bewegungen der Roboterarme 12a, 12b, 12c verursacht werden, kann mit dem Operationstisch 14 ein Schwingungssensor 18 verbunden sein.For detecting vibrations of the operating table 14 caused by movements of the robot arms 12a . 12b . 12c can be caused with the operating table 14 a vibration sensor 18 be connected.

Ferner ist mit dem Operationstisch 14 eine Schwingungskompensationsvorrichtung 16 verbunden.Furthermore, with the operating table 14 a vibration compensation device 16 connected.

Mögliche Ausführungsformen einer solchen Schwingungskompensationsvorrichtung sind in den 2 und 3 dargestellt.Possible embodiments of such a vibration compensation device are in the 2 and 3 shown.

Gemäß 2 weist die Schwingungskompensationsvorrichtung 16 drei Schwungräder 20a, 20b, 20c auf. Das erste Schwungrad 20a ist um eine Achse y' rotierbar, die parallel zur Querachse y des Operationstisches 14 (siehe 1) verläuft. Das zweite Schwungrad 20b ist um eine Achse x' rotierbar, die parallel zur Längsachse x des Operationstisches 14 verläuft. Das dritte Schwungrad 20c ist um eine Achse z' rotierbar und parallel zur Hochachse z des Operationstisches 14 verläuft. Die Achsen x', y' und z' verlaufen senkrecht zueinander. Wie in 2 erkennbar, kann die Schwingungskompensationsvorrichtung 16 beispielsweise an der Unterseite des Operationstisches 14 angebracht sein.According to 2 has the vibration compensation device 16 three flywheels 20a . 20b . 20c on. The first flywheel 20a is rotatable about an axis y ', which is parallel to the transverse axis y of the operating table 14 (please refer 1 ) runs. The second flywheel 20b is rotatable about an axis x 'which is parallel to the longitudinal axis x of the operating table 14 runs. The third flywheel 20c is rotatable about an axis z 'and parallel to the vertical axis z of the operating table 14 runs. The axes x ', y' and z 'are perpendicular to each other. As in 2 recognizable, the vibration compensation device 16 for example, at the bottom of the operating table 14 to be appropriate.

3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Schwingungskompensationsvorrichtung 16 mit einem zweiachsigen Pendel. Es ist bevorzugt, dass die beiden Achsen, um die das Pendel 20c verschwenkbar ist, senkrecht zueinander verlaufen. 3 shows an alternative embodiment of a vibration compensation device 16 with a biaxial pendulum. It is preferable that the two axes to which the pendulum 20c is pivotable, perpendicular to each other.

Claims (8)

