PL232012B1 - Przegub z napędem i sterowaniem łączący ramiona robota - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przegub z napędem i sterowaniem łączący ramiona robota, zwłaszcza robota chirurgicznego, służący do ich pozycjonowania poprzez zespół napędowy i sterujący.

Wraz z rozwojem techniki w wielu dziedzinach działalności gospodarczej bardzo powszechne staje się wykorzystywanie mechanicznych robotów wspomagających lub też eliminujących prace ludzkich mięśni. Proces ten dotyczy również wykonywania zabiegów medycznych w tym operacji chirurgicznych. Dzięki temu chirurg ma większy komfort wykonywania czynności podczas przeprowadzania operacji, a czynności te zgodnie z postawionymi wymaganiami są bardzo precyzyjne i niezależne od manualnych predyspozycji chirurga. Robot, aby mógł spełniać postawione wymogi musi posiadać odpowiednią ilość stopni swobody, jak również być niezawodny w trakcie realizacji zadania przy jego wykorzystaniu.

Znane są z polskich opisów patentowych nr PL 208430 B1 pt. „Manipulator, zwłaszcza manipulator robota medycznego”, czy też nr PL 208988 B1 pt. „Manipulator medyczny” roboty, w których ramiona z połączonymi z nimi zespołami wykonawczymi są sprzężone z podstawą oraz z kolejnymi ramionami poprzez płaskie przeguby o jednym stopniu swobody.

Podobnie z opisów patentowych USA nr US 2009/0268010 A1, nr US 2014/0275760, jak również nr US 2013/0331861 wynika, że w większości połączeń poszczególnych ramion zastosowano połączenia przegubowe analogiczne do wcześniej wskazanych w polskich opisach patentowych.

Poza tym szeroko znanym i stosowanym do daleko idącego wspomagania wykonywania skomplikowanych zabiegów chirurgicznych jest robot firmy Intnitive Surgical w Stanach Zjednoczonych o nazwie „Da Vinci”. Składa się on z konsoli chirurgicznej, platformy z ramionami po stronie pacjenta, narzędzi oraz oprogramowania, którego istotną część stanowi system wizyjny. Dwa ramiona służą do trzymania kamery i światła, dwa zaś do zabiegów przeprowadzanych przez chirurga z poziomu komputera.

Również i w tym rozwiązaniu zastosowano połączenia ramion robota podobne jak we wcześniej opisanych.

Okazuje się, że można uzyskać bardzo dobre efekty w poprawie funkcjonalności robotów, zwłaszcza wymagających najwyższego stopnia niezawodności, do których szczególnie należy zaliczyć roboty chirurgiczne poprzez zastosowanie w nich nowej konstrukcji przegubów łączących ich ramiona.

Przegub z napędem i sterowaniem łączący ramiona robota, zawierający krzyżak o końcówkach w kształcie walców, sprzężony z ramieniem napędowym poprzez końcówki usytuowane w jednej osi oraz z ramieniem napędzanym poprzez końcówki usytuowane w osi prostopadłej, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że krzyżak na przecięciu osi posiada centralnie wykonany otwór prowadzący cięgna napędowe dalszych ramion sprzężonych poprzez kolejne przeguby, natomiast korpus przegubu sprzężony z ramieniem napędzanym połączony jest z co najmniej czterema cięgnami napędowymi, łączącymi przegub z zespołem napędowo-sterującym.

Korzystnie by przegub ten stanowił odrębny moduł.

Do istotnych zalet przegubu zgodnego z wynalazkiem należy zaliczyć, iż posiada on dwa stopnie swobody, przy jednocześnie prostej konstrukcji. Jest rozwiązaniem dającym gwarancje pełnej niezawodności, jak również długiej żywotności. Jego konstrukcja umożliwia w znacznym stopniu miniaturyzacje, ważną zwłaszcza przy stosowaniu w robotach chirurgicznych. Nie bez znaczenia jest możliwość wykonania tego przegubu jako odrębnego modułu. W takiej postaci może stanowić część zamienną do już eksploatowanych robotów, jak też w ich procesie produkcyjnym stanowi bardzo istotne uproszczenie montażu produktu finalnego.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładowym wykonaniu, nie ograniczającym zakresu jego ochrony, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia moduł przegubu z półprzekrojem, fig. 2 przedstawia krzyżak przegubu w widoku perspektywicznym, natomiast na fig. 3 pokazano w ujęciu schematycznym sprzężenie ramienia napędowego z ramieniem napędzanym robota poprzez przegub zgodny z wynalazkiem.

Jak to przedstawiono na fig. 1 przegub 1 zgodny z wynalazkiem zawiera krzyżak 2 o końcówkach 3 w kształcie walców, sprzężony z elementem 4 tego przegubu połączonym z ramieniem napędowym 5 poprzez końcówki 3 usytuowane w jednej osi a oraz jego elementem 6 połączonym z ramieniem napędzanym 7 poprzez końcówki 8 usytuowane w osi prostopadłej b. Krzyżak 2 na przecięciu osi a i b posiada, jak to uwidoczniono na fig. 2, centralnie wykonany otwór 9 prowadzący cięgna napędowe 10 dalszych ramion robota nie pokazanych na rysunku. Element 6 przegubu 1 sprzężony z ramieniem napędzanym 7 połączony jest z czterema cięgnami napędowymi 10, które łączą ten element przegubu 1

PL 232 012 Β1 z zespołem napędowo-sterującym nie uwidocznionym na rysunku, przy czym punkty zamocowania cięgien 10 są usytuowane w strefie sprzężenia krzyżaka 2 z elementem 6 przegubu 1_ i z tym elementem naprzeciwko połączeń krzyżaka 2 z elementem 4 przegubu 1_. Elementy 4 i 6 posiadają końcówki 11 i 12 odpowiednio ukształtowane umożliwiające w prosty sposób połączenie ich z ramionami 5 i 7 robota. Utworzony zespół w wyniku tego połączenia posiada dwa stopnie swobody, co przedstawiono w schematycznym ujęciu na fig. 3.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przegub z napędem i sterowaniem łączący ramiona robota, zawierający krzyżak o końcówkach w kształcie walców, sprzężony z ramieniem napędowym poprzez końcówki usytuowane w jednej osi oraz z ramieniem napędzanym poprzez końcówki usytuowane w osi prostopadłej, znamienny tym, że krzyżak (2) na przecięciu osi (ą, b) posiada centralnie wykonany otwór (9) prowadzący cięgna napędowe (10) dalszych ramion sprzężonych poprzez kolejne przeguby (1), natomiast korpus (6) przegubu (1) sprzężony z ramieniem napędzanym (7) połączony jest z co najmniej czterema cięgnami napędowymi (10), które łączą przegub (1) z zespołem napędowo-sterującym.
2. 2. Przegub zgodny z zastrz. 1, znamienny tym, że ma postać odrębnego modułu.