專利名稱：機(jī)器人設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備，特別是醫(yī)療X射線檢查設(shè)備，該設(shè)備帶有機(jī)器人，所述機(jī)器 人具有支承由供給管線供給的裝置的機(jī)器人臂。
背景技術(shù)：
在工業(yè)和醫(yī)療技術(shù)中的機(jī)器人中，普遍的問題在于由機(jī)器人臂支承的裝置通過大 量的電氣、液壓、氣動(dòng)和/或其它的供給管線供給。所述供給管線通常可不被引導(dǎo)在機(jī)器人 臂內(nèi)，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)供給管線，需在機(jī)器人臂的每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)提供相應(yīng)的可運(yùn)動(dòng)的通道。因 此，供給管線通常在機(jī)器人臂外部被引導(dǎo)向裝置。為保護(hù)此供給管線不受損壞，經(jīng)常將供給 管線引導(dǎo)在軟管內(nèi)。為此，優(yōu)選地使用波紋軟管，因?yàn)樗霾y軟管在高強(qiáng)度的同時(shí)也在所 有方向上具有高的柔性。
在此必須提供一定的管線儲(chǔ)備或軟管儲(chǔ)備，因此不限制設(shè)備的運(yùn)動(dòng)自由度。同時(shí)， 必須實(shí)現(xiàn)管線引導(dǎo)或軟管引導(dǎo)，使得軟管和在軟管內(nèi)延伸的供給管線在機(jī)器人臂以及由機(jī) 器人支承的裝置運(yùn)動(dòng)期間不被損壞，且以由慣性造成的延遲跟隨機(jī)器人臂運(yùn)動(dòng)的軟管自身 也不導(dǎo)致另外的部件的損壞。
從公開文獻(xiàn)DE102007058990A1等中已知供給管線從上方引導(dǎo)向裝置的設(shè)備，其 中供給管線布置在以可旋轉(zhuǎn)的方式支承在軌道引導(dǎo)的運(yùn)行車上的掛架上，且在縱向截面上 通過至少一個(gè)掛架側(cè)(拉索)牽引件懸掛。
換言之，根據(jù)DE102007058990A1，軟管設(shè)備通過運(yùn)行車和可旋轉(zhuǎn)掛架被引導(dǎo)為盡 可能靠近該裝置位置處，其中提供通過一個(gè)或多個(gè)拉索懸掛件懸掛的用于該裝置的運(yùn)動(dòng) (可以不跟隨其運(yùn)行車和掛架)的軟管儲(chǔ)備，且在需要時(shí)釋放所述軟管儲(chǔ)備。這特別地涉及 在垂直方向上的裝置運(yùn)動(dòng)以及在運(yùn)動(dòng)空間的水平最外側(cè)邊界上的裝置運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)DE102007058990A1的設(shè)備在兩個(gè)方面都是有問題的。其一，包括軌道系統(tǒng)、 運(yùn)行車和掛架的結(jié)構(gòu)在機(jī)械上是昂貴的，其二，可能發(fā)生軟管和機(jī)器人臂的碰撞。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)備，所述設(shè)備在機(jī)械上不那么昂 貴且避免了供給管線或軟管與機(jī)器人臂之間的碰撞。
此技術(shù)問題通過具有至少一個(gè)引導(dǎo)元件的設(shè)備解決，所述引導(dǎo)元件固定在機(jī)器人 臂上且通過所述引導(dǎo)元件將供給管線以可動(dòng)的方式保持在機(jī)器人臂的至少一個(gè)臂段上，且 具有至少一個(gè)用于容納供給管線儲(chǔ)備的存儲(chǔ)器元件，所述存儲(chǔ)器元件當(dāng)供給管線的拉力載 荷增加時(shí)從供給管線儲(chǔ)備釋放供給管線且當(dāng)供給管線的拉力載荷減少時(shí)將供給管線拉入 供給管線儲(chǔ)備。
在優(yōu)選的構(gòu)造中使用彈簧加載的輪作為存儲(chǔ)器元件。在此，供給管線儲(chǔ)備或軟管 儲(chǔ)備可放置在輪的外徑上。在輪內(nèi)部可布置能量鏈，所述能量鏈應(yīng)理解為鏈節(jié)引導(dǎo)，所述能 量鏈平衡了供給管線或軟管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。存儲(chǔ)器元件可直接布置在機(jī)器人上或覆蓋安裝地布置在機(jī)器人附近。
至少一個(gè)引導(dǎo)元件優(yōu)選地以可旋轉(zhuǎn)的方式和/或鉸接地支承。
在本發(fā)明的構(gòu)造中，可在裝置上可旋轉(zhuǎn)地和/或鉸接地提供供給管線入口。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，分別僅存在且釋放最少必需的供給管線長(zhǎng)度和軟管長(zhǎng)度，且 僅存在較短的不被引導(dǎo)的運(yùn)行行程。以此，避免了軟管的松弛的晃蕩，且機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)不能 導(dǎo)致軟管和機(jī)器人之間的碰撞。此外，與已知的解決方案相比，無昂貴的軌道構(gòu)造，需要的 部件明顯更少，且尤其是需要的可運(yùn)動(dòng)部件遠(yuǎn)遠(yuǎn)更少。


下圖中根據(jù)附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
