WO2025051649A1 - Robot device for endoscopic inspections - Google Patents
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- WO2025051649A1 WO2025051649A1 PCT/EP2024/074392 EP2024074392W WO2025051649A1 WO 2025051649 A1 WO2025051649 A1 WO 2025051649A1 EP 2024074392 W EP2024074392 W EP 2024074392W WO 2025051649 A1 WO2025051649 A1 WO 2025051649A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
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- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/71—Manipulators operated by drive cable mechanisms
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
Definitions
- the present invention relates to a robotic device for endoscopic inspections, comprising an elongated base shaft and at least one link element mounted so as to be rotatable about an angle and having adjusting means for varying the angle.
- Robotic devices of the type mentioned above known as universal robots for endoscopic inspections, have a very broad range of applications. In particular, they can create repeatable and standardized recording conditions for optical inspections and automated data acquisition. Endoscopic and spatially confined inspections are often performed manually. Manually operated endoscopes are used for this purpose. Such robotic devices are particularly used for industrial inspection and repair tasks.
- Robotic devices of the type mentioned above are being developed primarily in the field of engine inspection.
- the known robotic devices are predominantly of the continuum robot type.
- a continuum robot has guide elements connected via flexible wires.
- the robot arm thus formed can assume a continuum of angular positions in space by varying the wire length using an actuator.
- WO 2019/239046A1 discloses a mobile robot for inspecting a turbomachine.
- this robot several link elements are connected to each other via a ball joint.
- JP 2022-115133A discloses an inspection device for inspecting the interior of an object to be inspected using an endoscopic camera.
- a robot arm consists of link elements connected to one another via flexural and torsion joints.
- DE 10 2014 205 036 A1 discloses an endoscopic instrument for connection to a surgical robot.
- a mounted limb element can be actuated via a cable pull system.
- US 5,797,900 A discloses a wrist mechanism for a surgical instrument for performing minimally invasive surgery.
- the object of the present invention is to provide a robot device of the type mentioned at the outset which can be operated automatically with great precision and which also makes it possible to use larger instruments.
- the object underlying the invention is achieved with a generic robot device in which a joint element is provided, with which the at least one link element is attached such that it can be rotated about exactly one axis of rotation.
- the link element is thus attached with a discrete joint that can only be deflected in one plane. This enables the integration of position sensors into the joint, and control deviations can be compensated for.
- the advantage is significantly improved precision during operation of the robot device compared to conventional robot devices with continuous joints that can be deflected in a continuum of planes, as is the case with a ball and socket joint, for example.
- the object underlying the invention is achieved in a robot device of the type mentioned above in that the base shaft has at least one recess on an outer side in cross-section.
- This measure makes it possible according to the invention to use end effector systems with the robot device according to the invention that have a larger diameter than the base shaft. This is because the recess allows end effector systems to be connected to the base shaft so that the systems do not have to be threaded through the endoscopic robot.
- two or more link elements are provided, each of which is rotatably mounted relative to the base shaft and/or relative to another link element.
- the robot device according to the invention thus acquires additional rotational degrees of freedom.
- At least one link element is attached to the base shaft and/or to another link element in such a way that a lever arm is created between the outer contour of the link element. This allows the lever arm of the joint to be increased, thus increasing the achievable torque when varying the angle with the adjusting means. This can be advantageous in certain applications, for example, to release a jam in the space to be inspected.
- At least one link element is mounted opposite the rotational axis of another link element, with the axis angle preferably being 90°.
- the robot device according to the invention provides two rotational degrees of freedom, which makes it possible, for example, to combine a pitching movement with a yawing movement.
- the actuating means comprise a, preferably antagonistic, cable pull.
- a, preferably antagonistic cable pull the Shortening of one rope section to correspondingly lengthen the opposite rope section. In practice, this is achieved by guiding the same rope over deflection means, so that when a pull is exerted on one end of the rope, a tensile force also acts on the other end. Precise control of the angle of each link element relative to the base shaft and/or relative to another link element can be achieved particularly well with a cable pull.
- the design, in particular, as an antagonistic cable pull robot makes it possible to shift torque generation outwards, outside of the confined installation space.
- the advantage of antagonistic force transmission using the cable pull is that the system can be pretensioned. This means that the respective link element is supported on the base shaft or on another link element by the antagonistic cable pull and a suitable deflection unit.
- the rigidity of the robot device according to the invention is advantageously increased in this way. At the same time, play is eliminated, which is crucial for automation and precision.
- one embodiment of the robot device provides for cable guide means for guiding and/or deflecting the cable pull.
- a link element can be provided with a guide track and/or guide groove formed on an outer contour.
- the rope guide includes at least one pulley. Pulleys can be used to minimize sliding friction during rope guidance.
- the cable guide means comprise at least a triplet of three deflection pulleys whose axes of rotation are aligned parallel to one another and are arranged in a plane in the shape of an isosceles triangle, wherein the base of the isosceles triangle is arranged at the proximal end of the cable guide.
- the arrangement of pulleys allows for a deflection of more than 90° in both directions.
- the triplet of three pulleys according to the invention makes it possible to guide additional cables through the first joint element of the first link element and redirect them during rotational movements. After the additional cables have passed the first joint via the triplet of three pulleys, the additional cables are redirected so that they are aligned to match the subsequent rotary joints of other link elements of the robot device according to the invention.
- the robot device according to the invention can be provided with angle sensors to measure the angle of the link element, with angle sensors being assigned to each joint element in particular.
- angle sensors By integrating angle sensors, control deviations can be compensated for, thereby advantageously achieving a high level of precision in the control of the robot device according to the invention.
- These measures allow the compensation of external interference factors and modeling inaccuracies. This, in turn, enables longer autonomous missions of the robot device according to the invention.
- a Hall sensor can be used to detect the angular position of each individual joint element concentrically over its axis of rotation
- the Hall sensor can detect the angle of rotation via a magnet embedded in the axis of rotation of the joint element.
- the joint element is provided with stop means, preferably on both sides, to limit the angular travel of the angle.
- Mechanical stops are particularly suitable as stop means.
- the angle sensor means can be referenced, for example, to zero them exactly at the stops. This measure increases the autonomy of the robot device according to the invention. This makes it capable of calibration and referencing. Calibration of the robot device according to the invention can thus take place automatically without manual intervention by an operator.
- the detection of a rotational movement into one of the given stops can, within the scope of the invention, be carried out in particular by an external control unit in which motor currents are measured, analyzed, and limited.
- the reaching of the stop can be detected via electronic contacts on the stops themselves. Normally open contacts are a possible implementation here.
- each link element and the associated joint element can contain a separate antagonistic cable pull, which can be activated via suitable cable guide means, in particular deflection pulleys, independently of the antagonistic cable pulls of other link elements of the robot device according to the invention in order to vary the angle.
- the base shaft in the embodiment of the invention has a substantially circular and/or oval cross-section, It is advantageous to accommodate elements relating to the design of the adjusting means and, if applicable, measuring technology inside the circle, so that the recess in the cross-section on the outside of the base shaft is available for accommodating instruments.
- the recess in the cross-section of the base shaft has the shape of a circular segment.
- the cross-section of the base shaft can have a semicircular outer contour if the recess is a correspondingly semicircular circular segment.
- all devices for the adjusting means in particular guides for antagonistic cable pulls, are accommodated in the semicircular cross-sectional area of the base shaft. This leaves an area with a complementary cross-section available for instrumentation.
- the invention is not limited to a semicircular cross-section. Rather, within the scope of the invention, any theoretically arbitrary ratio of the circular division can be selected, which is subject to a task-specific design of the overall structure. The division can occur along a secant intersecting a circle. In the case of a half/half division, this secant can also be the diameter.
- the adjusting means and/or data lines are arranged in a radially inner region of the cross-section of the base shaft.
- cables are arranged on the outer circumference of the cross-section This measure allows for the use of larger end effector systems, as they do not have to be fitted into the interior of the base shaft, which is surrounded by cables.
- the base shaft has longitudinally extending bores for the passage of the adjusting means.
- bores are provided for each corresponding adjusting means.
- a pair of bores is provided for each adjusting means, according to the invention.
- the base shaft is provided on its distal end face with receiving means for receiving the joint element.
- the receiving means can, in particular, be bores for receiving locating bolts on the side of the link element.
- the link element is positively and non-positively attached to the base shaft, optionally via its joint element.
- the base shaft and optionally further elements, in particular the link elements are made of a rigid material, preferably titanium.
- the base shaft is operatively connected at its proximal end to actuating means for driving the actuating means.
- the actuating means may take the form of a control box.
- a modular actuating unit for controlling the antagonistic cables may be arranged between the proximal end of the base shaft and a support system to which the base shaft is attached.
- the actuation unit can be divided into various parts.
- the core elements can be a transmission unit and a drive unit.
- the drive unit can consist of several EC motors arranged symmetrically in a circle, which are responsible for the rotational movement of the cable pull drum of the opposing cable pull.
- the respective motor control units can be located in the space between them.
- the motor control units can be combined on a common circuit board.
- the rotary motion of the motors can be converted into a translatory pulling motion of the cable pulleys.
- the cable pulling forces can be measured using a strain gauge attached to the cable pulley.
- the cable pulls can be wound on a drum.
- the plug-in transmission unit can be mounted on the drive unit.
- control computer In the rear part of the actuation unit there can be a control computer which can be responsible for controlling the entire robot system according to the invention.
- control computer can also provide communication with an external carrier system to which the proximal end of the base shaft is attached. In this way, relevant data for the execution of complex trajectories can be collected from both an external carrier system and the robotic device described here.
- the modules can be adapted and exchanged as needed. This advantageously allows for different installation dimensions to be realized depending on the application.
- the base shaft is preferably mounted concentrically to a circular actuation unit. This simplifies the alignment of the individual components.
- the base shaft is also conceivable for the base shaft to be mounted at an angle to the actuation unit. This can be advantageous in hard-to-reach working environments.
- the degrees of freedom are expanded by rotation.
- the rotation can be achieved using an externally connected actuation unit, such as a rotary table.
- covering means are provided for covering the recess, wherein the covering means are preferably designed to be plugged onto the base shaft.
- the covering means are preferably designed to be plugged onto the base shaft.
- this can be covered by two half-pipes.
- the base shaft can be connected to a translationally and/or rotationally movable support system, in particular to a collaborative lightweight robot and/or a cobot.
- a translationally and/or rotationally movable support system in particular to a collaborative lightweight robot and/or a cobot.
- the robotic device according to the invention can be moved to various endoscopic maintenance entrances and penetrate cavities there.
- the base shaft can be extended and retracted, adding another degree of freedom to the robotic device.
- the link elements attached to the base shaft are also provided with independent adjusting means, a total of five degrees of freedom is obtained, for example in the case of two link elements.
- Figure 1 an endoscopic robot with an actuator on a
- Figure 2 a detailed view of area II in Figure 1 of the endoscopic robot from Figure 1 in a side view
- Figure 3 a cross-section along the line III - III in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
- Figure 4 a detailed view of the robot device from Figure 2, but in a different position and with the cover tube removed;
- Figure 5 a perspective view of the connection between the base shaft and a link element via a joint in a partial section of another embodiment of the invention
- Figure 6 a representation of the object from Figure 4 rotated by 180° around the longitudinal axis, with the cable drive visible in Figure 4 removed;
- Figure 7 a representation of the object from Figure 6 in a
- Figure 8 Representation according to Figure 8 in a different angular state of the components to each other;
- Figure 9 Representation of the object from Figure 8, but rotated by 90° and in a different state to Illustration of a degree of freedom for performing yaw movements;
- Figure 9a Representation of a section along the line IXa - IX9a from Fig. 8;
- Figure 10 perspective view of the object of Figure 4 on the area V in Figure 4;
- Figure 11 a cross-section along the line XI - XI in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
- Figure 12 a cross-section along the line XII - XII in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
- Figure 13 is a perspective sectional view taken along section line XIII-XIII in Figure 2;
- Figure 14 is a perspective view obliquely from the front of the distal end 7 of the base shaft 5 of the device from the previous figures.
- the control box 3 contains the drive and transmission unit, also not shown in detail here, for controlling the robot arm 4.
- Figure 2 shows a side view of detail area II in Figure 1 with the unit comprising control box 3 and robot arm 4 of the endoscopic robot 1 from Figure 1.
- the robot arm 4 has an elongated base shaft 5.
- the proximal end 6 of the base shaft 5 is connected to the control box 3 in a manner not shown in detail.
- a proximal link element 9 is attached to the distal end 7 of the base shaft 5 via a proximal joint 8.
- the proximal link element 9 is mounted via the proximal joint 8 for rotation about exactly one axis of rotation.
- the axis of rotation runs perpendicular to the plane of the drawing in Figure 2. Accordingly, the proximal link element 9 is mounted via the proximal joint 8 for rotation relative to the base shaft 9 in the plane of the drawing in Figure 2.
- a distal link element 11 is attached to the distal end of the proximal link element 9 via a distal pitch joint 10.
- the distal link element 11 is rotatable about exactly one axis of rotation, which lies in the plane of the drawing according to Figure 2 and is thus offset by an axial angle of 90° relative to the axis of rotation of the proximal joint 8.
- the distal link element 11 is capable of performing rotations relative to the proximal link element 9 via the distal pitch joint 10 in a plane perpendicular to the plane of the drawing of Figure 2.
- a proximal antagonistic cable pull for actuating the proximal link element 9 is passed through the cable guide bores 15, 16, which are arranged centrally between the receiving recesses 13, 14 on the same secant as the receiving recesses 13, 14, via the proximal joint 8 to the drive unit (not shown in detail) in the control box 3.
- the cable pull is not shown in Figure 3.
- Above the pair of cable guide holes 15, 16 for the proximal link element 9, two further pairs of cable guide holes 17, 20 and 18, 19 are arranged, offset parallel to each other, on a center line of the cross-section of the base shaft 9, which intersects the secant on which the cable guide holes 15, 16 for the proximal link element 9 are arranged at a right angle.
- the antagonistic cables for triggering a yaw movement of the distal link element 11 are provided through the cable guide holes 17, 20.
- the cable guide holes 18, 19 are provided for guiding the antagonistic cables for actuating the distal link element 11 in a pitching movement direction perpendicular to the yaw movement.
- Endoscopic instruments can be accommodated in the area of the recess 12 of the base shaft 5. These can advantageously be larger than the cross-section of the base shaft 5. The reason for this is that the actuation in the lower area of the base shaft 5 is arranged away from the outer circumference of the cross-section.