Chirurgieroboter, insbesondere zum Durchführen von minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen, mit mindestens einem Roboterarm (12a, 12b, 12c), der an einem Operationstisch (14) befestigbar ist, einer mechanisch mit dem Operationstisch (14) verbindbaren aktiven Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c; 16) zur Kompensation von Schwingungen des Operationstisches (14), die durch Bewegungen des hierauf befestigten Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wurden, durch Erzeugung einer gegenphasigen Kompensationsschwingung, einer Steuervorrichtung (18) zum Steuern der Bewegungen der Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c; 16) in Abhängigkeit von den Schwingungen des Operationstisches (14), wobei die Steuervorrichtung (18) aufweist: einen Schwingungssensor (18) zum Erfassen von Schwingungen des Operationstisches (14) und/oder einen Datenspeicher mit einem hierauf gespeicherten Schwingungsmodell, wobei das Schwingungsmodell Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches (14) umfasst, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wird.Surgery robots, in particular for performing minimally invasive surgical interventions, with at least one robotic arm ( 12a . 12b . 12c ) attached to an operating table ( 14 ), one mechanically with the operating table ( 14 ) connectable active vibration compensation device ( 12a . 12b . 12c ; 16 ) to compensate for oscillations of the operating table ( 14 ) caused by movements of the robotic arm ( 12a . 12b . 12c ) were caused by generating an antiphase compensation oscillation, a control device ( 18 ) for controlling the movements of the vibration compensation device ( 12a . 12b . 12c ; 16 ) depending on the vibrations of the operating table ( 14 ), wherein the control device ( 18 ) comprises: a vibration sensor ( 18 ) for detecting vibrations of the operating table ( 14 ) and / or a data memory with a vibration model stored thereon, wherein the vibration model contains information about the type of oscillation of the operating table ( 14 ) involved in a particular movement of the robot arm ( 12a . 12b . 12c ) is caused. Chirurgieroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c; 16) mindestens ein und insbesondere zwei verschwenkbare Schwungelemente, insbesondere rotierbare Schwungräder (20a, 20b, 20c) aufweist, die zum Erzeugen einer gegenphasigen Kompensationsschwingung durch ihre Massenträgheit antreibbar und abbremsbar sind.Surgery robot according to claim 1, characterized in that the vibration compensation device ( 12a . 12b . 12c ; 16 ) at least one and in particular two pivotable flywheel elements, in particular rotatable flywheels ( 20a . 20b . 20c ), which can be driven and braked to generate an antiphase compensation oscillation by their inertia. Chirurgieroboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen x', y', um die die Schwungelemente (20a, 20b, 20c) verschwenkbar bzw. rotierbar sind, senkrecht zueinander verlaufen und insbesondere jeweils parallel zur Längsachse x und zur Querachse y des Operationstisches (14) verlaufen.Surgery robot according to claim 2, characterized in that the axes x ', y' around which the momentum elements ( 20a . 20b . 20c ) are pivotable or rotatable, perpendicular to each other and in particular in each case parallel to the longitudinal axis x and the transverse axis y of the operating table ( 14 ). Chirurgieroboter, insbesondere zum Durchführen von minimalinvasiven chirurgischen Eingriffen, mit mindestens einen an einem Operationstisch (14) befestigbaren Roboterarm (12a, 12b, 12c), wobei der am Operationstisch befestigte Roboterarm (12a, 12b, 12c) gemäß vorgegebenen und/oder durch eine Bedienperson erzeugten Bewegungsbefehlen angetrieben wird, wobei eine gegenphasige Kompensationsschwingung durch eine mechanisch mit dem Operationstisch (14) verbundene Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c, 16) erzeugt wird, wobei die Kompensationsschwingung gegenphasig zur Schwingung des Operationstisches (14) ist, die durch den hieran befestigten Roboterarm (12a, 12b, 12c) erzeugt wird, und wobei die gegenphasige Kompensationsschwingung gegenphasig zu Messwerten eines Schwingungssensors (18), der die Schwingungen des Operationstisches (14) erfasst, gesteuert wird und/oder gegenphasig zu in einem Schwingungsmodell gespeicherten Schwingungen gesteuert wird, wobei das Schwingungsmodell Informationen über die Art der Schwingung des Operationstisches (14) umfasst, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wird.Surgery robots, in particular for performing minimally invasive surgical interventions, with at least one on an operating table ( 14 ) attachable robot arm ( 12a . 12b . 12c ), with the robotic arm attached to the operating table ( 12a . 12b . 12c ) is driven according to predetermined and / or generated by an operator movement commands, with an anti-phase compensation vibration by a mechanically with the operating table ( 14 ) connected vibration compensation device ( 12a . 12b . 12c . 16 ), the compensation oscillation being in phase opposition to the oscillation of the operating table ( 14 ), which is supported by the robot arm ( 12a . 12b . 12c ) and in which the antiphase compensation oscillation is in phase opposition to measured values of a vibration sensor ( 18 ), the vibrations of the operating table ( 14 ), is controlled and / or is controlled in opposite phase to oscillations stored in a vibration model, wherein the vibration model contains information about the type of oscillation of the operating table ( 14 ) involved in a particular movement of the robot arm ( 12a . 12b . 12c ) is caused. Chirurgieroboter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungskompensationsvorrichtung (12a, 12b, 12c) ein mit dem Operationstisch (14) verbundener Roboterarm (12a, 12b, 12c) verwendet wird, indem die gegenphasige Kompensationsschwingung erzeugt wird durch einen gerade nicht verwendeten Roboterarm und/oder durch einen redundanten Freiheitsgrad eines gerade verwendeten Roboterarms (12a, 12b, 12c).Surgery robot according to claim 4, characterized in that as a vibration compensation device ( 12a . 12b . 12c ) with the operating table ( 14 ) connected robotic arm ( 12a . 12b . 12c ) is generated by the antiphase compensation oscillation being generated by a robot arm which is currently not being used and / or by a redundant degree of freedom of a robot arm currently being used ( 12a . 12b . 12c ). Chirurgieroboter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungssensor mindestens ein in einem Roboterarm (12a, 12b, 12c) vorhandener Sensor verwendet wird, indem mit diesem Schwingungen des Operationstisches (14) erfasst werden.Surgery robot according to claim 4 or 5, characterized in that as a vibration sensor at least one in a robot arm ( 12a . 12b . 12c ) existing sensor is used, with this oscillations of the operating table ( 14 ). Chirurgieroboter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Identifikationsbewegungen des mindestens einen Roboterarms (12a, 12b, 12c), der am Operationstisch befestigt ist, vor der Operation durchgeführt werden, wobei sich der Patient zu diesem Zeitpunkt bereits auf dem Operationstisch befindet, wobei ein Erfassen der Schwingungen des Operationstisches, die durch die Identifikationsbewegungen verursacht werden, durch einen Schwingungssensor erfolgt und wobei ein Erstellen eines Schwingungsmodells auf Basis der durchgeführten Identifikationsbewegungen erfolgt, wobei das Schwingungsmodell Informationen über eine Art der Schwingung des Operationstisches (14) umfasst, die bei einer bestimmten Bewegung des Roboterarms (12a, 12b, 12c) verursacht wird.Surgery robot according to one of claims 4 to 6, characterized in that identification movements of the at least one robot arm ( 12a . 12b . 12c ), which is attached to the operating table, be performed before the operation, the patient is already on the operating table at this time, wherein detecting the vibrations of the operating table, which are caused by the identification movements, carried out by a vibration sensor and wherein creating a vibration model based on the carried out identification movements, wherein the vibration model information about a type of vibration of the operating table ( 14 ) involved in a particular movement of the robot arm ( 12a . 12b . 12c ) is caused. Verwendung eines gerade nicht benutzten Roboterarms (12a, 12b, 12c), der am Operationstisch (14) befestigt ist, oder eines redundanten Freiheitsgrades eines gerade benutzten Roboterarms (12a, 12b, 12c), der am Operationstisch (14) befestigt ist, zum Erzeugen einer gegenphasigen Kompensationsschwingung zum Kompensieren einer Schwingung des Operationstisches (14), die durch diesen und/oder einen anderen Roboterarm (12a, 12b, 12c) verursacht wird.Use of a currently unused robot arm ( 12a . 12b . 12c ) at the operating table ( 14 ), or a redundant one Degree of freedom of a currently used robot arm ( 12a . 12b . 12c ) at the operating table ( 14 ) for generating an antiphase compensation oscillation for compensating a vibration of the operating table ( 14 ) by this and / or another robot arm ( 12a . 12b . 12c ) is caused.
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