圖IA至圖IC示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有三個(gè)不同的存儲(chǔ)器元件安裝位置的設(shè)備。 圖2示出了優(yōu)選的存儲(chǔ)器元件。
具體實(shí)施方式
圖IA至圖IC示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100AU00B和100C，所述設(shè)備例如分別是 醫(yī)療X射線檢查裝置。因?yàn)檫@些設(shè)備100AU00B和100C分別僅在一些細(xì)節(jié)上存在差別，所 以在下文中一并解釋圖IA至圖1C。
在圖IA至圖IC中圖示的X射線檢查裝置100包括帶有X射線源112和X射線檢 測(cè)器114以及患者支承臺(tái)120的C形弓臂110，待檢查的患者處于所述患者支承臺(tái)120上。 C形弓臂110在所示的例子中布置在具有多個(gè)臂段132的機(jī)器人臂130上，所述多個(gè)臂段 132通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈134相互連接且與C形弓臂110和機(jī)器人基座136連接。機(jī)器人臂130 可整體圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此外，C形弓臂110可沿其弓形形狀運(yùn)動(dòng)且可圍繞保持它 的機(jī)器人手138的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。不同的運(yùn)動(dòng)自由度允許沿每個(gè)任意的成像軸線對(duì)患者的 每個(gè)身體部分進(jìn)行X射線診斷檢查。機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)由(未示出)的機(jī)器人控制器控制。
布置在C形弓臂110上的裝置(輻射源112和輻射檢測(cè)器114)通過供給管線(未 示出)供給，所述供給管線在軟管140內(nèi)向C形弓臂110引導(dǎo)，以一方面將供給管線集束且 另一方面保護(hù)其不受到外部影響和損壞。
軟管140通過引導(dǎo)元件150沿臂段或臂段132被引導(dǎo)，且通過引導(dǎo)元件150保持 得靠近此臂段132，使得此臂段和相應(yīng)的軟管段總是進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)且不能發(fā)生碰撞。在 此，引導(dǎo)元件這樣地構(gòu)造，使得在通過機(jī)器人手138或C形弓臂110的運(yùn)動(dòng)而需要另外的軟 管或再次釋放軟管的情況下軟管在縱向方向上可滑動(dòng)通過引導(dǎo)元件。引導(dǎo)元件能夠以可旋 轉(zhuǎn)的方式和/或鉸接地支承，例如使用限位圈支承在球鉸上，以實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)元件沿軟管張緊 方向的定向。因此，可避免軟管在引導(dǎo)元件上明顯地折疊。
軟管140以可旋轉(zhuǎn)的和/或鉸接的供給管線入口 160結(jié)束在C形弓臂110上。從 此位置開始，供給管線優(yōu)選地在剛性的C形弓臂110內(nèi)部被引導(dǎo)向裝置112和114。如果C 形弓臂110沿其弓形形狀運(yùn)動(dòng)或通過機(jī)器人手138旋轉(zhuǎn)，則軟管140以最短的路徑纏繞機(jī) 器人手，且因此雖然觸及機(jī)器人但與之不發(fā)生如下意義的碰撞，即通過慣性等使松弛的擺 動(dòng)軟管不受控制地碰到相反方向上的或僅僅是緩慢運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人臂。
軟管的另一端處于存儲(chǔ)器元件170內(nèi)，所述存儲(chǔ)器元件170容納了為保證運(yùn)動(dòng)自由度所必要的軟管儲(chǔ)備以及供給管線儲(chǔ)備，且在需要時(shí)將其釋放。如果由于機(jī)器人臂的運(yùn) 動(dòng)而造成軟管的拉力載荷增加，則存儲(chǔ)器元件170將軟管釋放，而如果由于機(jī)器人臂的運(yùn) 動(dòng)而造成軟管的拉力載荷減少則將軟管再次拉入。
軟管的釋放和拉入例如可通過馬達(dá)控制的存儲(chǔ)器輪實(shí)現(xiàn)，所述存儲(chǔ)器輪使用了軟 管上的拉力的反力以總是將軟管保持張緊。如果拉力高于一個(gè)確定的第一值，則軟管從存 儲(chǔ)器輪受控制地展開。如果拉力低于一個(gè)確定的第二值，則將軟管纏繞在存儲(chǔ)器輪上。
在許多情況下足夠的是，將第一值選擇為(至少近似地)等于第二值且為軟管釋 放和軟管收回選擇統(tǒng)一的閾值。
關(guān)于存儲(chǔ)器元件170、引導(dǎo)元件150和供給管線入口 160的布置，在圖IA至圖IC 中示出了不同的變體。
在圖IA的例子中，引導(dǎo)元件150和供給管線入口 160布置在臂段132下方，且存 儲(chǔ)器元件170安裝在房間天花板180A的較低部分上。以此，得到在標(biāo)準(zhǔn)臂段132下方的軟管走向。
在圖IB的例子中，引導(dǎo)元件150在側(cè)面布置在臂段132上。供給管線入口 160居 中地處于C形弓臂110上，且存儲(chǔ)器元件170以通常高度安裝在房間天花板180A上。以此， 得到標(biāo)準(zhǔn)臂段132側(cè)面旁的軟管走向。