- the sensor circuit board 21 serves to transmit signals from Hall sensors as angle sensors of all joints, i.e. the proximal joint 8 as well as the distal pitch joint 10 and the distal yaw joint 41.
- Figure 11 shows a section through the base shaft 5 of the robot arm 4 of the endoscopic robot 1 near the proximal end 6 of the base shaft 5 along the line XI-XI in Figure 2.
- the cable guide bores 15, 16 and 17, 20, respectively, and 18, 19 can be seen. Due to the opposite viewing direction of Figures 3 and 11, these are mirror-inverted to each other.
- a pair of receiving recesses 13, 14 are formed in the base shaft 5 on a first secant and centered thereon.
- the receiving recesses 13, 14 serve to receive complementarily shaped receiving bolts in the control box 3, whereby the receiving bolts are not visible in the figures.
- the cables are also not shown in Figure 11.
- Figure 14 shows a perspective view obliquely from the front of the distal end 7 of the base shaft 5 of the device from the previous figures. For clarity, the proximal link element 9 and all other components adjoining it in the proximal direction have been removed.
- the illustration according to Figure 14 shows the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10, which is guided through the cable guide holes 18, 19.
- Figure 14 shows the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41, which is guided through the cable guide holes 17, 20.
- Figure 14 shows the actuation cable 23 for the proximal joint 8, which is guided through the cable guide holes 15, 16.
- Figure 14 illustrates the distal receptacle for two complementarily shaped fork parts 51, 52 of the proximal joint 8.
- Figure 4 shows a section near the distal end 7 of the base shaft 5 in a top view in the direction of arrow IV in Figure 2. It can be seen first of all that the proximal joint 8 is fastened via the fork part 51, which is positively inserted into the corresponding receptacle on the distal end face of the base shaft 5. The fastening is ensured by the antagonistically guided actuation cable 23.
- the actuation cable 23 serves to actuate the proximal link element 9 via the proximal joint 8.
- the actuation cable 23 is guided from the cable guide bore 15 for the proximal link element 9 of the base shaft 5 via a guide groove 24 formed in the outer contour of the proximal link element 9 to a guide channel 53 in the link element 9.
- the illustration according to Figure 10 illustrates in particular the arrangement of the rollers 45, 55 for guiding the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41, as well as the rollers 46, 56 for guiding the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41.
- the actuation cable 31 is only guided by the rollers 36 and 37 and then again by the rollers 57, 58. This can also be clearly seen in Figures 7 and 8.
- the guide rollers 45, 46 lie in a plane which is inclined relative to the plane in which the guide rollers 55, 56 lie. Accordingly, a V-shaped cable deflection is provided. This serves to divide the very tightly bundled cable strands again. This is necessary for the activation of the distal yaw joint 41.
- the angle of the V-shape allows the spread to be directly influenced. The installation of additional deflection pulleys can therefore be advantageously eliminated.
- FIG. 5 also shows the actuation cable 23. Furthermore, Figure 5 clearly shows the roller bearing 29 of the proximal joint 8 and the rotation axis 30.
- the deflection pulleys 29, 33, 35, 42, 43 and two further deflection pulleys not visible in the figure serve to deflect the cables looped through the cable guide holes 17, 18, 19, 20. Both rolling bearings for the rotation axis 30 are embedded directly below and above link element 9.
- the rotation axis 30 is oriented such that the proximal link element 9 is movable relative to the base shaft 5 in the plane of the drawing according to Figure 2. Slipping of the actuating cable 23 relative to the guide groove 24 in the outer contour 27 of the proximal link element 9 is achieved by squeezing it using a grub screw in the proximal link element 9 at the fixation point 54. This is not visible in Figure 5.
- Figure 6 shows the object from Figure 4 rotated by 180° about the longitudinal axis of the base shaft 5, wherein the position of the proximal link element 9 relative to the base shaft 9 is again different from that in Figure 4.
- the actuation cable runs over a triplet 32 arranged at the proximal joint 8.
- the triplet 32 consists of a main deflection pulley 33 and two guide pulleys 35, 62.
- the locations of the axes of rotation of the two guide pulleys 62, 35 together with the main deflection pulley 33 form an isosceles triangle.
- the base of the isosceles triangle is a connecting line between the axes of rotation of the two guide pulleys 62, 35. Said base is arranged at the proximal end of the cable guide.
- the main deflection pulley 33 has the same diameter as the two guide pulleys 62, 35, which also both have the same diameter. In an alternative possible implementation (not shown), the two guide pulleys 34, 35 have a different diameter than the main deflection pulley 33.
- the triplet 32 of deflection pulleys in cooperation with the three pulleys, enables a deflection of more than 90° on both sides.
- a further pair of guide rollers 36, 37 is connected on the side of the proximal link element 9.
- the actuation cable 31 is in turn guided over the mutually facing sides of the guide rollers 36, 37.
- the actuation cable 31 for the distal joint 11 is able to maintain tension and therefore remain guided at all angular positions that the proximal link element 9 can assume due to actuation by the actuation cable 23 relative to the position above the base shaft 5.
- Figure 7 shows the object from Figure 6 rotated 90° into the plane of the drawing, whereby, in contrast to the state shown in Figure 6, the base shaft 5, the proximal link element 9, and the distal link element 11 are aligned parallel to one another.
- a covering cover 38 which is only marginally visible in Figure 6, has been removed for illustrative purposes. In the perspective view according to Figure 7, the covering cover 38 would be located on the lower, flattened side.
- Figure 8 first shows the further course of the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10. Accordingly, after being guided by the pair of guide rollers 36, 37, it runs over the distal pitch joint 10 via a further guide roller 39 attached to the proximal link element 9.
- the distal pitch joint 10 allows rotations of the distal
- a comparison of the angular position of the distal link element 11 relative to the proximal link element 9 shows that in Figure 8, the action of the actuating cable 31 in cooperation with the distal pitch joint 10 has caused a deflection of the distal link element 11 relative to the proximal link element 9. Due to the orientation of the rotation axis of the distal pitch joint 10, the deflection is a pitch movement.
- Figures 7 and 8 also show a further actuation cable, namely the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41.
- the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 runs from the cable guide bore 19 in the base shaft via the robot arm 4 back to the cable guide bore 18.
- actuation cable 40 is deflected via guide rollers 55, 56 perpendicular to the plane according to Figure 2 in order not to collide with the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10.
- the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 is guided over the distal pitch joint 10 and a pulley 47 over the distal yaw joint 41 of the distal link element 11.
- Dedicated pulleys are also located here to reduce cable friction.
- the mode of operation of the distal yaw joint 41 in interaction with the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 can be seen particularly well in Figure 9. This shows the object from Figure 8 rotated by 90° from the drawing plane according to Figure 8 in a viewing direction along the arrow IX in Figure 8.
- Figure 9 shows the complete guidance of the actuation cable 40 via a triplet 48 consisting of a main deflection pulley 43 and a pair of guide pulleys 42, 61 arranged to form an equilateral triangle as well as further guide pulleys 44, 60 towards the distal yaw joint 41.
- the rotation axis of the distal yaw joint 40 is at an axial angle of 90° to the rotation axis of the distal pitch joint 10.
- the rotation axis of the distal pitch joint 10 is in turn at an axial angle of 90° to the rotation axis of the proximal joint 8.
- the actuation cable 40 for the distal yaw joint 10 is guided to the distal link element 11 via the guide rollers 61, 43, 60, 45, 46, 81, 84.
- the actuation cable 40 is guided through the through-hole 84 and, as shown in Fig. 9, is fixed by means of a screw-clamp connection 83 to ensure frictional connection.
- the actuation cable 40 is then guided via the guide rollers 47, 80, 56, 55, 44, 43, 42 back to the control box 3 arranged behind the robot arm 4.
- Figure 9a shows the object from Figure 8 rotated by 90° from the drawing plane according to Figure 8 in a viewing direction along the arrow IXa in Figure 8.
- the representation corresponds in this respect to that of Figure 9, but a section along the line IXa - IXa is shown in Figure 8.
- Figure 9a shows the fixation points 82 for the distal pitch joint 10.
- the actuation cable 31 can be cut and knotted here, for example.
- the larger diameter of the knot prevents the actuation cable 31 from slipping.
- other fixation methods are also conceivable, such as clamping or gluing.
- Link element 11 is enclosed by two fork elements.
- One fork also functions as an end effector flange and has various threads and fitting holes for attaching the respective instruments to the end of the robot arm 4.
- a Hall sensor is located concentrically above each rotation axis (not visible in the figures).
- the Hall sensor measures the rotation via a magnet embedded in the rotation axis.
- the Hall sensor data is transmitted to the control box 3 via a flexible sensor circuit board 21 along the base shaft 5.
- the structure of the robot arm 4 can be scaled so that it can be dimensioned for different applications, whereby the basic principles remain the same in each case.
- Robot arm 4 is basically designed as RP+RRR kinematics.
- the first two degrees of freedom RP - rotation and prismatic - are provided by the support system 2 through a rolling movement around the axis of the base shaft 5 and a translation along the axis of the base shaft 5.
- the first subsequent rotational degree of freedom is oriented radially to the axis of base shaft 5.
- the subsequent degree of freedom is also oriented radially to the axis of base shaft 5, but offset by 90° from the first.
- the last degree of freedom is again oriented parallel to the first endoscopic degree of freedom.
- the first two degrees of freedom (RP) are subject to the assumption that there are external constraints due to a maintenance entrance of the object to be inspected, which does not allow any further degrees of freedom.
- the endoscopic robot 1 described above, with the robot arm 4, can be used for inspection in a variety of application fields.
- tanks, containers, and high-pressure vessels can be endoscopically inspected, for example, when they are pressurized or filled with critical materials such as pharmaceutical products.
- An endoscopic view of the interior of these objects is generally informative for determining the condition of welds or similar.
- the disclosed endoscopic robot 1 with the robot arm 4 can be used at various stages. It is suitable as a research tool, in quality control, and as a maintenance tool throughout the entire life cycle of an object to be inspected.
- the disclosed endoscopic robot 1 or the robot arm 4 can be attached to a Cartesian traversing system, which is located in a container. In this way, the endoscopic robot 1 can be positioned and inserted through the inlets of a pressure tank. This enables rapid and repeatable inspection, for example, for carrying out inspections on a tank container system.
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Abstract
Description
Robotervorrichtung für endoskopische Inspektionen Robotic device for endoscopic inspections
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotervorrichtung für endoskopische Inspektionen, mit einem länglichen Basisschaft und mindestens einem um einen Winkel drehbar angebrachten Gliedelement mit Stellmitteln zum Variieren des Winkels. The present invention relates to a robotic device for endoscopic inspections, comprising an elongated base shaft and at least one link element mounted so as to be rotatable about an angle and having adjusting means for varying the angle.
Robotervorrichtungen der eingangs genannten Art haben als sogenannte universelle Roboter für endoskopische Inspektionen einen sehr weiten Anwendungshorizont. Sie können insbesondere wiederholbare und standardisierte Aufnahmebedingungen für optische Prüfungen und automatisierte Datenakquise erzeugen. Häufig werden endoskopische und räumlich beengte Inspektionen händisch durchgeführt. Dazu werden manuell bedienbare Endoskope verwendet. Insbesondere werden gattungsgemäße Robotervorrichtungen für industrielle Inspektions- und Reparaturaufgaben verwendet. Robotic devices of the type mentioned above, known as universal robots for endoscopic inspections, have a very broad range of applications. In particular, they can create repeatable and standardized recording conditions for optical inspections and automated data acquisition. Endoscopic and spatially confined inspections are often performed manually. Manually operated endoscopes are used for this purpose. Such robotic devices are particularly used for industrial inspection and repair tasks.
Vor allem im Bereich der Triebwerksinspektion werden Robotervorrichtungen der eingangs genannten Art entwickelt. Es handelt sich bei den bekannten Robotervorrichtungen überwiegend um solche vom Typ Kontinuumsroboter. Wie zum Beispiel in der EP 4 101 605 A1 in Figur 2 und der zugehörigen Figurenbeschreibung im Absatz [0020] bis [0021] beschrieben, weist ein Kontinuumsroboter über biegsame Drähte verbundene Führungselemente auf, wobei der so gebildete Roboterarm durch Variieren der Drahtlänge anhand eines Aktuators ein Kontinuum an Winkelstellungen im Raum einnehmen kann. Robotic devices of the type mentioned above are being developed primarily in the field of engine inspection. The known robotic devices are predominantly of the continuum robot type. As described, for example, in EP 4 101 605 A1 in Figure 2 and the associated figure description in paragraphs [0020] to [0021], a continuum robot has guide elements connected via flexible wires. The robot arm thus formed can assume a continuum of angular positions in space by varying the wire length using an actuator.
Die WO 2019/239046A1 macht einen mobilen Roboter zur Inspektion einer Turbomaschine vorbekannt. Bei diesem sind mehrere Gliedelemente hintereinander über jeweils ein Kugelgelenk miteinander verbunden. Die JP 2022-115133A macht eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion des Innenraums eines zu inspizierenden Gegenstands mit einer endoskopischen Kamera vorbekannt. Bei diesem besteht ein Roboterarm aus miteinander über Biege- und Torsionsgelenke verbundenen Gliedelementen. WO 2019/239046A1 discloses a mobile robot for inspecting a turbomachine. In this robot, several link elements are connected to each other via a ball joint. JP 2022-115133A discloses an inspection device for inspecting the interior of an object to be inspected using an endoscopic camera. In this device, a robot arm consists of link elements connected to one another via flexural and torsion joints.
Die DE 10 2014 205 036 A1 macht ein endoskopisches Instrument zum Anschluss an einen Operationsroboter vorbekannt. Bei diesem ist ein gelagertes Gliedelement über ein Seilzugsystem aktuierbar. DE 10 2014 205 036 A1 discloses an endoscopic instrument for connection to a surgical robot. In this instrument, a mounted limb element can be actuated via a cable pull system.
Die US 5,797,900 A macht einen Handgelenkmechanismus für ein chirurgisches Instrument zur Durchführung minimalinvasiver Chirurgie vorbekannt. US 5,797,900 A discloses a wrist mechanism for a surgical instrument for performing minimally invasive surgery.
Bei den vorbekannten Robotervorrichtungen für endoskopische Inspektionen lässt sich aufgrund der Verwendung von kontinuierlichen Biegestrukturen die aktuelle Position des Roboters nur mit äußerst großem Aufwand sensorisch messen. Dies mag bei teleoperierten Systemen mit menschlicher Überwachung unproblematisch sein. Jedoch kann es bei einer automatisierten Inspektion mit der Zeit zu großen Positionsabweichungen kommen. Entsprechend nimmt die Präzision ab. Außerdem ist die Systemsteifigkeit vermindert, da Abweichungen von den Sollpositionen durch externe Störkräfte nur schwer bemerkt werden können. Ein weiterer Nachteil vorbekannter Robotervorrichtungen der eingangs genannten Art ist, dass diese zu Beginn jeder präzisen Inspektion aufwendig kalibriert werden müssen. With existing robotic devices for endoscopic inspections, the use of continuously flexed structures makes it extremely difficult to measure the robot's current position using sensors. This may not be a problem in teleoperated systems with human supervision. However, with an automated inspection, significant positional deviations can occur over time. Precision decreases accordingly. Furthermore, system rigidity is reduced, as deviations from the target positions due to external disruptive forces are difficult to detect. A further disadvantage of existing robotic devices of the type mentioned above is that they require complex calibration at the beginning of each precise inspection.
Schließlich haben vorbekannte Robotervorrichtungen den Nachteil, dass die Nutzung von Endeffektorsystemen eingeschränkt ist, da die Stellmittel zum Variieren des Winkels derart angeordnet sind, dass sie in einer Integration bestimmter Komponenten in das Endoskop entgegenstehen. Beispielsweise weisen die standardisierten Anschlussstecker der Glasfaser eines Lasersystems häufig so große Durchmesser auf, dass sie nicht bzw. nur mit großem Aufwand durch das Endoskop gefädelt werden können. Finally, previously known robotic devices have the disadvantage that the use of end-effector systems is limited, since the adjusting means for varying the angle are arranged in such a way that they prevent the integration of certain components into the endoscope. For example, the standardized connectors of the The fiber optics of a laser system often have such large diameters that they cannot be threaded through the endoscope or can only be threaded with great effort.
Vor dem geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Robotervorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei großer Präzision automatisiert betrieben werden kann und welche es zudem ermöglicht, auch größere Instrumente zu nutzen. Against the background described, the object of the present invention is to provide a robot device of the type mentioned at the outset which can be operated automatically with great precision and which also makes it possible to use larger instruments.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Robotervorrichtung gelöst, bei welcher ein Gelenkelement vorgesehen ist, mit welchem das mindestens eine Gliedelement derart angebracht ist, dass es um genau eine Drehachse drehbar ist. Erfindungsgemäß ist das Gliedelement somit mit einem diskreten Gelenk angebracht, welches nur in einer Ebene ausgelenkt werden kann. Dies ermöglicht die Integration von Positionssensoren in das Gelenk und Regelabweichungen lassen sich ausregeln. Der Vorteil ist eine erheblich verbesserte Präzision beim Betrieb der Robotervorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Robotervorrichtungen mit kontinuierlichen Gelenken, die in einem Kontinuum von Ebenen ausgelenkt werden können, wie dies etwa bei einem Kugelgelenk der Fall ist. The object underlying the invention is achieved with a generic robot device in which a joint element is provided, with which the at least one link element is attached such that it can be rotated about exactly one axis of rotation. According to the invention, the link element is thus attached with a discrete joint that can only be deflected in one plane. This enables the integration of position sensors into the joint, and control deviations can be compensated for. The advantage is significantly improved precision during operation of the robot device compared to conventional robot devices with continuous joints that can be deflected in a continuum of planes, as is the case with a ball and socket joint, for example.
Gemäß einem alternativen Ansatz wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einer Robotervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Basisschaft im Querschnitt an einer Außenseite mindestens eine Aussparung aufweist. Durch diese Maßnahme ist es erfindungsgemäß möglich, Endeffektorsysteme mit der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung zu benutzen, welche einen größeren Durchmesser aufweisen als der Basisschaft. Denn die Aussparung ermöglicht es, Endeffektorsysteme von außen an den Basisschaft anzusetzen, sodass die Systeme nicht durch den endoskopischen Roboter gefädelt werden müssen. According to an alternative approach, the object underlying the invention is achieved in a robot device of the type mentioned above in that the base shaft has at least one recess on an outer side in cross-section. This measure makes it possible according to the invention to use end effector systems with the robot device according to the invention that have a larger diameter than the base shaft. This is because the recess allows end effector systems to be connected to the base shaft so that the systems do not have to be threaded through the endoscopic robot.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zwei oder mehr Gliedelemente vorgesehen, welche jeweils relativ zu dem Basisschaft und/oder relativ zu einem weiteren Gliedelement drehbar angebracht sind. Die erfindungsgemäße Robotervorrichtung erhält auf diese Weise zusätzliche rotatorische Freiheitsgrade. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Gelenkelementen, welche jeweils nur um genau eine Drehachse, also nur in einer Ebene, drehbar sind, ist gleichzeitig eine präzise Steuerung möglich, welche sich für eine Automatisierung eignet.In an advantageous embodiment of the invention, two or more link elements are provided, each of which is rotatably mounted relative to the base shaft and/or relative to another link element. The robot device according to the invention thus acquires additional rotational degrees of freedom. The inventive use of joint elements, each of which is rotatable only about one axis of rotation, i.e., only in one plane, simultaneously enables precise control, which is suitable for automation.
Besonders vorteilhaft ist es in Ausgestaltung der Erfindung, wenn mindestens ein Gliedelement derart an dem Basisschaft und/oder an einem weiteren Gliedelement angebracht ist, dass zwischen der Außenkontur des Gliedelements ein Hebelarm entsteht. Dadurch lässt sich der Hebelarm des Gelenks vergrößern, sodass sich das erzielbare Drehmoment beim Variieren des Winkels mit den Stellmitteln erhöht. Dies kann bei bestimmten Anwendungen von Vorteil sein, etwa um eine Verhakung in dem zu inspizierenden Raum zu lösen. In a particularly advantageous embodiment of the invention, at least one link element is attached to the base shaft and/or to another link element in such a way that a lever arm is created between the outer contour of the link element. This allows the lever arm of the joint to be increased, thus increasing the achievable torque when varying the angle with the adjusting means. This can be advantageous in certain applications, for example, to release a jam in the space to be inspected.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung ist mindestens ein Gliedelement gegenüber der Drehachse eines weiteren Gliedelements angebracht, wobei der Achsenwinkel vorzugsweise 90° beträgt. Insbesondere bei um 90° zueinander gedrehten Drehachsen erhält man bei der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung zwei rotatorische Freiheitsgrade, was beispielsweise eine Nickbewegung mit einer Gierbewegung kombinierbar macht. In a further advantageous embodiment of the robot device according to the invention, at least one link element is mounted opposite the rotational axis of another link element, with the axis angle preferably being 90°. In particular, with the rotational axes rotated by 90° to each other, the robot device according to the invention provides two rotational degrees of freedom, which makes it possible, for example, to combine a pitching movement with a yawing movement.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung umfassen die Stellmittel einen, vorzugsweise antagonistischen, Seilzug. Bei einem antagonistischen Seilzug führt die Verkürzung eines Seilabschnitts zur entsprechenden Verlängerung des Gegenseilabschnitts. In der Praxis wird dies dadurch erreicht, dass ein- und dasselbe Seil über Umlenkmittel geführt ist, sodass beim Ausüben eines Zugs auf ein Seilende auch auf das andere Seilende eine Zugkraft wirkt. Eine präzise Steuerung des Winkels jedes Gliedelements relativ zu dem Basisschaft und/oder relativ zu einem anderen Gliedelement lässt sich mit einem Seilzug besonders gut erreichen. Die Ausgestaltung insbesondere als antagonistischer Seilzugroboter ermöglicht es, die Drehmomentgenerierung nach außen außerhalb des beengten Bauraums zu verlagern. Der Vorteil speziell einer antagonistischen Kraftübertragung mittels des Seilzugs ist, dass das System vorgespannt werden kann. Das heißt, dass das jeweilige Gliedelement durch den antagonistischen Seilzug und eine geeignete Umlenkeinheit an dem Basisstart bzw. an einem weiteren Gliedelement abstützt. Die Steifigkeit der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung wird auf diese Weise mit Vorteil erhöht. Gleichzeitig wird Spiel eliminiert, was entscheidend für die Automatisierbarkeit und Präzision ist. In a particularly preferred embodiment of the robot device according to the invention, the actuating means comprise a, preferably antagonistic, cable pull. In the case of an antagonistic cable pull, the Shortening of one rope section to correspondingly lengthen the opposite rope section. In practice, this is achieved by guiding the same rope over deflection means, so that when a pull is exerted on one end of the rope, a tensile force also acts on the other end. Precise control of the angle of each link element relative to the base shaft and/or relative to another link element can be achieved particularly well with a cable pull. The design, in particular, as an antagonistic cable pull robot makes it possible to shift torque generation outwards, outside of the confined installation space. The advantage of antagonistic force transmission using the cable pull is that the system can be pretensioned. This means that the respective link element is supported on the base shaft or on another link element by the antagonistic cable pull and a suitable deflection unit. The rigidity of the robot device according to the invention is advantageously increased in this way. At the same time, play is eliminated, which is crucial for automation and precision.
Um eine Langlebigkeit zu gewährleisten und um schwer zu modellierende Reibeffekte möglichst zu umgehen, sieht eine Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung vor, dass Seilführungsmittel zum Führen und/oder Umlenken des Seilzuges vorgesehen sind. Zum Führen des Seilzugs kann ein Gliedelement mit einer an einer Außenkontur ausgeformten Führungsbahn und/oder Führungsnut versehen sein. To ensure longevity and to avoid friction effects that are difficult to model, one embodiment of the robot device according to the invention provides for cable guide means for guiding and/or deflecting the cable pull. To guide the cable pull, a link element can be provided with a guide track and/or guide groove formed on an outer contour.
In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Seilführungsmittel mindestens eine Umlenkrolle umfassen. Mittels Umlenkrollen lässt sich mit Vorteil die Gleitreibung bei der Seilführung minimieren. In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung umfassen die Seilführungsmittel mindestens ein Triplett aus drei Umlenkrollen, deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet sind und in einer Ebene in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks zueinander angeordnet sind, wobei die Basis des gleichschenkligen Dreiecks am proximalen Ende der Seilführung angeordnet ist. In this context, it has proven advantageous for the rope guide to include at least one pulley. Pulleys can be used to minimize sliding friction during rope guidance. In a further development of the robot device according to the invention, the cable guide means comprise at least a triplet of three deflection pulleys whose axes of rotation are aligned parallel to one another and are arranged in a plane in the shape of an isosceles triangle, wherein the base of the isosceles triangle is arranged at the proximal end of the cable guide.
Die Anordnung von Umlenkrollen ermöglicht eine Auslenkung in beiden Richtungen von mehr als 90° durch das erfindungsgemäße Triplett aus drei Umlenkrollen ist es möglich, weitere Seilzüge durch das erste Gelenkelement des ersten Gliedelements hindurchzuführen und diese bei Drehbewegungen mit umzuleiten. Nachdem die weiteren Seilzüge das erste Gelenk über das Triplett aus drei Umlenkrollen passiert haben, werden die weiteren Seilzüge so umgeleitet, dass sie passend zu den nachfolgenden Drehgelenken weiterer Gliedelemente der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung ausgerichtet werden. The arrangement of pulleys allows for a deflection of more than 90° in both directions. The triplet of three pulleys according to the invention makes it possible to guide additional cables through the first joint element of the first link element and redirect them during rotational movements. After the additional cables have passed the first joint via the triplet of three pulleys, the additional cables are redirected so that they are aligned to match the subsequent rotary joints of other link elements of the robot device according to the invention.
Um für eine automatisierte Betriebsweise geeignet zu sein, können bei der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung Winkelsensormittel vorgesehen sein, um den Winkel des Gliedelements zu messen, wobei insbesondere jedem Gelenkelement Winkelsensormittel zugeordnet sind. Durch Integration von Winkelsensoren lassen sich Regelabweichungen ausregeln, wodurch mit Vorteil eine hohe Präzision bei der Steuerung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung erzielbar ist. Diese Maßnahmen erlauben das Ausregeln von externen Störfaktoren und Modellierungsungenauigkeiten. Dies wiederum ermöglicht längere autonome Missionen der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung. To be suitable for automated operation, the robot device according to the invention can be provided with angle sensors to measure the angle of the link element, with angle sensors being assigned to each joint element in particular. By integrating angle sensors, control deviations can be compensated for, thereby advantageously achieving a high level of precision in the control of the robot device according to the invention. These measures allow the compensation of external interference factors and modeling inaccuracies. This, in turn, enables longer autonomous missions of the robot device according to the invention.
Insbesondere kann zur Erfassung der Winkelstellung jedes einzelnen Gelenkelements konzentrisch über dessen Drehachse ein Hallsensor angeordnet sein. Der Hallsensor kann den Drehwinkel über einen in der Drehachse des Gelenkelements eingelassenen Magneten erfassen. In particular, a Hall sensor can be used to detect the angular position of each individual joint element concentrically over its axis of rotation The Hall sensor can detect the angle of rotation via a magnet embedded in the axis of rotation of the joint element.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gelenkelement, vorzugsweise beidseitig, mit Anschlagmitteln versehen ist, um einen Winkelhub des Winkels zu begrenzen. Als Anschlagmittel kommen insbesondere mechanische Anschläge in Betracht. Anhand der Anschlagmittel kann eine Referenzierung der Winkelsensormittel vorgenommen werden, um diese beispielsweise exakt bei den Anschlägen zu nullen. Diese Maßnahme erhöht die Autonomie der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung. Diese wird dadurch kalibrier- und referenzierfähig. Eine Kalibrierung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung kann somit selbsttätig ohne händischen Eingriff einer Bedienperson erfolgen. Die Detektion einer Drehbewegung in einen der gegebenen Anschläge kann im Rahmen der Erfindung insbesondere durch eine ausgelagerte Steuereinheit erfolgen, in welcher Motorströme gemessen, analysiert und begrenzt werden. Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung die Erreichung des Anschlags über elektronische Kontakte an den Anschlägen selbst detektiert werden. Hier sind Schließerkontakte eine mögliche Implementierung. It is particularly advantageous if the joint element is provided with stop means, preferably on both sides, to limit the angular travel of the angle. Mechanical stops are particularly suitable as stop means. Using the stop means, the angle sensor means can be referenced, for example, to zero them exactly at the stops. This measure increases the autonomy of the robot device according to the invention. This makes it capable of calibration and referencing. Calibration of the robot device according to the invention can thus take place automatically without manual intervention by an operator. The detection of a rotational movement into one of the given stops can, within the scope of the invention, be carried out in particular by an external control unit in which motor currents are measured, analyzed, and limited. Furthermore, within the scope of the invention, the reaching of the stop can be detected via electronic contacts on the stops themselves. Normally open contacts are a possible implementation here.