在圖IA的例子中，弓丨導(dǎo)元件150和供給管線入口 160又布置在臂段132下方，且存 儲(chǔ)器元件170安裝在機(jī)器人基座136上。以此，得到在標(biāo)準(zhǔn)臂段132下方的軟管走向。此 布置的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)器元件170在機(jī)器人臂130圍繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)與機(jī)器人臂一起圍繞垂 直軸線旋轉(zhuǎn)，且因此要求的軟管140更短。
圖2在俯視圖中示出了當(dāng)殼體171打開時(shí)的示例的存儲(chǔ)器元件170。圖示為帶有 六個(gè)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器輪172以可圍繞軸線173旋轉(zhuǎn)的方式支承并支承軟管140。軟管140 在開口 174處離開存儲(chǔ)器元件170。
在此可提供軟管引導(dǎo)件175，所述軟管引導(dǎo)件175將軟管出口限制在唯一的位置 處或在一定的寬度上允許軟管出口，以實(shí)現(xiàn)不同角度下的軟管出口(未示出)。
在圖示的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器輪172構(gòu)造為使得以其四分之三足以容納必要的軟管 儲(chǔ)備以及供給管線儲(chǔ)備，使得在釋放或再次拉入軟管時(shí)存儲(chǔ)器輪轉(zhuǎn)過不超過四分之三。
在此，存儲(chǔ)器輪172被彈簧加載，即軟管離開存儲(chǔ)器元件170的運(yùn)動(dòng)引起彈簧的張 緊，所述張緊導(dǎo)致將軟管再次拉回的力。例如，可與軸線173同心地提供螺旋彈簧(未示 出)或?qū)椈蔂恳?Federzug) 176作用在存儲(chǔ)器輪的合適的點(diǎn)177上并導(dǎo)致將軟管再次 拉回的力。
在存儲(chǔ)器元件170內(nèi)部可提供能量鏈，以補(bǔ)償供給管線或軟管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(未示 出)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括-機(jī)器人，該機(jī)器人帶有-機(jī)器人臂(130)，所述機(jī)器人臂(130)支承由供給管線供給的裝置(110、112、114)；-至少一個(gè)引導(dǎo)元件(150)，所述引導(dǎo)元件(150)固定在所述機(jī)器人臂(130)上且通過 所述引導(dǎo)元件(150)將供給管線可動(dòng)地保持在所述機(jī)器人臂的至少一個(gè)臂段(132)上；和-至少一個(gè)用于容納供給管線儲(chǔ)備的存儲(chǔ)器元件(170)，所述存儲(chǔ)器元件(170)在所述 供給管線的拉力載荷增加時(shí)從所述供給管線儲(chǔ)備釋放供給管線且在所述供給管線的拉力 載荷減少時(shí)將所述供給管線拉入所述供給管線儲(chǔ)備內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述供給管線在至少一個(gè)軟管(140)內(nèi)延伸。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)器元件(170)是彈簧加載的輪 (172)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述供給管線儲(chǔ)備或存儲(chǔ)器儲(chǔ)備放置在所述輪 (172)的外徑上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)器元件(170)直接布置在機(jī)器 人上或以覆蓋安裝方式布置在機(jī)器人附近。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中至少一個(gè)引導(dǎo)元件(150)以可旋轉(zhuǎn)的方 式和/或鉸接地支承。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中裝置具有可旋轉(zhuǎn)的和/或鉸接的供給管 線入口(160)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)備(100)，特別是醫(yī)療X射線檢查設(shè)備，所述設(shè)備帶有機(jī)器人，所述機(jī)器人具有支承由供給管線(140)供給的裝置(110、112、114)的機(jī)器人臂(130)。設(shè)備具有至少一個(gè)引導(dǎo)元件(150)，所述引導(dǎo)元件(150)固定在機(jī)器人臂(130)上且通過所述引導(dǎo)元件(150)將供給管線可動(dòng)地保持在機(jī)器人臂的至少一個(gè)臂段(132)上。還提供至少一個(gè)用于容納供給管線儲(chǔ)備的存儲(chǔ)器元件(170)，所述存儲(chǔ)器元件(170)在供給管線的拉力載荷增加時(shí)從供給管線儲(chǔ)備釋放供給管線，而在供給管線的拉力載荷減少時(shí)將供給管線拉入供給管線儲(chǔ)備內(nèi)。
文檔編號(hào)A61B6/00GK102028486SQ20101029796
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者哈拉爾德·諾伊曼, 弗朗茲·施邁瑟, 斯蒂芬·格羅斯 申請(qǐng)人:西門子公司