Zur Erzielung einer maximalen Anzahl an Freiheitsgraden sind in Ausgestaltung der Erfindung jedem Gliedelement separate Stellmittel zugeordnet. Beispielsweise kann jedes Gliedelement und das zugeordnete Gelenkelement einen separaten antagonistischen Seilzug enthalten, welcher über geeignete Seilführungsmittel, insbesondere Umlenkrollen, unabhängig von den antagonistischen Seilzügen weiterer Gliedelemente der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung aktiviert werden, um den Winkel zu variieren. To achieve a maximum number of degrees of freedom, in one embodiment of the invention, separate adjustment means are assigned to each link element. For example, each link element and the associated joint element can contain a separate antagonistic cable pull, which can be activated via suitable cable guide means, in particular deflection pulleys, independently of the antagonistic cable pulls of other link elements of the robot device according to the invention in order to vary the angle.
Wenn der Basisschaft in Ausgestaltung der Erfindung einen im Wesentlichen kreisförmigen und/oder ovalen Querschnitt aufweist, lassen sich mit Vorteil Elemente, welche die Ausgestaltung der Stellmittel und gegebenenfalls Messtechnik betreffen, im Kreisinnern unterbringen, sodass die Aussparung im Querschnitt an der Außenseite des Basisschafts zur Aufnahme von Instrumenten zur Verfügung steht. If the base shaft in the embodiment of the invention has a substantially circular and/or oval cross-section, It is advantageous to accommodate elements relating to the design of the adjusting means and, if applicable, measuring technology inside the circle, so that the recess in the cross-section on the outside of the base shaft is available for accommodating instruments.
Zudem hat sich ein kreisförmiger und/oder ovaler Querschnitt als vorteilhaft für die Steifigkeit des Basisschafts erwiesen, was wiederum für die Präzision bei der Durchführung von endoskopischen Inspektionen vorteilhaft ist. In addition, a circular and/or oval cross-section has been shown to be advantageous for the rigidity of the base shaft, which in turn is beneficial for the precision when performing endoscopic inspections.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Aussparung im Querschnitt des Basisschafts die Form eines Kreissegments auf. Insbesondere kann der Querschnitt des Basisschafts eine halbkreisförmige Außenkontur aufweisen, wenn die Aussparung ein entsprechend halbkreisförmiges Kreissegment ist. Bei dieser Ausgestaltung sind sämtliche Einrichtungen für die Stellmittel, insbesondere also Führungen für antagonistischen Seilzüge, in dem halbkreisförmigen Querschnittsbereich des Basisschafts untergebracht. Dadurch bleibt eine komplementär im Querschnitt geformte Fläche für Instrumentierung zur Verfügung. Dabei ist die Erfindung nicht auf einen halbkreisförmigen Querschnitt beschränkt. Vielmehr kann im Rahmen der Erfindung gleichermaßen ein theoretisch beliebiges Verhältnis der Kreisteilung gewählt werden, welche einer Aufgabenspezifischen Auslegung der Gesamtstruktur unterliegt. Die Aufteilung kann entlang einer einen Kreis schneidenden Sekante erfolgen. Diese Sekante kann im Falle einer halb/halb Teilung auch der Durchmesser sein. In a further advantageous embodiment, the recess in the cross-section of the base shaft has the shape of a circular segment. In particular, the cross-section of the base shaft can have a semicircular outer contour if the recess is a correspondingly semicircular circular segment. In this embodiment, all devices for the adjusting means, in particular guides for antagonistic cable pulls, are accommodated in the semicircular cross-sectional area of the base shaft. This leaves an area with a complementary cross-section available for instrumentation. The invention is not limited to a semicircular cross-section. Rather, within the scope of the invention, any theoretically arbitrary ratio of the circular division can be selected, which is subject to a task-specific design of the overall structure. The division can occur along a secant intersecting a circle. In the case of a half/half division, this secant can also be the diameter.
Bevorzugt sind die Stellmittel und/oder Datenleitungen in einem radial inneren Bereich des Querschnitts des Basisschafts verlaufend angeordnet. Im Unterschied zu im Stand der Technik vorhandenen Ausführungen, bei denen Seilzüge am äußeren Umfang des Querschnitts angeordnet sind, lassen sich durch diese Maßnahme erfindungsgemäß auch größere Endeffektorsysteme verwenden. Denn diese müssen nicht in den von Seilzügen umgebenen Innenraum des Basisschafts eingepasst werden. Preferably, the adjusting means and/or data lines are arranged in a radially inner region of the cross-section of the base shaft. In contrast to prior art designs in which cables are arranged on the outer circumference of the cross-section This measure allows for the use of larger end effector systems, as they do not have to be fitted into the interior of the base shaft, which is surrounded by cables.
Um Seilzüge, insbesondere antagonistischen Seilzüge, als Stellmittel verwenden zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Basisschaft in Längsrichtung verlaufende Bohrungen zum Durchführen der Stellmittel aufweist. Insbesondere sind bei mehreren jeweils über Gelenkelemente angebrachten Gliedelementen für jedes entsprechende Stellmittel Bohrungen vorgesehen. Im Falle von antagonistischen Seilzügen als Stellmittel ist erfindungsgemäß für jedes Stellmittel ein Paar Bohrungen vorgesehen. In order to be able to use cable pulls, especially antagonistic cable pulls, as adjusting means, it is advantageous if the base shaft has longitudinally extending bores for the passage of the adjusting means. In particular, if there are several link elements each attached via joint elements, bores are provided for each corresponding adjusting means. In the case of antagonistic cable pulls as adjusting means, a pair of bores is provided for each adjusting means, according to the invention.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung ist der Basisschaft an seiner distalen Stirnfläche mit Aufnahmemitteln zur Aufnahme des Gelenkelements versehen. Die Aufnahmemittel können insbesondere Bohrungen zur Aufnahme von Aufnahmebolzen auf Seiten des Gliedelements sein. In Verbindung mit einem antagonistischen Seilzug als Stellmittel erfolgt eine form- und kraftschlüssige Befestigung des Gliedelements, gegebenenfalls über dessen Gelenkelement, an dem Basisschaft. In an advantageous embodiment of the robot device according to the invention, the base shaft is provided on its distal end face with receiving means for receiving the joint element. The receiving means can, in particular, be bores for receiving locating bolts on the side of the link element. In conjunction with an antagonistic cable pull as an adjusting means, the link element is positively and non-positively attached to the base shaft, optionally via its joint element.
Zur Sicherstellung einer hohen Steifigkeit der Robotervorrichtung als Voraussetzung für einen autonomen Betrieb bei gleichzeitig hoher Präzision ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn der Basisschaft und gegebenenfalls weitere Elemente, insbesondere die Gliedelemente, aus einem biegesteifen Material, vorzugsweise Titan, gefertigt sind. In order to ensure a high rigidity of the robot device as a prerequisite for autonomous operation with simultaneous high precision, it is advantageous within the scope of the invention if the base shaft and optionally further elements, in particular the link elements, are made of a rigid material, preferably titanium.
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung steht der Basisschaft an seinem proximalen Ende mit Aktuierungsmitteln zum Antreiben der Stellmittel in Wirkverbindung. Die Aktuierungsmittel können die Form einer Steuerungsbox haben. Beispielsweise kann eine modulare Aktuierungseinheit zur Steuerung der antagonistischen Seilzüge zwischen dem proximalen Ende des Basisschafts und einem Trägersystem, an welchem der Basisschaft angebracht ist, angeordnet sein. In an embodiment of the robot device according to the invention, the base shaft is operatively connected at its proximal end to actuating means for driving the actuating means. The actuating means may take the form of a control box. For example, a modular actuating unit for controlling the antagonistic cables may be arranged between the proximal end of the base shaft and a support system to which the base shaft is attached.
Die Aktuierungseinheit kann in verschiedene Teile aufgeteilt sein. Dabei können die Kernelemente eine Übertragungseinheit und einen Antriebseinheit sein. Die Antriebseinheit kann aus mehreren symmetrisch im Kreis angeordneten EC-Motoren bestehen, welche für die rotatorische Bewegung der Seilzugtrommel des antagonistischen Seilzugs verantwortlich sind. In dem Zwischenraum können sich die jeweiligen Motorregelungseinheiten befinden. The actuation unit can be divided into various parts. The core elements can be a transmission unit and a drive unit. The drive unit can consist of several EC motors arranged symmetrically in a circle, which are responsible for the rotational movement of the cable pull drum of the opposing cable pull. The respective motor control units can be located in the space between them.
Die Motorregelungseinheiten können auf einer gemeinsamen Leiterplatte zusammengefasst sein. The motor control units can be combined on a common circuit board.
In der Übertragungseinheit kann die rotatorische Bewegung der Motoren in eine translatorische Zugbewegung der Seilzüge umgelenkt werden. Dabei können die Seilzugkräfte über einen Dehnungsmessstreifen, der an der Seilumlenkung angebracht ist, gemessen werden. In the transmission unit, the rotary motion of the motors can be converted into a translatory pulling motion of the cable pulleys. The cable pulling forces can be measured using a strain gauge attached to the cable pulley.
Die Seilzüge können auf einer Trommel aufgewickelt sein. Die steckbare Übertragungseinheit kann auf die Antriebseinheit aufgesetzt sein. The cable pulls can be wound on a drum. The plug-in transmission unit can be mounted on the drive unit.
Im hinteren Teil der Aktuierungseinheit kann sich ein Steuerungsrechner befinden, welcher für die Steuerung des gesamten erfindungsgemäßen Robotersystems zuständig sein kann. In the rear part of the actuation unit there can be a control computer which can be responsible for controlling the entire robot system according to the invention.
Zur Verteilung der Signale innerhalb der Robotervorrichtung können sich mehrere Datenleitungen entlang der Hauptachse der Aktuierungseinheit erstrecken. Der Steuerungscomputer kann darüber hinaus auch für die Kommunikation zu einem externen Trägersystem, an welchem das proximale Ende des Basisschafts angebracht ist, sorgen. Auf diese Weise können für die Ausführung komplexer Trajektorien relevante Daten sowohl eines externen Trägersystems als auch der hier beschriebenen Robotervorrichtung zusammengetragen werden. To distribute the signals within the robot device, several data lines can extend along the main axis of the actuation unit. The control computer can also provide communication with an external carrier system to which the proximal end of the base shaft is attached. In this way, relevant data for the execution of complex trajectories can be collected from both an external carrier system and the robotic device described here.
Wenn die Aktuierungseinheit aus mehreren kreisförmigen Modulen besteht, können die Module bedarfsgerecht angepasst und ausgetauscht werden. Somit lassen sich mit Vorteil anwendungsspezifisch verschiedene Abmessungen des Bauraums realisieren. If the actuation unit consists of several circular modules, the modules can be adapted and exchanged as needed. This advantageously allows for different installation dimensions to be realized depending on the application.
Der Basisschaft ist vorzugsweise konzentrisch zu einer kreisrunden Aktuierungseinheit angebracht. Dies vereinfacht die Justierung der einzelnen Bauteile zueinander. The base shaft is preferably mounted concentrically to a circular actuation unit. This simplifies the alignment of the individual components.
Alternativ ist es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass eine abgeknickte Montage des Basisschafts an der Aktuierungseinheit erfolgt. Dies kann im Falle von schwer zugänglichen Arbeitsumgebungen vorteilhaft sein. Alternatively, within the scope of the invention, it is also conceivable for the base shaft to be mounted at an angle to the actuation unit. This can be advantageous in hard-to-reach working environments.
Wenn die Aktuierungseinheit kreisrund ausgeformt ist und der Basisschaft konzentrisch angebracht ist, ergibt sich eine Erweiterung der Freiheitsgrade um eine Rotation. Die Rotation kann mittels einer extern angeschlossenen Aktuierungseinheit wie zum Beispiel einen Drehtisch bewirkt werden. If the actuation unit is circular and the base shaft is mounted concentrically, the degrees of freedom are expanded by rotation. The rotation can be achieved using an externally connected actuation unit, such as a rotary table.
In besonders günstiger Weiterbildung der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung sind Abdeckmittel zum Abdecken der Aussparung vorgesehen, wobei die Abdeckmittel vorzugsweise zum Aufstecken auf den Basisschaft ausgebildet sind. Im Falle eines Basisschafts mit kreisrundem Querschnitt kann dieser mittels zweier Halbrohre abgedeckt sein. In a particularly advantageous development of the robot device according to the invention, covering means are provided for covering the recess, wherein the covering means are preferably designed to be plugged onto the base shaft. In the case of a base shaft with circular cross-section, this can be covered by two half-pipes.
Zur Erhöhung der Freiheitsgrade der erfindungsgemäßen Robotervorrichtung kann der Basisschaft mit einem translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Trägersystem, insbesondere mit einem kollaborierenden Leichtbauroboter und/oder einem Cobot, verbunden sein. In Kombination mit einem derartigen Trägersystem kann die erfindungsgemäße Robotervorrichtung an unterschiedliche endoskopische Wartungseingänge heranbewegt werden und dort in Hohlräume eindringen. To increase the degrees of freedom of the robotic device according to the invention, the base shaft can be connected to a translationally and/or rotationally movable support system, in particular to a collaborative lightweight robot and/or a cobot. In combination with such a support system, the robotic device according to the invention can be moved to various endoscopic maintenance entrances and penetrate cavities there.
Wenn das Trägersystem eine translatorische Bewegung ermöglicht, kann der Basisschaft ein- und ausgefahren werden, was der Robotervorrichtung einen weiteren Freiheitsgrad hinzufügt. If the support system allows translational movement, the base shaft can be extended and retracted, adding another degree of freedom to the robotic device.
Sofern das Trägersystem darüber hinaus auch rotatorisch beweglich ist, erhält man einen weiteren Freiheitsgrad. If the support system is also rotationally movable, an additional degree of freedom is obtained.
Wenn die an den Basisschaft angebrachten Gliedelemente erfindungsgemäß ebenfalls mit unabhängigen Stellmitteln versehen sind, erhält man beispielsweise im Falle von zwei Gliedelementen in Summe fünf Freiheitsgrade. If, according to the invention, the link elements attached to the base shaft are also provided with independent adjusting means, a total of five degrees of freedom is obtained, for example in the case of two link elements.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. The invention is described by way of example in a preferred embodiment with reference to a drawing, wherein further advantageous details can be taken from the figures of the drawing.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Functionally identical parts are provided with the same reference symbols.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen: Figur 1 : einen endoskopischen Roboter mit einem Aktuator auf einemThe figures in the drawing show in detail: Figure 1 : an endoscopic robot with an actuator on a
Trägerarm in perspektivischer Ansicht; Support arm in perspective view;
Figur 2: eine Detaildarstellung des Bereiches II in Figur 1 des endoskopischen Roboters aus Figur 1 in einer Seitenansicht Figure 2: a detailed view of area II in Figure 1 of the endoscopic robot from Figure 1 in a side view
Figur 3: einen Querschnitt entlang der Linie III - III in Figur 2 durch den Basisschaft des endoskopischen Roboters aus Figur 2;Figure 3: a cross-section along the line III - III in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
Figur 4: eine Detailansicht der Robotervorrichtung aus Figur 2, jedoch in einem anderen Stellzustand und mit entfernter Abdeckröhre; Figure 4: a detailed view of the robot device from Figure 2, but in a different position and with the cover tube removed;
Figur 5: eine perspektivische Ansicht auf die Verbindung zwischen dem Basisschaft und einem Gliedelement über ein Gelenk in einem Teilschnitt einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung; Figure 5: a perspective view of the connection between the base shaft and a link element via a joint in a partial section of another embodiment of the invention;
Figur 6: eine Darstellung des Gegenstands aus Figur 4 um 180° um die Längsachse gedreht, wobei der in Figur 4 zu erkennende Seilantrieb entfernt wurde; Figure 6: a representation of the object from Figure 4 rotated by 180° around the longitudinal axis, with the cable drive visible in Figure 4 removed;
Figur 7: eine Darstellung des Gegenstands aus Figur 6 in einemFigure 7: a representation of the object from Figure 6 in a
Schnitt entlang der Linie VII - VII in Figur 6, wobei die Winkelstellung der Komponenten zueinander eine andere als jene in Figur 6 zeigt; Section along the line VII - VII in Figure 6, the angular position of the components relative to each other being different from that in Figure 6;
Figur 8: Darstellung gemäß Figur 8 in einem anderen Winkelzustand der Komponenten zueinander; Figure 8: Representation according to Figure 8 in a different angular state of the components to each other;
Figur 9: Darstellung des Gegenstands aus Figur 8, jedoch um 90° gedreht und in einem anderen Zustand zur Veranschaulichung eines Freiheitsgrads zur Durchführung von Gierbewegungen; Figure 9: Representation of the object from Figure 8, but rotated by 90° and in a different state to Illustration of a degree of freedom for performing yaw movements;
Figur 9a: Darstellung eines Schnitts entlang der Linie IXa - IX9a aus Fig. 8; Figure 9a: Representation of a section along the line IXa - IX9a from Fig. 8;
Figur 10: perspektivische Ansicht auf den Gegenstand der Figur 4 auf den Bereich V in Figur 4; Figure 10: perspective view of the object of Figure 4 on the area V in Figure 4;
Figur 11 : einen Querschnitt entlang der Linie XI - XI in Figur 2 durch den Basisschaft des endoskopischen Roboters aus Figur 2; Figure 11: a cross-section along the line XI - XI in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
Figur 12: einen Querschnitt entlang der Linie XII - XII in Figur 2 durch den Basisschaft des endoskopischen Roboters aus Figur 2;Figure 12: a cross-section along the line XII - XII in Figure 2 through the base shaft of the endoscopic robot of Figure 2;
Figur 13 eine perspektivische Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII - XIII in Figur 2; Figure 13 is a perspective sectional view taken along section line XIII-XIII in Figure 2;
Figur 14 eine perspektivische Ansicht von schräg vorne auf das distale Ende 7 des Basisschafts 5 der Vorrichtung aus den vorherigen Figuren. Figure 14 is a perspective view obliquely from the front of the distal end 7 of the base shaft 5 of the device from the previous figures.
Die Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen endoskopischen Roboter 1 . Der endoskopische Roboter 1 besteht aus einem beweglichen Trägersystem 2, einer daran befestigten Aktuatorbox 3 sowie einem Roboterarm 4. Das Trägersystem 2 ist ein Cobot, welcher den über die Steuerungsbox 3 steuerbaren, an dem Trägersystem 2 befestigten Roboterarm 4 translatorisch und rotatorisch bewegen kann, was hier nicht näher im Einzelnen dargestellt ist. Figure 1 shows a perspective view of an endoscopic robot 1. The endoscopic robot 1 consists of a movable support system 2, an actuator box 3 attached thereto, and a robot arm 4. The support system 2 is a cobot that can move the robot arm 4, which is attached to the support system 2 and is controlled via the control box 3, in a translational and rotational manner, which is not shown in detail here.
Die Steuerungsbox 3 enthält die hier ebenfalls nicht näher dargestellte Antriebs- und Übertragungseinheit zum Ansteuern des Roboterarms 4. Die Figur 2 zeigt den Detailbereich II in Figur 1 mit der Einheit aus Steuerungsbox 3 und Roboterarm 4 des endoskopischen Roboters 1 aus Figur 1 in einer Seitenansicht. Wie in Figur 2 zu erkennen, weist der Roboterarm 4 einen länglichen Basisschaft 5 auf. Das proximale Ende 6 des Basisschafts 5 ist in nicht näher dargestellter Weise an die Steuerungsbox 3 angebunden. Am distalen Ende 7 des Basisschafts 5 ist über ein proximales Gelenk 8 ein proximales Gliedelement 9 angebracht. Das proximale Gliedelement 9 ist über das proximale Gelenk 8 um genau eine Drehachse drehbar gelagert. Die Drehachse verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2. Dementsprechend ist das proximale Gliedelement 9 über das proximale Gelenk 8 gegenüber dem Basisschaft 9 in der Zeichenebene der Figur 2 drehbar gelagert. The control box 3 contains the drive and transmission unit, also not shown in detail here, for controlling the robot arm 4. Figure 2 shows a side view of detail area II in Figure 1 with the unit comprising control box 3 and robot arm 4 of the endoscopic robot 1 from Figure 1. As can be seen in Figure 2, the robot arm 4 has an elongated base shaft 5. The proximal end 6 of the base shaft 5 is connected to the control box 3 in a manner not shown in detail. A proximal link element 9 is attached to the distal end 7 of the base shaft 5 via a proximal joint 8. The proximal link element 9 is mounted via the proximal joint 8 for rotation about exactly one axis of rotation. The axis of rotation runs perpendicular to the plane of the drawing in Figure 2. Accordingly, the proximal link element 9 is mounted via the proximal joint 8 for rotation relative to the base shaft 9 in the plane of the drawing in Figure 2.
An dem distalen Ende des proximalen Gliedelements 9 ist über ein distales Nick-Gelenk 10 ein distales Gliedelement 11 angebracht. Vermittels des distalen Nick-Gelenks 10 ist das distale Gliedelement 11 um genau eine Drehachse drehbar, welche in der Zeichenebene gemäß Figur 2 liegt, und somit um einen Achsenwinkel von 90° gegenüber der Drehachse des proximalen Gelenks 8 versetzt ist. Auf diese Weise vermag das distale Gliedelement 11 gegenüber dem proximalen Gliedelement 9 über das distale Nick-Gelenk 10 Drehungen in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Figur 2 durchzuführen. A distal link element 11 is attached to the distal end of the proximal link element 9 via a distal pitch joint 10. By means of the distal pitch joint 10, the distal link element 11 is rotatable about exactly one axis of rotation, which lies in the plane of the drawing according to Figure 2 and is thus offset by an axial angle of 90° relative to the axis of rotation of the proximal joint 8. In this way, the distal link element 11 is capable of performing rotations relative to the proximal link element 9 via the distal pitch joint 10 in a plane perpendicular to the plane of the drawing of Figure 2.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Basisschaft 5 des Roboterarms 4 des endoskopischen Roboters 1 in der Nähe des distalen Endes 7 des Basisschafts 5 entlang der Linie III - III in Figur 2. Die Figur 3 veranschaulicht, dass der Basisschaft 5 im Querschnitt im Wesentlichen eine Kreisform aufweist, wobei er im Querschnitt jedoch eine Aussparung 12 aufweist. Die Aussparung 12 hat in dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt die Form eines Kreissegments. In dem Basisschaft 5 ist auf einer ersten Sekante auf dieser zentriert ein Paar durchgehender Seilführungsbohrungen 15, 16 ausgeformt. Durch die Seilführungsbohrungen 15, 16, welche mittig zwischen den Aufnahmevertiefungen 13, 14 auf derselben Sekante wie die Aufnahmevertiefungen 13, 14 angeordnet sind, wird ein proximaler antagonistischer Seilzug zum Aktuieren des proximalen Gliedelements 9 über das proximale Gelenk 8 zu der nicht näher dargestellten Antriebseinheit in der Steuerungsbox 3 durchgeführt. Der Seilzug ist in Figur 3 nicht dargestellt.Oberhalb des Paares von Seilführungsbohrungen 15, 16 für das proximale Gliedelement 9 sind auf einer Mittellinie des Querschnitts des Basisschafts 9, welche die Sekante, auf welcher die Seilführungsbuchungen 15, 16 für das proximale Gliedelement 9 angeordnet sind, im rechten Winkel schneidet, parallel verschoben zwei weitere Paare Seilführungsbohrungen 17, 20 bzw. 18, 19 angeordnet. Dabei sind durch die Seilführungsbohrungen 17, 20 die antagonistischen Seilzüge zur Auslösung einer Gierbewegung des distalen Gliedelements 11 vorgesehen. Auf der anderen Seite sind die Seilführungsbohrungen 18, 19 zur Führung der antagonistischen Seilzüge zur Aktuierung des distalen Gliedelements 11 in einer senkrecht zu der Gierbewegung auszuführenden Nickbewegungsrichtung vorgesehen.Figure 3 shows a section through the base shaft 5 of the robot arm 4 of the endoscopic robot 1 near the distal end 7 of the base shaft 5 along the line III - III in Figure 2. Figure 3 illustrates that the base shaft 5 has a substantially circular shape in cross section, but has a recess 12 in cross section. In the embodiment shown in Figure 3, the recess 12 has the shape of a circular segment in cross section. In the base shaft 5, on a first secant on This centers a pair of through-hole cable guide bores 15, 16. A proximal antagonistic cable pull for actuating the proximal link element 9 is passed through the cable guide bores 15, 16, which are arranged centrally between the receiving recesses 13, 14 on the same secant as the receiving recesses 13, 14, via the proximal joint 8 to the drive unit (not shown in detail) in the control box 3. The cable pull is not shown in Figure 3. Above the pair of cable guide holes 15, 16 for the proximal link element 9, two further pairs of cable guide holes 17, 20 and 18, 19 are arranged, offset parallel to each other, on a center line of the cross-section of the base shaft 9, which intersects the secant on which the cable guide holes 15, 16 for the proximal link element 9 are arranged at a right angle. The antagonistic cables for triggering a yaw movement of the distal link element 11 are provided through the cable guide holes 17, 20. On the other side, the cable guide holes 18, 19 are provided for guiding the antagonistic cables for actuating the distal link element 11 in a pitching movement direction perpendicular to the yaw movement.
In dem Bereich der Aussparung 12 des Basisschafts 5 können endoskopische Instrumente untergebracht werden. Diese können mit Vorteil größer dimensioniert sein als der Querschnitt des Basisschafts 5. Der Grund ist, dass die Aktuierung im unteren Bereich des Basisschafts 5 entfernt von dem äußeren Umfang des Querschnitts angeordnet sind. Entlang der Mittellinie, auf welcher die Seilführungsbohrungen 15, 16, 17, 18, 19, 20 angeordnet sind, befindet sich eine Sensorleiterplatte 21. Die Sensorleiterplatte 21 dient zur Durchleitung von Signalen von Hallsensoren als Winkelsensor aller Gelenke, also des proximalen Gelenks 8 sowie des distalen Nick-Gelenks 10 sowie des distalen Gier- Gelenks 41 . Weiter ist in Figur 3 schemenhaft zu erkennen, dass der Bereich der Aussparung 12 des Basisschafts 5, in welchen Messinstrumente aufgenommen werden können, mit einer halbröhrenförmigen Kappe 22 abgedeckt sind. Die Kappe 22 ist in einer in der Figur nicht näher dargestellten Weise auf den Basisschaft 5 aufgesteckt. Endoscopic instruments can be accommodated in the area of the recess 12 of the base shaft 5. These can advantageously be larger than the cross-section of the base shaft 5. The reason for this is that the actuation in the lower area of the base shaft 5 is arranged away from the outer circumference of the cross-section. Along the center line, on which the cable guide holes 15, 16, 17, 18, 19, 20 are arranged, there is a sensor circuit board 21. The sensor circuit board 21 serves to transmit signals from Hall sensors as angle sensors of all joints, i.e. the proximal joint 8 as well as the distal pitch joint 10 and the distal yaw joint 41. Furthermore, Figure 3 schematically shows that the The area of the recess 12 of the base shaft 5, in which measuring instruments can be accommodated, is covered with a semi-tubular cap 22. The cap 22 is attached to the base shaft 5 in a manner not shown in detail in the figure.
Die Figur 11 zeigt einen Schnitt durch den Basisschaft 5 des Roboterarms 4 des endoskopischen Roboters 1 in der Nähe des proximalen Endes 6 des Basisschafts 5 entlang der Linie XI - XI in Figur 2. Zu erkennen sind die Seilführungsbohrungen 15, 16 bzw. 17, 20 bzw. 18, 19. Diese sind aufgrund der entgegengesetzten Blickrichtung der Figuren 3 und 11 spiegelverkehrt zueinander zu erkennen. In dem Basisschaft 5 ist auf einer ersten Sekante auf dieser zentriert angeordnet ein Paar Aufnahmevertiefungen 13, 14 ausgeformt. Die Aufnahmevertiefungen 13, 14 dienen zur Aufnahme von komplementär geformten Aufnahmebolzen in der Steuerungsbox 3, wobei die Aufnahmebolzen in den Figuren nicht zu erkennen sind. Die Seilzüge sind auch in Figur 11 nicht dargestellt. Figure 11 shows a section through the base shaft 5 of the robot arm 4 of the endoscopic robot 1 near the proximal end 6 of the base shaft 5 along the line XI-XI in Figure 2. The cable guide bores 15, 16 and 17, 20, respectively, and 18, 19 can be seen. Due to the opposite viewing direction of Figures 3 and 11, these are mirror-inverted to each other. A pair of receiving recesses 13, 14 are formed in the base shaft 5 on a first secant and centered thereon. The receiving recesses 13, 14 serve to receive complementarily shaped receiving bolts in the control box 3, whereby the receiving bolts are not visible in the figures. The cables are also not shown in Figure 11.
Die Figur 12 zeigt einen Schnitt durch den Basisschaft 5 des Roboterarms 4 des endoskopischen Roboters 1 in einem Mittelabschnitt 7a des Basisschafts 5 entlang der Linie XII - XII in Figur 2. Die Blickrichtung entspricht jener gemäß Figur 3. In dem Mittelabschnitt 7a sind die Seilführungsbohrungen für die Seilzüge im Unterschied zu der Situation am proximalen Ende 6 und am distalen Ende 7 des Basisschafts 5 nicht als einzelne Bohrungen ausgeführt. Stattdessen sind Mulden 49 von oben und unten 50 in den Basisschaft 5 eingelassen. Dies ist wesentlich leichter zu fertigen. In Figur 12 sind die Seilführungsbohrungen 15, 16 bzw. 17, 20 bzw. 18, 19, welche am distalen Ende 7 des Basisschafts 5 ausgeformt sind, aufgrund der Blickrichtung hin zum distalen Ende 7 dennoch zu erkennen. Zur weiteren Veranschaulichung zeigt Figur 13 eine perspektivische Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIII - XIII in Figur 2, in entgegengesetzter Blickrichtung zu jener gemäß Figur 3. In Figur 13 ist aus Gründen der Darstellung die Sensorleiterplatte 21 nicht gezeigt. Figur 13 veranschaulicht, dass die Seilführungsbohrungen 15, 16, 17, 18, 19, 20 als Langlöcher ausgeformt sind, welche in dem in Figur 12 gezeigten Mittelabschnitt 7a des Basisschafts 5 in die von oben bzw. unten ausgeformten Mulden 49, 50 münden. Im Bereich der Mulden 49, 50 verlaufen die Aktuierungsseile frei. Figure 12 shows a section through the base shaft 5 of the robot arm 4 of the endoscopic robot 1 in a central section 7a of the base shaft 5 along the line XII-XII in Figure 2. The viewing direction corresponds to that shown in Figure 3. In the central section 7a, the cable guide holes for the cables are not designed as individual holes, unlike the situation at the proximal end 6 and the distal end 7 of the base shaft 5. Instead, recesses 49 are recessed from above and below 50 into the base shaft 5. This is considerably easier to manufacture. In Figure 12, the cable guide holes 15, 16 or 17, 20 or 18, 19, which are formed at the distal end 7 of the base shaft 5, can still be seen due to the viewing direction towards the distal end 7. For further illustration, Figure 13 shows a perspective sectional view along section line XIII-XIII in Figure 2, in the opposite viewing direction to that shown in Figure 3. For clarity, the sensor circuit board 21 is not shown in Figure 13. Figure 13 illustrates that the cable guide bores 15, 16, 17, 18, 19, 20 are formed as elongated holes, which open into the troughs 49, 50 formed from above and below in the central section 7a of the base shaft 5 shown in Figure 12. The actuation cables run freely in the area of the troughs 49, 50.
Die Figur 14 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg vorne auf das distale Ende 7 des Basisschafts 5 der Vorrichtung aus den vorherigen Figuren, wobei aus Gründen der Darstellung das proximale Gliedelement 9 und alle weiteren sich daran in proximaler Richtung anschließenden Bauteile entfernt sind. Die Darstellung nach Figur 14 zeigt das Aktuierungsseil 31 für das distale Nick-Gelenk 10, welches durch die Seilführungsbohrungen 18, 19 geführt ist. Weiter ist in Figur 14 das Aktuierungsseile 40 für das distale Gier-Gelenk 41 zu erkennen, welches durch die Seilführungsbohrungen 17, 20 geführt ist. Schließlich zeigt Figur 14 das Aktuierungsseil 23 für das proximale Gelenk 8, welches durch die Seilführungsbohrungen 15, 16 geführt ist. Ferner veranschaulicht Figur 14 die distale Aufnahme für zwei komplementär geformte Gabelteile 51 , 52 des proximalen Gelenks 8. Figure 14 shows a perspective view obliquely from the front of the distal end 7 of the base shaft 5 of the device from the previous figures. For clarity, the proximal link element 9 and all other components adjoining it in the proximal direction have been removed. The illustration according to Figure 14 shows the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10, which is guided through the cable guide holes 18, 19. Furthermore, Figure 14 shows the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41, which is guided through the cable guide holes 17, 20. Finally, Figure 14 shows the actuation cable 23 for the proximal joint 8, which is guided through the cable guide holes 15, 16. Furthermore, Figure 14 illustrates the distal receptacle for two complementarily shaped fork parts 51, 52 of the proximal joint 8.
Figur 4 zeigt einen Abschnitt in der Nähe des distalen Endes 7 des Basisschafts 5 in einer Draufsicht von oben in Blickrichtung des Pfeils IV in Figur 2. Zu erkennen ist zunächst, dass das proximale Gelenk 8 über das in die entsprechende Aufnahme an der distalen Stirnfläche des Basisschafts 5 formschlüssig eingeführte Gabelteil 51 befestigt ist. Dabei wird die Befestigung über das antagonistisch geführte Aktuierungsseil 23 sichergestellt. Das Aktuierungsseil 23 dient zur Aktuierung des proximalen Gliedelements 9 über das proximale Gelenk 8. Das Aktuierungsseil 23 ist aus der Seilführungsbohrung 15 für das proximale Gliedelement 9 des Basisschafts 5 über eine in der Außenkontur des proximalen Gliedelements 9 ausgeformte Führungsrille 24 zu einem Führungskanal 53 in Gliedelement 9 geführt. Der Führungskanal 53 verläuft im rechten Winkel zu der Führungsrille 24. Innerhalb des Führungskanals 53 ist das Aktuierungsseil 23 mittels einer Madenschraube an einer Fixierungsstelle 54 geklemmt. Dies ist in der Figur 4 nur schematisch zu erkennen. . Dadurch ist eine antagonistische Aktuierung ausgeführt. Entsprechend führt eine durch eine Antriebseinheit in der Steuerungsbox 3 ausgeübte Zugkraft beispielsweise auf das durch die Seilführungsbohrung 15 geführte Ende des Aktuierungsseils 23 auch zu einer entsprechenden Spannung in dem entgegengesetzten, durch die Seilführungsbohrung 16 laufenden Ende des Aktuierungsseils 23. Die Anordnung der Umlenkrollen 45 dient der Umlenkung des Aktuierungsseils 40 für das distale Gier-Gelenk 41 . Figure 4 shows a section near the distal end 7 of the base shaft 5 in a top view in the direction of arrow IV in Figure 2. It can be seen first of all that the proximal joint 8 is fastened via the fork part 51, which is positively inserted into the corresponding receptacle on the distal end face of the base shaft 5. The fastening is ensured by the antagonistically guided actuation cable 23. The actuation cable 23 serves to actuate the proximal link element 9 via the proximal joint 8. The actuation cable 23 is guided from the cable guide bore 15 for the proximal link element 9 of the base shaft 5 via a guide groove 24 formed in the outer contour of the proximal link element 9 to a guide channel 53 in the link element 9. The guide channel 53 runs at a right angle to the guide groove 24. Within the guide channel 53, the actuation cable 23 is clamped to a fixation point 54 by means of a grub screw. This can only be seen schematically in Figure 4. This results in an antagonistic actuation. Accordingly, a tensile force exerted by a drive unit in the control box 3, for example on the end of the actuating cable 23 guided through the cable guide bore 15, also leads to a corresponding tension in the opposite end of the actuating cable 23 running through the cable guide bore 16. The arrangement of the deflection pulleys 45 serves to deflect the actuating cable 40 for the distal yaw joint 41.
Wenn das Ende des Aktuierungsseils 23, welches durch die Seilführungsbohrung 16 verläuft, in die Seilführungsbohrung 16 hineingezogen wird, läuft das Aktuierungsseil 23 auf der komplementären Seilführungsbohrung 15 aus dieser heraus. Der an diesem Ende aus der Bohrung 15 herausragende Seilabschnitt verlängert sich somit. When the end of the actuating cable 23, which extends through the cable guide hole 16, is pulled into the cable guide hole 16, the actuating cable 23 extends out of the hole 15 through the complementary cable guide hole 15. The cable section protruding from the hole 15 at this end is thus extended.
Die Drehachse 26 des proximalen Gliedelements 9 gegenüber dem Basisschaft 5 ist dabei derart an dem proximalen Gliedelement 9 angebracht, dass zwischen der Drehachse 26 und der Außenkontur des proximalen Gliedelements 9 ein Hebelarm 28 entsteht. Je nach Wahl des Hebelarms 28 verändert sich das durch das Aktuierungsseil 23 auf das proximale Gliedelement 9 ausgeübte Drehmoment. Die Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf den Gegenstand der Figur 4 auf den Bereich X in Figur 4. Die Darstellung gemäß Figur 10 veranschaulicht insbesondere die Anordnung der Rollen 45, 55 zur Führung des Aktuierungsseils 40 für das distale Gier-Gelenk 41 sowie der Rollen 46, 56 zur Führung des Aktuierungsseils 40 für das distale Gier-Gelenk 41 . Das Aktuierungsseil 31 wird lediglich von den Rollen 36 und 37 geleitet und im weiteren Verlauf wieder von den Rollen 57, 58. Dies ist auch in den Figuren 7 und 8 gut zu erkennen. Die Führungsrollen 45, 46 liegen in einer Ebene, welche gegenüber der Ebene, in welcher die Führungsrollen 55, 56 liegen, geneigt ist. Entsprechend liegt eine V-förmige Seilumlenkung vor. Diese dient dazu, die sehr eng gebündelten Seilstränge wieder aufzuteilen. Dies ist für die Aktivierung des distalen Gier-Gelenks 41 erforderlich. Durch den Winkel der V-Form lässt sich die Spreizung direkt beeinflussen. Der Einbau zusätzlicher Umlenkungsrollen kann daher mit Vorteil entfallen. The rotation axis 26 of the proximal link element 9 relative to the base shaft 5 is attached to the proximal link element 9 in such a way that a lever arm 28 is created between the rotation axis 26 and the outer contour of the proximal link element 9. Depending on the selection of the lever arm 28, the torque exerted by the actuation cable 23 on the proximal link element 9 changes. Figure 10 shows a perspective view obliquely from above of the object in Figure 4, of area X in Figure 4. The illustration according to Figure 10 illustrates in particular the arrangement of the rollers 45, 55 for guiding the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41, as well as the rollers 46, 56 for guiding the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41. The actuation cable 31 is only guided by the rollers 36 and 37 and then again by the rollers 57, 58. This can also be clearly seen in Figures 7 and 8. The guide rollers 45, 46 lie in a plane which is inclined relative to the plane in which the guide rollers 55, 56 lie. Accordingly, a V-shaped cable deflection is provided. This serves to divide the very tightly bundled cable strands again. This is necessary for the activation of the distal yaw joint 41. The angle of the V-shape allows the spread to be directly influenced. The installation of additional deflection pulleys can therefore be advantageously eliminated.
Die Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Gegenstand gemäß Figur 4 entlang der Linie V - V in Figur 4. Dabei ist der Drehwinkel des proximalen Gliedelements 9 gegenüber dem proximalen Gelenk 8 jedoch ein anderer als jender in Figur 4. Die Figur 5 veranschaulicht die an der Außenkontur des proximalen Gliedelements 9 ausgeformte Führungsrille 24. Figure 5 shows a sectional view through the object according to Figure 4 along the line V-V in Figure 4. However, the angle of rotation of the proximal link element 9 relative to the proximal joint 8 is different from that in Figure 4. Figure 5 illustrates the guide groove 24 formed on the outer contour of the proximal link element 9.
In der Darstellung gemäß Figur 5 ist auch das Aktuierungsseil 23 zu erkennen. Weiter lässt Figur 5 besonders gut das Wälzlager 29 des proximalen Gelenks 8 und die Drehachse 30 erkennen. Die Umlenkrollen 29, 33, 35, 42, 43 und noch zwei weitere in der Figur nicht sichtbare Umlenkrollen dienen zum Umlenken der durch die Seilführungsbohrungen 17, 18, 19, 20 durchgeschleiften Seilzüge. Die beiden Wälzlager für die Drehachse 30 sind direkt unter und oberhalb von Gliedelement 9 eingelassen. The illustration in Figure 5 also shows the actuation cable 23. Furthermore, Figure 5 clearly shows the roller bearing 29 of the proximal joint 8 and the rotation axis 30. The deflection pulleys 29, 33, 35, 42, 43 and two further deflection pulleys not visible in the figure serve to deflect the cables looped through the cable guide holes 17, 18, 19, 20. Both rolling bearings for the rotation axis 30 are embedded directly below and above link element 9.
Die Drehachse 30 ist so orientiert, dass das proximale Gliedelement 9 in der Zeichenebene gemäß Figur 2 gegenüber dem Basisschaft 5 beweglich ist. Ein Verrutschen des Aktuierungsseils 23 gegenüber Führungsrille 24 in der Außenkontur 27 des proximalen Gliedelements 9 wird durch Quetschen mittels einer Madenschraube in dem proximalen Gliedelement 9 an der Fixierungsstelle 54 erreicht. Dies ist in der Figur 5 nicht zu erkennen. The rotation axis 30 is oriented such that the proximal link element 9 is movable relative to the base shaft 5 in the plane of the drawing according to Figure 2. Slipping of the actuating cable 23 relative to the guide groove 24 in the outer contour 27 of the proximal link element 9 is achieved by squeezing it using a grub screw in the proximal link element 9 at the fixation point 54. This is not visible in Figure 5.
Eine Besonderheit des hier offenbarten endoskopischen Roboters 1 ist die Anzahl der Freiheitsgrade, welche mittels antagonistischer Seilzüge aktiviert werden können. Da sich an das proximale Gliedelement 9 weitere Freiheitsgrade durch die Rotierbarkeit des distalen Gliedelements 11 anschließen, müssen weitere Seilzüge durch das proximale Gelenk 8 hindurchgeführt werden. Außerdem müssen die weiteren Seilzüge bei Drehbewegungen des proximalen Gelenks 8 mit umgeleitet werden. A special feature of the endoscopic robot 1 disclosed here is the number of degrees of freedom that can be activated by means of antagonistic cables. Since further degrees of freedom are connected to the proximal link element 9 due to the rotatability of the distal link element 11, additional cables must be guided through the proximal joint 8. Furthermore, the additional cables must be redirected during rotational movements of the proximal joint 8.
Die entsprechenden Verhältnisse sind besonders gut mit Bezug auf Figur 6 zu erkennen. Die Figur 6 zeigt den Gegenstand aus Figur 4 um 180° um die Längsachse des Basisschafts 5 gedreht, wobei die Lage des proximalen Gliedelements 9 gegenüber dem Basisschaft 9 wiederum eine andere als in Figur 4 ist. The corresponding relationships can be seen particularly well with reference to Figure 6. Figure 6 shows the object from Figure 4 rotated by 180° about the longitudinal axis of the base shaft 5, wherein the position of the proximal link element 9 relative to the base shaft 9 is again different from that in Figure 4.
In Figur 6 verläuft das Aktuierungsseil 23 für das proximale Gelenk 8 unterhalb der Zeichenebene gemäß Figur 6. In Figur 6 ist ferner ein Aktuierungsseil 31 für das distale Nick-Gelenk 10 zu erkennen. Dieses ist durch die Seilführungsbohrung 17 für das distale Gliedelement 11 zur Auslösung einer Nickbewegung und zurück zu der Seilführungsbohrung 20 für das distale Gliedelement 11 für die Gierbewegung in dem Basisschaft 5 geführt. Die Seile verlaufen paarweise jeweils durch die Seilführungsbohrungen 15, 16 für das proximale Gliedelement 9, die Seilführungsbohrungen 20, 17 bzw. 19, 18. Durch diese Anordnung können prinzipiell im Rahmen der Erfindung auch noch weitere antagonistische Seilzüge durch das proximale Gelenk 8 gezogen werden. In Figure 6, the actuation cable 23 for the proximal joint 8 runs below the plane of the drawing according to Figure 6. Figure 6 also shows an actuation cable 31 for the distal pitch joint 10. This is guided through the cable guide hole 17 for the distal link element 11 to trigger a pitching movement and back to the cable guide hole 20 for the distal link element 11 for the yaw movement in the base shaft 5. The cables run in pairs through the cable guide holes 15, 16 for the proximal link element 9, the cable guide holes 20, 17 and 19, 18 respectively. By means of this arrangement, in principle, further antagonistic cables can also be pulled through the proximal joint 8 within the scope of the invention.
Dabei verläuft das Aktuierungsseil über ein an dem proximalen Gelenk 8 angeordnetes Triplett 32. Das Triplett 32 besteht aus einer Hauptumlenkrolle 33 und zwei Leitrollen 35, 62. Dabei bilden die Orte der Drehachsen der beiden Leitrollen 62, 35 gemeinsam mit der Hauptumlenkrolle 33 ein gleichschenkliges Dreieck. Die Basis des gleichschenkligen Dreiecks ist dabei eine Verbindungslinie zwischen den Drehachsen der beiden Leitrollen 62, 35. Die besagte Basis ist am proximalen Ende der Seilführung angeordnet. Die Hauptumlenkrolle 33 hat den gleichen Durchmesser wie die beiden Leitrollen 62, 35, welche ebenfalls beide den gleichen Durchmesser aufweisen. Bei einer nicht dargestellten alternativen möglichen Implementierung weisen die beiden Leitrollen 34, 35 einen anderen Durchmesser als die Hauptumlenkrolle 33 auf. The actuation cable runs over a triplet 32 arranged at the proximal joint 8. The triplet 32 consists of a main deflection pulley 33 and two guide pulleys 35, 62. The locations of the axes of rotation of the two guide pulleys 62, 35 together with the main deflection pulley 33 form an isosceles triangle. The base of the isosceles triangle is a connecting line between the axes of rotation of the two guide pulleys 62, 35. Said base is arranged at the proximal end of the cable guide. The main deflection pulley 33 has the same diameter as the two guide pulleys 62, 35, which also both have the same diameter. In an alternative possible implementation (not shown), the two guide pulleys 34, 35 have a different diameter than the main deflection pulley 33.
Das Aktuierungsseil 31 für das distale Gelenk 10 ist dabei an den sich jeweils zugewandten Seiten der Leitrollen 62, 35 und von dort zu der Hauptumlenkrolle 33 geführt. Durch das Triplett 32 ist eine sichere Führung beider Enden des Aktuierungsseils 31 für das distale Gelenk 10 bei allen Winkelstellungen, die das proximale Gliedelement 9 aufgrund von Aktualisierungen durch das Aktuierungsseil 23 einnimmt, gewährleistet. The actuation cable 31 for the distal joint 10 is guided along the respective facing sides of the guide pulleys 62, 35 and from there to the main deflection pulley 33. The triplet 32 ensures secure guidance of both ends of the actuation cable 31 for the distal joint 10 in all angular positions assumed by the proximal link element 9 due to updates by the actuation cable 23.
Das Triplett 32 von Umlenkrollen ermöglicht im Zusammenwirken der drei Rollen eine beidseitige Auslenkung von jeweils mehr als 90°. Nachdem das Aktuierungsseil 31 für das distale Gelenk 10 über das proximale Gelenk 8 über das Triplett 32 gelaufen ist, wird es so umgeleitet, dass es passend zu den nachfolgenden Drehgelenken ausgerichtet wird. Dies erfolgt durch geeignet angeordnete Leitrollen 36, 37, welche auf dem proximalen Gliedelement 9 angebracht sind. The triplet 32 of deflection pulleys, in cooperation with the three pulleys, enables a deflection of more than 90° on both sides. After the actuation cable 31 for the distal joint 10 has been passed over the proximal Once joint 8 has passed over triplet 32, it is redirected so that it is aligned with the subsequent pivot joints. This is achieved by suitably arranged guide rollers 36, 37, which are mounted on the proximal link element 9.
In proximaler Richtung der Führung des Aktuierungsseils 31 für das distale Gelenk 10 schließt sich auf Seiten des proximalen Gliedelements 9 ein weiteres Paar Leitrollen 36, 37 an. Das Aktuierungsseil 31 ist wiederum über die einander zugewandten Seiten der Leitrollen 36, 37 geführt. Auf diese Weise vermag das Aktuierungsseil 31 für das distale Gelenk 11 bei allen Winkellagen, die das proximale Gliedelement 9 aufgrund von Aktuierung durch das Aktuierungsseil 23 gegenüber den über dem Basisschaft 5 einnehmen kann, die Spannung beizubehalten und daher geführt zu bleiben. In the proximal direction of the guide of the actuation cable 31 for the distal joint 10, a further pair of guide rollers 36, 37 is connected on the side of the proximal link element 9. The actuation cable 31 is in turn guided over the mutually facing sides of the guide rollers 36, 37. In this way, the actuation cable 31 for the distal joint 11 is able to maintain tension and therefore remain guided at all angular positions that the proximal link element 9 can assume due to actuation by the actuation cable 23 relative to the position above the base shaft 5.
Die Figur 7 zeigt den Gegenstand aus Figur 6 um 90° in die Zeichnungsebene hineingedreht, wobei abweichend von dem in Figur 6 gezeigten Zustand der Basisschaft 5, das proximale Gliedelement 9 und das distale Gliedelement 11 parallel zueinander ausgerichtet sind. In Figur 7 ist eine Verkleidungsabdeckung 38, die in Figur 6 nur marginal zu erkennen ist, aus Gründen der Darstellung entfernt. Die Verkleidungsabdeckung 38 läge in der Perspektive gemäß Figur 7 auf der unteren, abgeflachten Seite Figure 7 shows the object from Figure 6 rotated 90° into the plane of the drawing, whereby, in contrast to the state shown in Figure 6, the base shaft 5, the proximal link element 9, and the distal link element 11 are aligned parallel to one another. In Figure 7, a covering cover 38, which is only marginally visible in Figure 6, has been removed for illustrative purposes. In the perspective view according to Figure 7, the covering cover 38 would be located on the lower, flattened side.
Die Figur 8 zeigt zunächst den weiteren Verlauf des Aktuierungsseil 31 für das distale Nick-Gelenk 10. Demnach verläuft dies nach der Führung durch das Leitrollenpaar 36, 37 über eine an dem proximalen Gliedelement 9 angebrachte weitere Leitrolle 39 über das distale Nick- Gelenk 10. Figure 8 first shows the further course of the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10. Accordingly, after being guided by the pair of guide rollers 36, 37, it runs over the distal pitch joint 10 via a further guide roller 39 attached to the proximal link element 9.
Das distale Nick-Gelenk 10 erlaubt Drehungen des distalenThe distal pitch joint 10 allows rotations of the distal
Gliedelements 11 gegenüber dem proximalen Gliedelements 9 um eine Drehachse, welche senkrecht zur Zeichenebene aus Figur 2 verläuft. Dabei zeigt ein Vergleich der Winkellage des distalen Gliedelements 11 relativ zu dem proximalen Gliedelement 9, dass in Figur 8 durch die Wirkung des Aktuierungsseils 31 im Zusammenwirken mit dem distalen Nickgelenk 10 eine Auslenkung des distalen Gliedelements 11 relativ zu dem proximalen Gliedelement 9 erfolgt ist. Aufgrund der Ausrichtung der Drehachse des distalen Nickgelenks 10 handelt es sich bei der Auslenkung um eine Nickbewegung (Englisch: pitch). Link element 11 relative to the proximal link element 9 by a Rotation axis, which runs perpendicular to the plane of the drawing in Figure 2. A comparison of the angular position of the distal link element 11 relative to the proximal link element 9 shows that in Figure 8, the action of the actuating cable 31 in cooperation with the distal pitch joint 10 has caused a deflection of the distal link element 11 relative to the proximal link element 9. Due to the orientation of the rotation axis of the distal pitch joint 10, the deflection is a pitch movement.
Weiter zeigen die Figuren 7 und 8 ein weiteres Aktuierungsseil, nämlich das Aktuierungsseil 40 für das distale Gier-Gelenk 41 . Das Aktuierungsseil 40 für das distale Gier-Gelenk 41 verläuft von der Seilführungsbohrung 19 im Basisschaft über den Roboterarm 4 zurück zur Seilführungsbohrung 18. Dabei ist es zunächst horizontal parallel versetzt zu dem Aktuierungsseil 31 für das distale Nickgelenk 10 über ein Triplett bestehend aus Leitrollen, von denen nur die Leitrolle 42 zu erkennen ist, und eine Umlenkrolle 43 auf Seiten des proximalen Gelenks 8 sowie Leitrollen 44, 60 auf Seiten des proximalen Gliedelements 9, welche auf der gleichen Achse wie die Leitrolle 37 für das Aktuierungsseil 31 und für das distalen Nickgelenk 10 verläuft, geführt. Figures 7 and 8 also show a further actuation cable, namely the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41. The actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 runs from the cable guide bore 19 in the base shaft via the robot arm 4 back to the cable guide bore 18. It is initially guided horizontally offset parallel to the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10 via a triplet consisting of guide pulleys, of which only the guide pulley 42 can be seen, and a deflection pulley 43 on the side of the proximal joint 8 as well as guide pulleys 44, 60 on the side of the proximal link element 9, which runs on the same axis as the guide pulley 37 for the actuation cable 31 and for the distal pitch joint 10.
Weiter wird das Aktuierungsseil 40 über Leitrollen 55, 56 senkrecht zur Ebene gemäß Figur 2 umgelenkt, um nicht mit dem Aktuierungsseil 31 für das distale Nick-Gelenk 10 zu kollidieren. Furthermore, the actuation cable 40 is deflected via guide rollers 55, 56 perpendicular to the plane according to Figure 2 in order not to collide with the actuation cable 31 for the distal pitch joint 10.
Im weiteren Verlauf wird das Aktuierungsseil 40 für das distale Giergelenk 41 über das distale Nickgelenk 10 und eine Umlenkrolle 47 über das distale Giergelenk 41 des distalen Gliedelements 11 geführt. Auch hier befinden sich dedizierte Umlenkrollen, um die Seilreibung zu verringern. Die Wirkungsweise des distalen Gier-Gelenks 41 im Zusammenwirken mit dem Aktuierungsseil 40 für das distale Gier-Gelenks 41 ist besonders gut in Figur 9 zu erkennen. Diese zeigt den Gegenstand aus Figur 8 um 90° aus der Zeichnungsebene gemäß Figur 8 herausgedreht in einer Blickrichtung entlang des Pfeils IX in Figur 8. Zu erkennen ist in Figur 9 die vollständige Führung des Aktuierungsseils 40 über ein Triplett 48 bestehend aus einer Hauptumlenkrolle 43 und einem zur Bildung eines gleichseitigen Dreiecks angeordneten Paar von Leitrollen 42, 61 sowie weiteren Leitrollen 44, 60 hin zu dem distalen Gier-Gelenk 41 . Die Drehachse des distalen Gier-Gelenks 40 steht in einem Achsenwinkel von 90° zu der Drehachse des distalen Nick-Gelenks 10. Die Drehachse des distalen Nick-Gelenks 10 steht wiederum in einem Achsenwinkel von 90° zu der Drehachse des proximalen Gelenks 8. Further on, the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 is guided over the distal pitch joint 10 and a pulley 47 over the distal yaw joint 41 of the distal link element 11. Dedicated pulleys are also located here to reduce cable friction. The mode of operation of the distal yaw joint 41 in interaction with the actuation cable 40 for the distal yaw joint 41 can be seen particularly well in Figure 9. This shows the object from Figure 8 rotated by 90° from the drawing plane according to Figure 8 in a viewing direction along the arrow IX in Figure 8. Figure 9 shows the complete guidance of the actuation cable 40 via a triplet 48 consisting of a main deflection pulley 43 and a pair of guide pulleys 42, 61 arranged to form an equilateral triangle as well as further guide pulleys 44, 60 towards the distal yaw joint 41. The rotation axis of the distal yaw joint 40 is at an axial angle of 90° to the rotation axis of the distal pitch joint 10. The rotation axis of the distal pitch joint 10 is in turn at an axial angle of 90° to the rotation axis of the proximal joint 8.
Wie in Fig.9 veranschaulicht, wird das Aktuierungsseil 40 für das distale Gier-Gelenk 10 über die Leitrollen 61 , 43, 60, 45, 46, 81 , 84 zum distalen Gliedelement 11 geführt. As illustrated in Fig.9, the actuation cable 40 for the distal yaw joint 10 is guided to the distal link element 11 via the guide rollers 61, 43, 60, 45, 46, 81, 84.
Wie in Fig.7 zu sehen wird das Aktuierungsseil 40 durch die Durchgangsbohrung 84 geführt und wie in Fig 9 dargestellt mittels einer Schraub-Klemmverbindung 83 fixiert, um Kraftschluss zu gewährleisten. Im weiteren Verlauf wird das Aktuierungsseil 40 über die Leitrollen 47, 80, 56, 55, 44, 43, 42 zurück zur hinter dem Roboterarm 4 angeordneten Steuerungsbox 3 geleitet. As shown in Fig. 7, the actuation cable 40 is guided through the through-hole 84 and, as shown in Fig. 9, is fixed by means of a screw-clamp connection 83 to ensure frictional connection. The actuation cable 40 is then guided via the guide rollers 47, 80, 56, 55, 44, 43, 42 back to the control box 3 arranged behind the robot arm 4.
Figur 9a zeigt den Gegenstand aus Figur 8 um 90° aus der Zeichnungsebene gemäß Figur 8 herausgedreht in einer Blickrichtung entlang des Pfeils IXa in Figur 8. Die Darstellung entspricht insoweit jener aus Figur 9, wobei jedoch ein Schnitt entlang der Linie Ziffer IXa - IXa in Figur 8 dargestellt ist. Die Fig. 9a zeigt die Fixierungsstellen 82 für das distale Nick-Gelenk 10. Zur Fixierung kann das Aktuierungsseil 31 hier beispielhaft aufgetrennt und verknotet werden. Der größere Durchmesser des Knotens (der zur besseren Sichtbarkeit in Figur 9a nicht dargestellt ist) verhindert ein Durchrutschen des Aktuierungsseils 31. Es sind jedoch auch andere Fixierungsmethoden denkbar, wie zum Beispiel Klemmen oder Kleben.Figure 9a shows the object from Figure 8 rotated by 90° from the drawing plane according to Figure 8 in a viewing direction along the arrow IXa in Figure 8. The representation corresponds in this respect to that of Figure 9, but a section along the line IXa - IXa is shown in Figure 8. Figure 9a shows the fixation points 82 for the distal pitch joint 10. For fixation, the actuation cable 31 can be cut and knotted here, for example. The larger diameter of the knot (which is not shown in Figure 9a for better visibility) prevents the actuation cable 31 from slipping. However, other fixation methods are also conceivable, such as clamping or gluing.
Somit können mit dem Roboterarm 4 mithilfe der Drehachsen Gier- und Nickbewegungen ausgeführt werden. Distal wird das distaleThus, yaw and pitch movements can be performed with the robot arm 4 using the rotation axes. Distally, the distal
Gliedelement 11 von zwei Gabelelementen eingefasst. Eine Gabel fungiert ebenfalls als Endeffektorflansch und verfügt über diverse Gewinde und Passlöcher, um die jeweiligen Instrumente am Ende des Roboterarms 4 anzubringen. Link element 11 is enclosed by two fork elements. One fork also functions as an end effector flange and has various threads and fitting holes for attaching the respective instruments to the end of the robot arm 4.
Damit die Position jedes einzelnen Drehgelenks 8, 10, 41 erfasst werden kann, befindet sich konzentrisch über jeder Rotationsachse ein Hallsensor, was in den Figuren nicht zu erkennen ist. Der Hallsensor misst die Rotation über einen in der Drehachse eingelassenen Magneten. Die Daten des Hallsensors werden mittels einer flexiblen Sensorleiterplatte 21 entlang des Basisschafts 5 zur Steuerungsbox 3 geleitet. To detect the position of each individual pivot joint 8, 10, 41, a Hall sensor is located concentrically above each rotation axis (not visible in the figures). The Hall sensor measures the rotation via a magnet embedded in the rotation axis. The Hall sensor data is transmitted to the control box 3 via a flexible sensor circuit board 21 along the base shaft 5.
Der Aufbau des Roboterarms 4 kann so skaliert werden, dass er für verschiedene Anwendungsfälle dimensioniert werden kann, wobei die Grundprinzipien jeweils gleichbleiben. The structure of the robot arm 4 can be scaled so that it can be dimensioned for different applications, whereby the basic principles remain the same in each case.
Auf die geschilderte Weise bilden die verschiedenen Gelenktypen und deren Reihenfolge den Hauptcharakter des erfindungsgemäßen endoskopischen Roboters 1 . Die Abstände zwischen den einzelnen Gelenken können so variiert werden, dass die maximale Erreichbarkeit von Komponenten in dem zu inspizieren den Gegenstand erzeugt wird. Der Roboterarm 4 ist grundsätzlich als RP+RRR-Kinematik ausgeführt.In the manner described, the different joint types and their sequence form the main character of the endoscopic robot 1 according to the invention. The distances between the individual joints can be varied to achieve maximum accessibility of components in the object to be inspected. Robot arm 4 is basically designed as RP+RRR kinematics.
Die ersten beiden Freiheitsgrade RP - Rotation und prismatisch - werden vom Trägersystem 2 bereitgestellt durch eine Rollbewegung um die Achse des Basisschafts 5 sowie eine Translation entlang der Achse des Basisschafts 5. The first two degrees of freedom RP - rotation and prismatic - are provided by the support system 2 through a rolling movement around the axis of the base shaft 5 and a translation along the axis of the base shaft 5.
Der erste nachfolgende rotatorische Freiheitsgrad ist radial zur Achse des Basisschafts 5 orientiert. Der danach folgende Freiheitsgrad ist ebenfalls radial zur Achse des Basisschafts 5, jedoch um 90° versetzt zur ersten orientiert. Der letzte Freiheitsgrad ist wiederum parallel zum ersten endoskopischen Freiheitsgrad orientiert. Die ersten beiden Freiheitsgrade (RP) unterliegen der Annahme, dass es äußere Zwangsbedingungen durch einen Wartungseingang des zu inspizierenden Gegenstands gibt, welcher keine weiteren Bewegungsfreiheitsgrade zulässt. The first subsequent rotational degree of freedom is oriented radially to the axis of base shaft 5. The subsequent degree of freedom is also oriented radially to the axis of base shaft 5, but offset by 90° from the first. The last degree of freedom is again oriented parallel to the first endoscopic degree of freedom. The first two degrees of freedom (RP) are subject to the assumption that there are external constraints due to a maintenance entrance of the object to be inspected, which does not allow any further degrees of freedom.
Der so beschriebene endoskopische Roboter 1 mit dem Roboterarm 4 kann in unterschiedlichen Anwendungsfeldern zur Inspektion verwendet werden. Beispielsweise können Tanks, Container und Hochdruck-Behälter endoskopisch inspiziert werden, beispielsweise, wenn diese unter Druck stehen oder mit kritischen Materialien, wie etwa Pharmaerzeugnissen, befüllt sind. In der Regel ist ein endoskopischer Blick in das Innere der genannten Gegenstände zur Ermittlung des Zustands von Schweißnähten oder ähnlichem aufschlussreich. The endoscopic robot 1 described above, with the robot arm 4, can be used for inspection in a variety of application fields. For example, tanks, containers, and high-pressure vessels can be endoscopically inspected, for example, when they are pressurized or filled with critical materials such as pharmaceutical products. An endoscopic view of the interior of these objects is generally informative for determining the condition of welds or similar.
Der Einsatz des offenbarten endoskopischen Roboters 1 mit dem Roboterarm 4 kommt in verschiedenen Stadien in Betracht. Er eignet sich sowohl als Forschungswerkzeug, in der Qualitätskontrolle als auch in der Instandhaltung als Instandhaltungswerkzeug während des gesamten Lebenszyklus eines zu inspizierenden Gegenstands. The disclosed endoscopic robot 1 with the robot arm 4 can be used at various stages. It is suitable as a research tool, in quality control, and as a maintenance tool throughout the entire life cycle of an object to be inspected.
Der offenbarte endoskopische Roboter 1 bzw. der Roboterarm 4 kann an einem kartesischen Verfahrsystem angebracht werden, welches sich in einem Container befindet. Auf diese Weise kann der endoskopische Roboter 1 über die Eingänge eines Drucktanks platziert und eingeführt werden. Dies ermöglicht eine rasche und wiederholgenaue Inspektion, beispielsweise zur Durchführung von Inspektionen an einem Tankcontainersystem. The disclosed endoscopic robot 1 or the robot arm 4 can be attached to a Cartesian traversing system, which is located in a container. In this way, the endoscopic robot 1 can be positioned and inserted through the inlets of a pressure tank. This enables rapid and repeatable inspection, for example, for carrying out inspections on a tank container system.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE SYMBOLS
1 Endoskopischer Roboter 1 Endoscopic robot
2 Trägersystem 2 carrier system
3 Steuerungsbox 3 Control box
4 Roboterarm 4 Robot arm
5 Basisschaft 5 Base shaft
6 proximales Ende des Basisschafts 6 proximal end of the base shaft
7 distales Ende des Basisschafts 7 distal end of the base shaft
7a . Mittelabschnitt des Basisschafts 7a . Middle section of the base shaft
8 proximales Gelenk 8 proximal joint
9 proximales Gliedelement 9 proximal limb element
91 Durchgangsbohrung 91 Through hole
10 distales Nick-Gelenk 10 distal pitch joint
11 distales Gliedelement 11 distal limb element
12 Aussparung 12 recess
13 Aufnahmevertiefung 13 Recording recess
14 Aufnahmevertiefung 14 Recording recess
15 Seilführungsbohrung für proximales Gliedelement 15 Cable guide hole for proximal link element
16 Seilführungsbohrung für proximales Gliedelement 16 Cable guide hole for proximal link element
17 Seilführungsbohrung für distales Gliedelement, Gierbewegung17 Cable guide hole for distal link element, yaw movement
18 Seilführungsbohrung für distales Gliedelement, Nickbewegung18 Cable guide hole for distal link element, pitching movement
19 Seilführungsbohrung für distales Gliedelement, Nickbewegung19 Cable guide hole for distal link element, pitching movement
20 Seilführungsbohrung für distales Gliedelement, Gierbewegung20 Cable guide hole for distal link element, yaw movement
21 Sensorleiterplatte 21 Sensor circuit board
22 Kappe 22 cap
23 Aktuierungsseil für das proximale Gelenk 23 Actuation cable for the proximal joint
24 Führungsrille 24 guide groove
25 f 25 f
26 Drehachse 26 axis of rotation
27 Außenkontur 28 Hebelarm 27 Outer contour 28 lever arm
29 Wälzlager 29 rolling bearings
30 Drehachse 30 axis of rotation
31 Aktuierungsseil für das distale Nick-Gelenk31 Actuation cable for the distal pitch joint
32 Triplett 32 triplet
33 Hauptumlenkrolle 33 Main pulley
34 Leitrolle 34 Guide roller
35 Leitrolle 35 Guide roller
36 Leitrolle 36 Guide roller
37 Leitrolle 37 Guide pulley
38 Verkleidungskappe 38 Fairing cap
39 Leitrolle 39 Guide pulley
40 Aktuierungsseil für das distale Gier-Gelenk40 Actuation cable for the distal yaw joint
41 distales Gier-Gelenk 41 distal yaw joint
42 Leitrolle 42 Guide pulley
43 Hauptumlenkrolle 43 Main pulley
44 Leitrolle 44 Guide roller
45 Leitrolle 45 Guide roller
46 Leitrolle 46 Guide roller
47 Umlenkrolle 47 pulley
48 Triplett 48 triplet
49 Mulde 49 trough
50 Mulde 50 trough
51 Gabelteil 51 Fork part
52 Gabelteil 52 Fork part
53 Führungskanal 53 Guide channel
54 Fixierungsstelle 54 Fixation point
55 Leitrolle 55 Guide pulley
56 Leitrolle 56 Guide roller
57 60 Leitrolle 57 60 guide roller
61 Leitrolle 61 Guide pulley
70 Umlenkrolle 71 Umlenkrolle 70 Deflection pulley 71 Deflection pulley
82 Fixierungsstellen 82 fixation points
83 Schraub-Klemmverbindung83 screw-clamp connection
84 Durchgangsbohrung 84 Through hole
Claims
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5797900A (en) | 1996-05-20 | 1998-08-25 | Intuitive Surgical, Inc. | Wrist mechanism for surgical instrument for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity |
| WO2002051329A1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-07-04 | Endovia Medical Inc | Tendon actuated articulated members for a telemanipulator system |
| US8376934B2 (en) * | 2009-11-10 | 2013-02-19 | Olympus Medical Systems Corp. | Multijoint manipulator and endoscope system having the same |
| DE102014205036A1 (en) | 2014-03-18 | 2015-09-24 | Richard Wolf Gmbh | Endoscopic instrument for connection to a surgical robot |
| WO2019239046A1 (en) | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Safran Aircraft Engines | Mobile robot for inspecting a turbomachine |
| US20220226054A1 (en) * | 2021-01-20 | 2022-07-21 | Ethicon Llc | Surgical tools with proximally mounted, cable based actuation systems |
| JP2022115133A (en) | 2021-01-28 | 2022-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | inspection equipment |
| EP4101605A1 (en) | 2020-02-21 | 2022-12-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for continuum robot and control method therefor, and continuum robot |
-
2024
- 2024-09-02 WO PCT/EP2024/074392 patent/WO2025051649A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5797900A (en) | 1996-05-20 | 1998-08-25 | Intuitive Surgical, Inc. | Wrist mechanism for surgical instrument for performing minimally invasive surgery with enhanced dexterity and sensitivity |
| WO2002051329A1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-07-04 | Endovia Medical Inc | Tendon actuated articulated members for a telemanipulator system |
| US8376934B2 (en) * | 2009-11-10 | 2013-02-19 | Olympus Medical Systems Corp. | Multijoint manipulator and endoscope system having the same |
| DE102014205036A1 (en) | 2014-03-18 | 2015-09-24 | Richard Wolf Gmbh | Endoscopic instrument for connection to a surgical robot |
| WO2019239046A1 (en) | 2018-06-12 | 2019-12-19 | Safran Aircraft Engines | Mobile robot for inspecting a turbomachine |
| EP4101605A1 (en) | 2020-02-21 | 2022-12-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for continuum robot and control method therefor, and continuum robot |
| US20220226054A1 (en) * | 2021-01-20 | 2022-07-21 | Ethicon Llc | Surgical tools with proximally mounted, cable based actuation systems |
| JP2022115133A (en) | 2021-01-28 | 2022-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | inspection equipment |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24765571 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |