(57)【要約】【課題】保持装置に支持された器具を、力が加わることなく旋回継手を中心として動かすために平衡状態を調整することができ、さらに器具を回転軸を中心にサーボ制御で動かすことが可能な保持装置を提供すること。【解決手段】器具のための保持装置であって、少なくとも１つの旋回継手と、器具が旋回継手で生じさせる負荷回転モーメントを補償するための手段を有しており、負荷回転モーメントを補償するための手段は電気モータを含み、旋回継手の位置を検出するための手段が組み合わされており、制御ユニットが設けられており、制御ユニットは負荷回転モーメントを補償するために、検出された旋回継手位置値にモータ電流に対する値を割り当て、モータ電流に対する値は電気モータに出力されて、旋回継手に加わっている負荷回転モーメントを補償する対抗モーメントを電気モータが生じさせるように作用する、器具のための保持装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具（１２１３）、殊に医療用光学器具（１０３）のための保持装置（１０１, １２００）であって、
少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９, １２０４, １２０７, １２０９, １２１１）と、
前記器具（１０３, ９１３）が当該旋回継手（１１１, １１９, １２０４, １２０７, １２０９, １２１１）で生じさせる負荷回転モーメントを補償するための手段を有している形式のものにおいて、
負荷回転モーメントを補償するための手段は、電気モータ（３０５, ４０５, １２０５, １２０６, １２１５, １２１６, １２１７）を含み、
前記旋回継手の位置を検出するための手段（３０７, ４１０, １３０４, １４０４１,１４０２２, ・・・１４０４ｎ）が組み合わされており、
制御ユニット（７０２, １１０１, １３０１, １４０１）が設けられており、当該制御ユニットは、負荷回転モーメントを補償するために、検出された旋回継手位置値にモータ電流に対する値を割り当て、当該モータ電流に対する値は電気モータ（３０５, ４０５, １２０５, １２０６, １２１５, １２１６, １２１７）に出力されて、電気モータ（３０５, ４０５, １２０５, １２０６, １２１５, １２１６, １２１７）が、旋回継手（１１１, １１９, １２０４, １２０７, １２０９, １２１１）に加わっている負荷回転モーメントを補償する対抗モーメントを生じさせるように作用する、
ことを特徴とする、器具、殊に医療用光学器具のための保持装置。
【請求項２】
前記旋回継手（１１１, １１９）には、制動部（３０８, ４０９）が割り当てられておいる、請求項１記載の保持装置。
【請求項３】
前記電気モータ（４０５）は、伝動装置（４０６）によって前記旋回継手（１１９）と結合されている、請求項１または２記載の保持装置。
【請求項４】
前記電気モータ（４０５）は駆動軸を有しており、当該駆動軸は旋回継手の回転軸に対してシフトされて延在している、請求項１から３までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項５】
前記旋回継手（１１１, １１９）の位置を検出するための手段は、電気モータのエンコーダ（３０７）または位置発信器（４１０）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項６】
前記制御ユニット（７０２）には電子記憶素子（７０５）が割り当てられており、当該記憶素子内には、電流−旋回継手位置曲線または電流−旋回継手表がファイルされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項７】
前記旋回継手の位置の時間的な変化を検出するための手段（１３０６, １４０６１, １４０６２, ・・・１４０６ｎ）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項８】
前記制御ユニット（１３０１, １４０１）は調整ループ（１３０７, １４０７１, １４０７２, ・・・１４０７ｎ）を含んでおり、当該調整ループには、旋回継手位置の検出された時間的変化が供給され、当該調整ループは、旋回継手の位置変化に対抗して作用する、旋回継手の電気モータ（１３０３, １４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎ）用のモータ電流を出力する、請求項７記載の保持装置。
【請求項９】
前記制御ユニット（１３０１, １４０１）は、前記調整ループ（１３０７, １４０７１, １４０７２,  ・・・１４０７ｎ）から出力されたモータ電流に、旋回継手に加わっている負荷回転モーメントを補償するためのモータ電流を重畳する、請求項８記載の保持装置。
【請求項１０】
少なくとも２つの旋回継手（１１１, １１９, １２０４, １２０７, １２０９, １２１１）に、負荷回転モーメントを補償するための手段が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項１１】
制御ユニット（１４０１）は少なくとも２つの調整ループ（１４０７１, １４０７２・・・１４０７ｎ）を含んでおり、当該調整ループには旋回継手位置の検出された時間的変化が供給され、当該調整ループは、旋回継手の位置変化に対抗して作用する、少なくとも２つの電気モータ（１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎ）用の少なくとも２つのモータ電流を出力する、請求項１０記載の保持装置。
【請求項１２】
前記器具（１０３）は、平行四辺形リンク（１０２）によって支持アーム（１０４）に支持されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の保持装置。
【請求項１３】
前記保持装置は器具（１２２０）を動かすためのマニプレータ（１２００）として構成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の保持蔵置。
【請求項１４】
前記マニプレータ（１２００）を動かすために、取っ手（１２１４）が設けられている、請求項１３記載の保持装置。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか１項記載の保持装置において平衡状態を調整するための電流制御曲線を求めるための方法であって、
少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を電気モータ（３０５, ４０５）によって、旋回継手の軸を中心に動かし、
当該旋回継手の運動のために必要な、電気モータ（３０５, ４０５）の電流必要量を求め、
旋回継手（１１１, １１９）の目下の位置を突き止め、
求められた電流必要量を旋回継手位置に依存して電子記憶素子（７０５）内に電流制御曲線としてファイルする、
ことを特徴とする、保持装置において平衡状態を調整するための電流制御曲線を求めるための方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を電気モータ（３０５, ４０５）によって第１の方向に動かし、
当該旋回継手（１１１, １１９）の運動のために必要な、電気モータ（３０５, ４０５）の電流必要量を、旋回継手（１１１, １１９）の位置に依存して求め、
引き続き、少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を電気モータ（３０５, ４０５）によって、第１の方向に反する第２の方向へ動かし、
当該旋回継手（１１１, １１９）の運動のために必要な、電気モータ（３０５, ４０５）の電流必要量を、旋回継手（１１１, １１９）の位置に依存して求める、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を第１の方向に動かすのに必要な電流必要量の平均値と、少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を第２の方向に動かすのに必要な電流必要量の平均値を計算し、旋回継手位置に依存して電子記憶素子（７０５）内に電流制御曲線としてファイルする、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
電流制御曲線を求めるために、少なくとも１つの旋回継手（１１１, １１９）を電気モータ（３０５, ４０５）によって、回転角
【数１】
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ぶんだけ動かす、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
請求項１から１４までのいずれか１項記載の保持装置において平衡状態を調整する方法であって、
旋回継手（１１１, １１９）の目下の位置を突き止め、
記憶素子（７０５）内にファイルされた電流制御曲線に応じて電気モータ（３０５, ４０５）に電流を印加し、
前記電流制御曲線は、旋回継手（１１１, １１９）の所定の目下の位置に回転モーメント補償のための電流値を割り当てる、
ことを特徴とする、保持装置において平衡状態を調整する方法。
【請求項２０】
旋回継手（１１１, １１９）の位置の目下の変化を突き止め、
旋回継手（１１１, １１９）の位置の当該変化に対抗して作用する電流を、前記電気モータ（３０５, ３０６）に出力する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
請求項１０に記載された保持装置における平衡状態調整に対する電流制御曲線を求める方法であって、
第１の旋回継手（１１１）の位置を検出し、
当該第１の旋回継手の既知の位置のもとで、第２の旋回継手（１１９）を、第２の旋回継手（１１９）に割り当てられた電気モータ（４０５）によって自身の軸を中心に動かし、
第２の旋回継手（１１９）の運動に必要な、電気モータ（４０５）の電流必要量を求め、
第２の旋回継手（１１９）の目下の位置を突き止め、
求められた電流必要量を第２の旋回継手（１１９）の位置に依存して電子記憶素子（７０５）内に第１の電流制御曲線としてファイルし、
引き続き、第２の旋回継手（１１９）の既知の位置のもとで、第１の旋回継手（１１１）を、割り当てられた電気モータ（３０５）によって自身の軸を中心に動かし、
運動に必要な、電気モータ（３０５）の電流必要量を求め、
第１の旋回継手（１１１）の目下の位置を突き止め、
求められた電流必要量を第２の旋回継手（１１１）の位置に依存して電子記憶素子（７０５）内に第２の電流制御曲線としてファイルする、
ことを特徴とする、保持装置における平衡状態調整に対する電流制御曲線を求める方法。
【請求項２２】
少なくとも１つのさらなる旋回継手（１１０４ｎ）の位置を検出し、
第１の旋回継手（１１０４１）および第２の旋回継手（１１０４２）の既知の位置のもとで、さらなる旋回継手（１１０４ｎ）を、さらなる旋回継手（１１０４ｎ）に割り当てられた電気モータ（１１０３ｎ）によって自身の軸を中心に動かし、
さらなる旋回継手の運動に必要な、電気モータ（１１０３ｎ）の電流必要量を求め、
さらなる旋回継手（１１０４ｎ）の目下の位置を突き止め、
求められた電流必要量を第１の旋回継手（１１０４１）および第２の旋回継手（１１０４２）の位置に依存して電子記憶素子（１１０５）内に電流制御曲線としてファイルする、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
請求項１０に記載された保持装置における平衡状態を調整する方法であって、
第１の旋回継手（１１１）の目下の位置を突き止め、
第２の旋回継手（１１９）の目下の位置を突き止め、
前記第１の旋回継手（１１１）に割り当てられた電気モータ（３０５）および第２の旋回継手（１１９）に割り当てられた電気モータ（４０５）に、記憶素子（７０５）内にファイルされている電流制御曲線に相応して電流を印加し、
前記電流制御曲線は、旋回継手（１１１, １１９）の所定の目下の位置に相応して、旋回継手（１１１, １１９）の電気モータ（３０５, ４０５）に、それぞれ回転モーメント補償のための電流値を割り当てる、
ことを特徴とする保持装置における平衡状態を調整する方法。
【請求項２４】
少なくとも１つのさらなる旋回継手（１１０４ｎ）の目下の位置を突き止め、
前記さらなる旋回継手（１１０４ｎ）に割り当てられた電気モータ（１１０３ｎ）に、記憶素子（１１０５）内にファイルされている電流制御曲線に相応して電流を印加し、
前記電流制御曲線は、旋回継手（１１０４１, １１０４２, ・・・, １１０４ｎ）の所定の目下の位置に相応して、旋回継手（１１０４１, １１０４２, ・・・, １１０４ｎ）の電気モータ（１１０３１, １１０３２, ・・・, １１０３ｎ）に、それぞれ回転モーメント補償のための電流値を割り当てる、請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殊に医療用光学器具のための保持装置に関する。これは少なくとも１つの旋回継手および、旋回継手で医療用光学器具が呼び起こす負荷回転モーメントを補償する手段を有する。
【背景技術】
【０００２】
この種の保持装置はＤＥ４２３１５１６Ｃ２号から公知である。ここでは、手術用顕微鏡に対する変位可能なスタンド（Stativ）が記載されている。このスタンドは第１の旋回継手と第２の旋回継手を有する。これらの旋回継手にはそれぞれ弾性的なエネルギー蓄積部が割り当てられている。この弾性的なエネルギー蓄積部はねじりばねを含む。このねじりばねの初期応力は、調整設定可能である。この弾性的エネルギー蓄積部は補償回転モーメントを生じさせる。この補償回転モーメントは、スタンドに支持されている手術用顕微鏡によって生じた、旋回継手内の負荷回転モーメントに対抗して作用する。
【０００３】
ＤＥ４３２０４４３Ｃ２号には、医療用光学器具に対する保持装置が記載されている。ここではモータによって変位可能な補償重量体が設けられており、保持装置の回転軸を中心に生じる負荷回転モーメントが補償される。
【０００４】
ＵＳ５６４２２２０は、医療用光学器具用の保持装置を開示している。ここでは、負荷回転モーメントを補償する対抗回転モーメントを生じさせるために、直線ばねユニットまたはガス圧力シリンダが設けられている。直線ばねユニットまたはガス圧力シリンダは、レバーアーム部に作用する。ガス圧力シリンダないしは直線ばねユニットの作用点を変化させることによって、所望の補償モーメントが調整できる。
【０００５】
ＵＳ５４０２５８２号には、加工品を測定するための走査ヘッドを支持する保持装置が記載されている。この保持装置は、複数関節式の支持アームを有している。支持アームの継手部分内には、ねじりばねが設けられている。このようなねじりばねは、この旋回継手内の負荷回転モーメントに対抗して作用する回転モーメントを生じさせる。
【０００６】
ＤＥ４２０２９２２Ａ１号は、医療用光学器具のための保持装置として、手術用顕微鏡を有するモータ式スタンドを開示している。このスタンドは支柱を有している。この支柱は、スタンド脚部上に支承されており、垂直な軸を中心に回転可能である。この支柱には、複数関節式の支持アームが配置されている。この支持アームは、モータ式駆動部を有する４つの旋回継手を有している。このようなモータ式駆動部には制御ユニットが割り当てられている。制御ユニットは、旋回継手に配置されている角度センサと接続されている。ここでこの制御ユニットには、特定の旋回継手の所望の位置が設定される。旋回継手の所定の継手位置に相応して、保持装置の駆動に電流が加えられる。これによって旋回継手での特定の支持アーム区間が、所望の角度位置で移動する。
【０００７】
ＥＰ１１５２１８２Ａ１号から、スタンドを有する手術用顕微鏡が公知である。この手術用顕微鏡は、実質的に水平に延在する、モータによって変位可能な旋回軸を有する。このような旋回軸内にはステップモータが設けられ、このステップモータは力センサまたはモーメントセンサ内に設けられている操作要素によって制御され、この軸に支持されている手術用顕微鏡のサーボ変位を可能にする。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第４２３１５２６号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許第４３２０４４３号明細書
【特許文献３】米国特許第５６４２２２０号明細書
【特許文献４】米国特許第５４０２５８２号明細書
【特許文献５】ドイツ連邦共和国特許出願第４２０２９２２号公開公報
【特許文献６】欧州特許出願第１１５２１８２号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、保持装置に支持された器具を、旋回継手を中心として力が加わることなく（kraeftefreien）動かすために平衡状態が調整可能であり、さらに器具を回転軸を中心にサーボ制御で動かすことが可能な保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題は、器具、殊に医療用光学器具のための保持装置であって、少なくとも１つの旋回継手と、前記器具が当該旋回継手で生じさせる負荷回転モーメントを補償するための手段を有している形式のものにおいて、負荷回転モーメントを補償するための手段は、電気モータを含み、前記旋回継手の位置を検出するための手段が組み合わされており、制御ユニットが設けられており、当該制御ユニットは、負荷回転モーメントを補償するために、検出された旋回継手位置値にモータ電流に対する値を割り当て、当該モータ電流に対する値は電気モータに出力されて、電気モータが、旋回継手に加わっている負荷回転モーメントを補償する対抗モーメントを生じさせるように作用する、ことを特徴とする、器具、殊に医療用光学器具のための保持装置によって解決される。さらに保持装置において平衡状態を調整するための電流制御曲線を求めるための方法であって、少なくとも１つの旋回継手を電気モータによって、旋回継手の軸を中心に動かし、当該旋回継手の運動のために必要な、電気モータの電流必要量を求め、旋回継手の目下の位置を突き止め、求められた電流必要量を旋回継手位置に依存して電子記憶素子内に電流制御曲線としてファイルする、ことを特徴とする、保持装置において平衡状態を調整するための電流曲線を求めるための方法によって解決される。さらに保持装置において平衡状態を調整する方法であって、旋回継手の目下の位置を突き止め、記憶素子内にファイルされた電流制御曲線に応じて電気モータに電流を印加し、前記電流制御曲線は、旋回継手の所定の目下の位置に回転モーメント補償のための電流値を割り当てる、ことを特徴とする、保持装置において平衡状態を調整する方法によって解決される。さらに保持装置における平衡状態調整に対する電流制御曲線を求める方法であって、第１の旋回継手の位置を検出し、当該第１の旋回継手の既知の位置のもとで、第２の旋回継手を、第２の旋回継手に割り当てられた電気モータによって自身の軸を中心に動かし、第２の旋回継手の運動に必要な、電気モータの電流必要量を求め、第２の旋回継手の目下の位置を突き止め、求められた電流必要量を第２の旋回継手の位置に依存して電子記憶素子内に第１の電流制御曲線としてファイルし、引き続き、第２の旋回継手の既知の位置のもとで、第１の旋回継手を、割り当てられた電気モータによって自身の軸を中心に動かし、運動に必要な、電気モータの電流必要量を求め、第１の旋回継手の目下の位置を突き止め、求められた電流必要量を第２の旋回継手の位置に依存して電子記憶素子内に第２の電流制御曲線としてファイルする、ことを特徴とする、保持装置における平衡状態調整に対する電流制御曲線を求める方法によって解決される。さらに保持装置における平衡状態を調整する方法であって、第１の旋回継手の目下の位置を突き止め、第２の旋回継手の目下の位置を突き止め、前記第１の旋回継手に割り当てられた電気モータおよび第２の旋回継手に割り当てられた電気モータに、記憶素子内にファイルされている電流制御曲線に相応して電流を印加し、前記電流制御曲線は、旋回継手の所定の目下の位置に相応して、旋回継手の電気モータに、それぞれ回転モーメント補償のための電流値を割り当てる、ことを特徴とする保持装置における平衡状態を調整する方法によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の課題は、冒頭に記載した形式の保持装置において、負荷回転モーメントを補償するための手段が電気モータを含み、旋回継手の位置を検出するための手段と組み合わされ、検出された旋回継手位置に依存して、負荷回転モーメントを補償する対抗モーメントを形成するために電流が加えられる、保持装置によって解決される。このために、必要なモータ電流を調整する制御装置が設けられている。負荷回転モーメントを補償するために制御ユニットは、検出された旋回継手位置値に、電気モータ上に出力され、旋回継手に印加されている負荷回転モーメントを補償する対抗モーメントを電気モータに生成させるモータ電流に対する値を割り当てる。このようにして、コンパクトに形成された次のような保持装置が実現される。すなわちモータによって傾き、方向転換され、回転モーメント補償に対して、医療用光学器具の種々ことなる構成に容易に整合可能な保持装置である。
【００１１】
本発明の発展形態では、旋回継手に制動部が割り当てられる。このようにして、電気モータに電流が加えられていないときに保持装置が動かないことが保証される。
【００１２】
本発明の発展形態では、電気モータは、伝動装置によって旋回継手と結合されている。このようにして、保持装置での平衡状態の正確な調整が可能になる。
【００１３】
本発明の発展形態では、電気モータは駆動軸を有している。この駆動軸は、旋回継手の回転軸に対してシフトされて延在する。このようにして保持装置で医療用光学器具との接続機器に対する場所が実現され、例えば、光学放射線出力結合を該当する回転軸で行うことが可能になる。
【００１４】
本発明の発展形態では、旋回継手の位置を検出するための手段は、電気モータのエンコーダまたは位置発信器を有している。このようにして旋回継手の目下の位置が正確に突き止められる。
【００１５】
本発明の発展形態では、電気モータの制御ユニットに、電子的記憶素子が割り当てられている。この記憶素子内には、相互に整合する電流値と旋回継手位置を伴う電流−旋回継手位置曲線または表がファイルされている。このようにして、医療用光学装備の所与の位置での必要な電流値の迅速な割り当てが保証される。
【００１６】
本発明の発展形態では、少なくとも２つの旋回継手に、負荷回転モーメントを補償するための手段が設けられている。このようにして、保持装置に支持された医療用光学装備が複数の運動自由度に相応して力を加えることなく運動可能になる。
【００１７】
本発明の発展形態では、保持装置で、旋回継手位置の時間的な変化を検出する手段が設けられている。このような手段は、有利には旋回継手位置の時間的な変化を、求められた旋回継手の位置を時間に応じて数学的に導出することによって検出する。旋回継手位置の求められた変化はその後、調整量として調整ループに供給される。これは設定量として旋回継手での電気モータに対するモータ電流を出力する。このようなモータ電流には、回転モーメント保証に対するモータ電流が重畳され、これによってモータは旋回継手位置の求められた変化に対抗して作用する付加的な回転モーメントを生成する。
【００１８】
この種の調整ループによって操作員は慣性作用をシミュレート可能である。従って例えば、マニプレータとして構成された保持装置では、保持装置に支持された器具を案内する人間の手による震動が器具自体に伝達されることが回避される。同時にこの種の調整ループは、事前に設定不可能な力およびモーメント、外科においては例えば弾性的器官の切断時の切断力および戻り力が、切除の撮影時に、または外科以外では未知の対象物を操作員が相応の道具でつかむ時に、実際の触覚的な再結合（フィードバック）として、誤りを生じさせる外力なしに検出されることを可能にする。
【００１９】
これによって、医療の領域においては例えば医者は、自身の手を手術領域から遠ざけることができる。これは基本的に、次のような可能性を開発する。すなわち手術作業の進行中に、ビームの強い、手術中の画像生成方法を用いること、および感染性の高い患者を処置することも可能になる。相応にマニプレータとして構成された保持装置によって、振動の少ない、正確な運動が可能なので、手術用顕微鏡を有するこの種のマニプレータを使用する場合には、通常は、正確な介入のためにしばしば使用される、準備の多いナビゲーションはもはや必要ない。
【００２０】
重量補償状態におけるマニプレータの複数の電気モータの電流曲線ないしは電流制御曲線を相応にアクティブに重畳することによって、必要な場合にはセミロボット的な機能が実現される。例えば使用者は、所望であれば、手術領域のクリチカルな領域を適切に制御することで、非常に離れていることができる、または人工的な抵抗物によって用心することができる。このためには例えば、ナビゲーションツール、３Ｄモデルまたは３Ｄ軌道のデータが付加的に重畳されたモータ電流に対して相応のモータポジジョンに変換されなければならない。外科の領域では殊に、腫瘍の周辺領域においてのみ手術されることが保証される。
【００２１】
一般的に従来のロボット技術に対して、保持装置に対する上述の制御ないし調整原理は以下の利点を有している。すなわち力および／またはモーメントセンサは必要なく、複雑で、操作しにくい、特定のダイナミック領域に達するのが困難である、センサ−アクチュエータ調整部を用いる必要がないという利点である。
【００２２】
この保持装置では、支持アームの質量配分が、該当する継手に対して少なくともほぼ回転軸を中心とした平衡状態になるように選択されている場合、保持装置を設定するために比較的弱いモータが使用可能である。なぜならこのようなモータは、僅かなモーメントのみを補償するからである。支持アームが旋回継手の回転軸の周りで均衡が保たれていない保持装置では、モータが付加的に支持された道具によって回転軸において生じているモーメントを補償することのみが必要であろう。
【００２３】
本発明の発展形態では、医療用光学器具は平行四辺形リンクによって支持アームに支持される。この種の平行四辺形リンクによって、負荷回転モーメントを補償するための手段を人間工学的に有利に、医療用光学器具の上方にあるスタンドアームの領域に配置することが可能になる。さらに、保持装置での医療用光学器具の安定した支持が保証される。
【００２４】
本発明による保持装置での平衡状態を調整するための電流制御曲線を求める方法において、少なくとも１つの旋回継手が、電気モータによって、旋回継手の軸を中心に動かされる。これは旋回継手の運動に必要な電気モータの電流必要量を求める。これは旋回継手の目下の位置を突き止め、求められた電流必要量を旋回継手位置に依存して電子記憶素子内に電流制御曲線としてファイルする。このようにして医療用光学装備の種々異なる構成に対する保持装置で平衡状態が調整される。
【００２５】
少なくとも１つの旋回継手を電気モータによって第１の方向に動かし、ここで旋回継手の運動のために必要な電気モータの電流必要量を旋回継手の位置に依存して求め、その後少なくとも１つの旋回継手を電気モータによって、第１の方向に反する第２の方向に動かし、ここで旋回継手の運動のために必要な電気モータの電流必要量を旋回継手の位置に依存して求めることによって、電流制御曲線を求めることが可能である。
【００２６】
有利には、少なくとも１の旋回継手が第１の方向に運動するのに必要な電流必要量の平均値と少なくとも１の旋回継手が第２の方向に運動するのに必要な電流必要量の平均値が計算され、旋回継手位置に依存して電子記憶素子内に電流制御曲線としてファイルされる。このようにして、該当する旋回継手における摩擦力に起因する誤りの無い電流制御曲線を生成することが可能になる。
【００２７】
ここでは少なくとも１つの旋回継手の電流制御曲線を求めるために、電気モータによって旋回継手を回転角区間ΔΦにわたって動かすので充分である。例えば｜ΔΦ｜≦πまたは｜ΔΦ｜≦π／２または｜ΔΦ｜≦π／４である。なぜなら検出された電流制御曲線の区間から、旋回継手の完全な回転に相応する角度領域０≦Φ≦２πにおける電流制御曲線の全体的な経過が推測できるからである。このようにして短い時間の間に、場合によっては数秒で、旋回継手に対する所望の電流曲線ないしは電流制御曲線を測定することができる。
【００２８】
保持装置で旋回継手の目下の位置が検出され、記憶素子内にファイルされた電流制御曲線に相応して電気モータに電流が流されることによって、医療用光学装備に対する平衡状態が次のことによって生じる。すなわち電気モータに対する旋回継手の所定の位置に、回転モーメント補償に対する電流値が割り当てられることによって生じる。
【００２９】
さらに旋回継手位置の目下の変化を突き止めて、旋回継手位置のこの変化に対して対抗して作用する電流を電気モータに出力することも可能である。
【００３０】
保持装置内に、電気モータによって負荷回転モーメントを補償するための手段を有する複数の旋回継手が設けられている場合、平衡状態は次のことによって調整される。すなわち第１の旋回継手の目下の位置が突き止められ、第２の旋回継手の目下の位置が突き止められ、第１の旋回継手に割り当てられた電気モータと第２の旋回継手に割り当てられた電気モータに、記憶素子内に格納されている２次元の電流制御曲線に相応して電流が印加されることによって調整される。ここでは電流制御曲線は、旋回継手の所定の目下の位置に相応して、旋回継手の電気モータに、回転モーメント補償のための電流値をそれぞれ割り当てる。
【００３１】
保持装置での平衡状態を調整するための相応の２次元電流制御曲線を求めるために、第１の旋回継手の位置が検出される。第１の旋回継手の既知の位置のもとで、第２の旋回継手が第２の旋回継手に割り当てられた電気モータによって自身の回転軸を中心に動かされる。その後、第２の旋回継手を動かすのに必要な電気モータの電流必要量が突き止められる。その後、第２の旋回継手の目下の位置が検出され、突き止められた電流必要量が、第２の旋回継手の位置に依存して電子記憶素子内に、第１の電流制御曲線としてファイルされる。引き続き、第２の旋回継手の既知の位置のもとで、第１の旋回継手が割り当てられた電気モータによって自身の回転軸を中心に動かされる。ここで、運動に必要な電気モータの電流必要量が求められ、相応に第１の旋回継手の目下の位置が突き止められ、求められた電流必要量が、第２の旋回継手の位置に依存して電子記憶素子内に、第２の電流制御曲線としてファイルされる。
【００３２】
旋回継手に割り当てられた電気モータに対する、適切な３次元またはそれより多い次元の電流制御曲線を求める、ないしは電気モータ駆動制御のために考慮することによって、３つおよびそれより多い旋回継手を有する保持装置での平衡状態を調整するために相応の方法を使用することができる。
【００３３】
マニプレータとして構成された保持装置では、新たに支持される各器具、道具または加工品に対して、位置に依存したモータ電流のこれまでの補正が行われるか、または、支持される各対象に対して相応の識別が、絶対的なまたは付加的な位置依存補償モータ電流曲線とともに、例えば電子記憶素子から呼び出されることが保証されなければならない。このために、保持装置によって支持されるべき対象にバーコードまたはマイクロチップを介して自動的な識別を与えることが可能である。さらに、工作機械での自動供給装置で公知であるような、製造産業から公知の方法を、道具識別に用いることも可能である。
【実施例】
【００３４】
本発明の有利な実施形態を図示し、以下で説明する。
【００３５】
図１には、平行四辺形リンク１０２を有する保持装置１０１が示されている。この平行四辺形リンクには、医療用光学装備である手術用顕微鏡１０３が取り付けられている。保持装置１０１は、サポートリンク１０４によって、詳細には図示されていないスタンドに固定されている。このようなサポートリンク１０４では、保持装置１０１が垂直な回転軸１０５を中心に回転可能である。
【００３６】
平行四辺形リンク１０２は、旋回継手１１１〜１１７を有するリンク１０６〜１１０を含んでいる。
【００３７】
旋回継手１１１には、第１の電気モータが割り当てられている。この電気モータは、水平な回転軸１１８を中心とした、平行四辺形リンク１０２の被制御運動を可能にする。このような運動時に手術用顕微鏡は、横方向に振られる。
【００３８】
リンク１１０には、回転軸１２０を有するさらなる旋回継手１１９が支持されている。この旋回継手１１９にも電気モータが割り当てられている。この電気モータによって回転軸１２０を中心に、手術用顕微鏡１０３の傾斜運動（Kippbewegung）が制御される。
【００３９】
図２には、外側へ操縦された平行四辺形リンク位置における図１の保持装置１０１が示されている。図２の保持装置のユニットには、図１で使用されたのと同じ参照番号が付与されている。図２の手術用顕微鏡１０３は、図１の手術用顕微鏡の位置と相対して、横方向に振られている。
【００４０】
図３には、図１の保持装置１０１の旋回継手１１１が概略的に示されている。旋回継手１１１は、第１の継手部分３０１および第２の継手部分３０２を有している。第２の継手部分３０２は、継手部分３０１に相対的に動かされる。継手部分３０２は、支承ユニット３０３および３０４によって継手部分３０１に支承されている。旋回継手１１１には、電気モータ３０５が割り当てられており、この電気モータはシャフト３０６によって継手部分３０２と接続されている。電気モータ３０５によって回転モーメントが形成される。この回転モーメントは、旋回継手１１１の第２の継手部分３０２内に導かれる。
【００４１】
電気モータ３０５はエンコーダ３０７を有している。このエンコーダは電圧信号を供給する。この電圧信号から、適切な信号処理ユニットによって電気モータの目下の位置、従ってシャフト３０６の目下の位置が導出される。このようにして、エンコーダ３０７の電圧信号から、旋回継手１１１の位置が突き止められる。
【００４２】
旋回継手１１１内にはさらに、磁気制動部３０８が設けられている。この磁気制動部は各駆動制御に応じて、第１の継手部分に相対する第２の継手部分の運動を解放するまたは阻止する。
【００４３】
電気モータ３０５が供給する回転モーメントによって、第２の継手部分３０２に印加される負荷回転モーメントが補償される、または継手部分３０２が電気モータ３０５の駆動制御に相応して動かされる。
【００４４】
図４には図１のさらなる旋回継手１１９が概略的に示されている。旋回継手１１１のように、旋回継手１１９にも電気モータ４０５が割り当てられている。この電気モータによって継手部分４０２に印加される回転モーメントが補償される。電気モータ４０５は、旋回継手１１９の第１の継手部分４０１内に保持されている。旋回継手１１９は、さらなる支承ユニット４０３および４０４を含み、第１の継手部分４０１に対する第２の継手部分４０２の運動を可能にする。
【００４５】
電気モータ４０５は、伝動装置４０６を介して第２の継手部分４０２と結合されている。この伝動装置は駆動ピニオン４０７を含む。この駆動ピニオンは、電気モータ４０５の駆動シャフト上に配置されている。この駆動ピニオン４０７は、歯車のリム４０８と噛み合う。この歯車のリムは、第２の継手部分と固定して接続されている。
【００４６】
電気モータに電流が流されていないときでも第１の継手部分４０１および第２の継手部分４０２の運動を解放する、または阻止することができるように、旋回継手１１９には磁気制動部４０９が設けられている。
【００４７】
旋回継手１１９はさらに位置発信器４１０を含み、この位置発信器は電圧信号を供給する。この電圧信号は、旋回継手１１９の第２の継手部分４０２での歯車のピニオン４０８の目下の位置に相応する。
【００４８】
図５〜図７に基づいて、旋回継手内の電気モータによって、図１の旋回継手１１１または１１９に生じている負荷回転モーメントがどのように補償されるかを説明する。
【００４９】
このために、図５には回転モーメント５０１が概略的に示されている。ここでこの回転モーメントは、レバーアーム部（Hebelarm）５０４によって旋回継手５０２に支持されている重心５０３を有する負荷によって旋回継手５０２に生じている。なぜならこのような負荷は重力５０５にさらされているからである。重力５０５とレバーアーム部５０４との間の角度Φの関数としては、図６に示される、旋回継手５０２内に生じている回転モーメントＤの値の依存関係がある。
Ｄ＝ｌＭｇｓｉｎΦが有効である。
【００５０】
ここで
ｌは、結果として生じているレバーアーム部の長さであり、
Ｍは、重心の質量であり、
ｇは、重力の加速度定数であり、
Φは、レバーアーム部と重力の方向との間の角度である。
【００５１】
図１の保持装置１０１の旋回継手１１と１１９内の電気モータに、この旋回継手内に生じている負荷回転モーメントを補償するように電流を流すことによって、旋回継手で平衡状態が調整設定される。
【００５２】
このような平衡状態を自動的に調整するために、電気モータがこれらの旋回継手内に、図７に示された回路装置に相応して接続される。回路装置７０１は、モータ制御ユニット７０２を有している。このモータ制御ユニットは電気モータ７０３と接続されている。モータ制御ユニット７０２には、位置発信器７０４からの信号が供給される。この位置発信器は、角度センサまたはエンコーダとして構成されている。このような位置発信器７０４は、旋回継手の目下の角度位置を出力する。旋回継手の検出された目下の角度位置に相応して、電子的記憶素子７０５内にファイルされている電流制御曲線が読み出される。この電流制御曲線は、旋回継手の各位置で、電気モータによる回転モーメント補償に対して必要な電流値に相当する。
【００５３】
図１の手術用顕微鏡１０３の位置が、旋回継手１１１または１１９が電気モータによって動かされるように変化する場合、該当するモータ制御ユニットはモータ電流を、目下の旋回継手の位置に相応して次のように制御する。すなわち旋回継手内で回転モーメント補償が行われるように制御する。このために、各旋回継手１１１, １１９に対して電気モータによって、該当する電子記憶素子内にファイルされた電流制御曲線が読み出される。このような電流制御曲線は、２つの旋回継手１１１, １１９の位置と、該当する保持装置に支持されている医療用光学器具の質量配分に依存する。
【００５４】
例えば医療用光学器具に周辺機器が接続されることによって質量配分が変化する場合、旋回継手における回転モーメント補償のために、修正された電流制御曲線が呼び出されなければならない。
【００５５】
このような電流制御曲線は基本的に容易に求められる。このために、該当する旋回継手を中心とする電気モータによる保持装置の運動のために必要な電流を、このような旋回継手の目下の位置の関数として検出し、該当する電子的記憶素子内にファイルする。ここで例えば旋回継手１１１は既知のポジションで運動し、引き続き旋回継手１１９に対する電流制御曲線が測定される。次のステップでは、旋回継手１１９が既知のポジションに移動し、その後で旋回継手１１１に対する相応の電流制御曲線が求められる。このようにして求められた電流曲線から三角関数によって、旋回継手１１１および１１９の各位置における平衡に対する二次元電流データセットが定められる。
【００５６】
上述した保持装置の旋回継手に対する電気モータ７０３のサーボ作動を可能にするために、モータ制御ユニット７０２にサーボスイッチ７０６が割り当てられている。このようなサーボ作動は例えば保持装置における医療用光学器具の詳細なアライメントに対して有利である。
【００５７】
図８および図９に基づいて、保持装置の旋回継手での回転モーメント補償に対する電流制御曲線を求めるための別の方法を説明する。
【００５８】
図８には、保持装置の旋回継手８００が示されており、医療用光学器具８０２の形である、軸８０１を中心に回転可能に支承された質量体を担う。医療用光学器具８０２は、矢印８０３の方向で重力を受ける。このような重力は、旋回継手８００の軸８０１において負荷回転モーメント８０４を生じさせる。このような負荷回転モーメント８０４を補償するために、旋回継手８００に電気モータ８０５を有する駆動ユニットが割り当てられている。電気モータ８０５は、伝動装置８０６によって旋回継手の軸８０１に結合されており、医療用光学器具８０２が矢印８０７, ８０８の方向へ運動することを可能にする。医療用光学器具８０２の運動時には、一般的に旋回継手８００に摩擦力および加速力が生じる。このような力は殊に、どの方向で旋回継手８００での医療用光学器具８０２が変位されるかに依存することが明らかである。
【００５９】
図９では、グラフ９０３において、医療用光学器具８０２を矢印８０７の方向に動かすための、図８の電気モータ８０５に対する第１のモータ電流曲線９０１、モータ電流を、図８の旋回継手８００の角度位置Φに依存して示している。モータ電流曲線９０２は、図８の電気モータ８０５のモータ電流に相応する。これは、医療用光学器具を図８の太印８０３の方向に動かすのに必要である。
【００６０】
モータ電流曲線９０１および９０２は、測定条件的にノイズが生じることが判明しており、グラフ９０３の横座標に対して平行に移動される。モータ電流曲線９０１および９０２の平均値を、適切な数学的平均化アルゴリズムを用いて形成することによって、ノイズが生じないモータ電流曲線９０４が生じる。このようなモータ電流曲線９０４は、旋回継手８００で、図８の電気モータ８０５によって生成可能な回転モーメントに相応する。これは、所与の旋回継手位置に対し、正確な統計的回転モーメント補償を可能にする。すなわちこのようなモータ電流曲線は、摩擦力よっても加速度力によっても誤ったものにされない。なぜならこれらの力の寄与は、相応の平均値形成によって取り除かれるからである。
【００６１】
ここでは、回転モーメント補償に対して適切なモータ電流曲線を計算するために、図８の旋回継手８９０での医療用光学器具８０２を角度領域０≦Φ≦２πにおいて旋回継手８０１の軸を中心に動かす必要はない。
【００６２】
図６に基づいて説明された関係の旋回継手での統計的な負荷回転モーメントは充分であることが公知なので、適切な数学的アルゴリズムによって、図９の角度領域９０５または９０６におけるモータ電流曲線の検出された経過から、角度領域０＜Φ＜２πにおけるモータ電流曲線を推測することが可能である。
【００６３】
図１０には、保持装置１０００に支持されている手術用顕微鏡１００１が示されている。この手術用顕微鏡１００１は、保持装置１０００および軸１００２に回転可能に支承されており、ここで矢印１００３によって示された角度領域に変位可能である。手術用顕微鏡１００１の任意の角度位置における負荷回転モーメントを補償するために、電気モータ１００４が設けられている。この電気モータ１００４は、伝動装置によって手術用顕微鏡１００１に作用する。
【００６４】
回転モーメント補償に対する適切なモータ電流曲線を測定するために、ここでは、手術用顕微鏡１００１が例えば、矢印１００５、１００６または１００７によって示された角度領域の領域において動かされれば充分である。これによって、軸１００２を中心とする手術用顕微鏡１００１の運動が、接続されている附属機器によって制限されている場合でも、全体的な到達可能な角度領域にわたって、回転モーメント保証に対する適切なモータ電流曲線が突き止められる。
【００６５】
図１１には、複数の旋回継手を有する回路装置での複数の電気モータを制御する回路装置が概略的に示されている。回路装置１１０１は、モータ制御ユニット１１０２を有している。このモータ制御ユニットは、電気モータ１１０３１, １１０３２, ・・・, １１０３ｎと接続されている。これらの電気モータ１１０３１, １１０３２, ・・・, １１０３ｎには、旋回継手１１０４１, １１０４２, ・・・, １１０４ｎが割り当てられている。電気モータを有する各旋回継手は、位置発信器またはエンコーダを含む。これによって旋回継手の目下の角度位置が突き止められる。複数の次元の電流制御曲線は、はじめに全ての旋回継手１１０４１, １１０４２, ・・・, １１０４ｎの角度位置が求められることによって突き止められる。この電流制御曲線は、相応する多くの旋回継手を有する保持装置での平衡状態を調整する基本として考慮される。旋回継手１１０４２, ・・・, １１０４ｎの既知の位置のもとでは、図７に基づいて示されたような旋回継手１１０２１の電気モータ１１０３１に対する電流制御曲線が測定され、ｎ次元のデータセットとして電子記憶素子１１０５内にファイルされる。引き続き、旋回継手１１０３２に対する相応の電流曲線が、残りの旋回継手の既知の位置のもとで測定され、以降に続く。
【００６６】
電流曲線セットを求めた後、全ての旋回継手の既知の角度領域での、全ての旋回継手１１０３１, １１０３２, ・・・, １１０３ｎに対して相応の三角関数によって換算することによって、電流データセットが計算される。この電流データセットは、各電気モータ１１０３１, １１０３２, ・・・, １１０３ｎに対して平衡のための電流を出力する。
【００６７】
図１２には、マニプレータ１２００として構成された、複数の旋回継手を有する保持装置が示されている。この保持装置は、スタンドユニット１２０２に配置されており、ここで回転軸１２０３および１２０４によって運動するリンク１２０１を含む。これらの回転軸には電気モータ１２０５および１２０６が割り当てられている。リンク１２０１は、旋回継手１２０７を介してリンク１２０８と接続されている。旋回継手１２０９を介してこのリンク１２０８は、同じようにリンク１２１０を保持する。このようなリンク１２１０では、旋回継手１２１１に、器具保持部１２１３の形での道具を支持するユニットを有する器具支持ユニット１２１２が設けられている。器具保持部１２１３は、医療用器具として手術道具１２２０を保持する。
【００６８】
器具支持ユニット１２１２には取っ手１２１４が設けられている。この取っ手によって、図示されていない操作員がマニプレータ１２００を制御することができる。旋回継手１２０７, １２０９および１２１１には、それぞれ電気モータ１２１５, １２１６および１２１７が配置されている。スタンドユニット１２０２自体はスタンド台１２１８上に配置されており、ここで垂直軸１２１９を中心に回転可能である。取っ手１２１４によって操作員は、器具保持部１２１３に支持された器具１２２０を矢印１２２１, １２２２, １２２３および１２２４によって示された方向に相応して動かすことができる。
【００６９】
マニプレータ１２００の旋回継手には、角度発信器１２２５, １２２６, １２２７および１２２８が設けられている。これらの角度発信器によって、旋回継手の目下の位置が検出される。角度発信器１２２５, １２２６, １２２７および１２２８の信号は、制御装置１２２９に供給される。この制御装置は、電気モータ１２１５, １２１６および１２１７を、回転モーメント補償に対する図１１に基づいて説明した方法に相応して制御する。これは操作員に、取っ手１２１４を介してマニプレータ１２００を矢印１２２１, １２２２, １２２３および１２２４によって示された方向に相応して力をかけずに導くことを可能にする。
【００７０】
図１３には、図１２に記載された、マニプレータとして構成された保持装置の旋回継手における電気モータ１３０３を制御するための回路装置１３０１が概略的に示されている。これは図７ないし図１１に比べて修正されている。
【００７１】
回路装置１３０１は、モータ制御ユニット１３０２を含む。このモータ制御ユニットは、電気モータ１３０３と接続されている。回路装置１３０１はさらに位置発信器１３０４を含む。位置発信器はモータ制御ユニット１３０２に、電気モータ１３０３を有する旋回継手の目下の位置に関する情報を供給する。図７に示された回路装置７０１に相応して回路装置１３０１は、電子的記憶素子１３０５を有している。この電子記憶素子内には電流制御曲線がファイルされている。電流制御曲線は、該当する旋回継手での、回転モーメント補償に必要な電気モータに対する電流の情報を、旋回継手位置の関数として有している。このような電流制御曲線は例えば数学的な関数として、または値表としてファイルされている。ここでは場合によっては、適切な数学的関数によって中間値を内挿するようにしてもよい。目下の旋回継手位置に対してモータ制御ユニット１３０２は、電気モータ１３０３を有する旋回継手における回転モーメント補償のためのモータ制御信号ＭＥを生成する。
【００７２】
図７に示された回路装置７０１とは異なり、回路装置１３０１には付加的に、旋回継手位置１３０６の時間的な変化を検出するためのユニットが設けられている。旋回継手位置１３０６の時間的な変化を検出するためのユニットは、位置発信器１３０４と接続されている。これは、位置発信器１３０４によって供給された旋回継手位置に関する情報の時間的な導出によって旋回継手位置の時間的な変化を求める。しかし例えば択一的に、旋回継手位置の時間的変化を、相応する旋回継手の電気モータ１３０３におけるモータ電流の評価によって検出することも可能である。
【００７３】
旋回継手位置１３０６の時間的変化の情報は、同じようにモータ制御ユニット１３０２に供給される。ここでは検出された、旋回継手位置の時間的な変化は調整量として、調整ループ１３０７に供給される。この調整ループは、設定量としてモータ制御信号ＭＲを出力する。調整ループ１３０７はＰＩＤ調整ループとして構成されている。これには目標値として、旋回継手位置の所望の時間的変化に対する値として、
【００７４】
【数１】
2005021693.tif 000003
が設定される。しかし調整ループは専門分野で用いられている他の公知の調整原理に従って構成されていてもよい。
【００７５】
選択された目標値
【００７６】
【数２】
2005021693.tif 000004
に基づいて、モータ制御信号ＭＲは、電気モータ１３０３内のモータ電流に相応する。これは旋回継手の変位に反対に作用する。
【００７７】
モータ制御ユニット１３０２では、調整ループ１３０７によって出力されたモータ制御信号ＭＲは、所与の角度位置での、電気モータ１３０３を有する旋回継手内における回転モーメント補償に対するモータ制御信号ＭＥと重畳される。
【００７８】
相応の旋回継手を、例えば図１２に示された取っ手１２１４によって変位させる操作員は、電気モータのこのような反対作用を、慣性力に相応して変位速度に依存する変位抵抗として知覚する。
【００７９】
変位抵抗の、変位速度への依存は例えば、ＰＩＤ調整ループでの時定数の選択によって所望の値に調整される。
【００８０】
相応の調整ループを用いる場合には基本的に、所与の変位速度に所望の変位抵抗を割り当てることもできる。
【００８１】
回路装置１３０１は例えば、図１２に示された取っ手１２１４によって、平衡である保持装置に支持された器具を旋回継手を中心にして動かすことを可能にする。しかもこの場合には操作員によって、次のような回転モーメントを形成する必要はない。すなわち該当する旋回継手での支持された器具の質量重心の変位が原因で下降する回転モーメントに反対に作用する回転モーメントである。同時に、取っ手の運動時に操作員は、触覚的に知覚可能な抵抗を知覚することができる。これは例えば人間の手の震動運動が保持装置に支持された器具に伝達されることを阻止する。この場合にはマニプレータでの操作員によって、例えば使用者自身による器官切断時の切断および戻し力のような定かでない力およびモーメントが調達される必要はない。しかし、これによって該当する操作員が実際の触覚的に知覚可能なフィードバックを、誤らせる外力なしに有するので、これが望まれる。
【００８２】
図１４には、複数の電気モータ１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎを制御するための回路装置１４０１が概略的に示されている。これらの電気モータは、基本的には既に図１１に基づいて説明された、マニプレータとして構成されている保持装置の相応する旋回継手内に配置されている。回路装置１４０１は、モータ制御ユニット１４０２を有している。このモータ制御ユニットは、相応する旋回継手での電気モータ１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎと接続されている。その旋回継手位置は、位置発信器１４０４１, １４０４２, ・・・１４０４ｎによって検出される。図１１の回路装置１１０１に相応して、回路装置１１０１は電子的記憶素子を有している。この記憶素子内には複数の次元の電流制御曲線が格納されている。これは旋回継手の所与の位置に対する電気モータ１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎに対する平衡のためのモータ電流の情報ＭＥ１, ＭＥ２,・・・ ＭＥｎを含む。
【００８３】
回路装置１１０１とは異なって、回路装置１４０１では、該当する旋回継手１４０６１, １４０６２, ・・・１４０６ｎの位置の時間的な変化を検出するためのユニットとして設けられている。これはモータ制御ユニット１４０２の旋回継手位置の時間的な変化の情報を供給する。
【００８４】
モータ制御ユニット１４０２内には、このような情報を調整量として、調整ループ１１０７１, １４０７２, ・・・１４０７ｎが供給する。調整ループは設定量としてモータ制御信号ＭＲ１, ＭＲ２,  ・・・ＭＲｎを出力する。図１３に基づいて説明された回路装置に相応して、各モータ制御信号ＭＲ１, ＭＲ２,  ・・・ＭＲｎは、該当する電気モータ１４０３１, １４０３２,  ・・・１４０３ｎに割り当てられた旋回継手の変位に対抗して作用する。
【００８５】
モータ制御ユニット１４０２内では、調整ループ１４０７１, １４０７２,・・・ １４０７ｎによって送出されたモータ制御信号ＭＲ１, ＭＲ２・・・ＭＲｎが、電気モータ１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎによる回転モーメント補償に対するモータ制御信号ＭＥ１, ＭＥ２,  ・・・ＭＥｎに重畳される。
【００８６】
このようにして回路装置によって、相応の電気モータによって駆動可能な複数の旋回継手を有する保持装置として構成されたマニプレータによって、適切な取っ手を介して器具が平衡に案内される。すなわち操作員にとって表面的には、力を加えることなく動かすことができる。しかも例えば、人間の手の震動運動が器具に伝達されることはない。
【００８７】
従って図１１に示された回路装置を介して制御される、マニプレータとして構成された保持装置によって、正確かつ震動なく、微細外科的な器具（殊に注入器、内視鏡またはラブラスコープ（Labraskopen））を案内することができる。基本的に、この種のマニプレータには、各運動軸において、電気的駆動部が設けられる。この駆動部は適切な方法で制御ないしは調整される。この種のマニプレータによって例えばインプラント、永久薬物、センサ、アクチュエータまたは検出器等も、患者に正確に位置付けられる。
【００８８】
この種のマニプレータは、加工品を測定するための接触ヘッドまたはつかみ器具を有することもできる。基本的には、相応のマニプレータによって重い器具、対象物または道具を支持することも可能である。これらはその後、操作員が細かくモータで動かすことができる。例えば殊に重い対象物を正確に位置付ける、固定する、または取り付けることができる。
【００８９】
マニプレータに対してリンク構成が選択される場合、回転モーメント補償を調整する比較的重い電気モータをマニプレータの運動軸において使用することができる。ここでこのリンク構成は、適切な質量配分を介した相応の旋回継手を中心とする重量補償を考慮する。これは基本的に、電気モータのサポートのない、マニプレータの手動「取っ手」も可能にする。殊にここでは、弱い電気モータの比較的わずかなモーメントのみが克服されなければならない。
【００９０】
マニプレータによる作業に対して、マニプレータによって支持する対象物を、例えばバーコードまたはマイクロチップのトリガによって相応に識別し、支持されている対象物の既知の質量配分に相応して、回転モーメント補償に対する適切なモータ電流制御曲線を、マニプレータに割り当てられた制御装置の記憶素子内に設定してもよい。
【００９１】
念のために、相応の加工品または道具は、マニプレータに支持される対象として、基本的に、工作機械でマガジンまたは交換部の形のもとで、自動供給装置の識別原理を介しても識別可能であることに注意されたい。
【００９２】
モータによって駆動されるロボットアームのサーボ作動に対する、コストのかかるセンサ−アクチュエータ調整が用いられなければならない、従来のロボット技術に比べると、上述の保持装置は、コストのかかる力−モーメントセンサを必要としないという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の位置にある、医療用光学器具である手術用顕微鏡のための保持装置をあらわす図である。
【００９４】
【図２】第２の位置にある図１の保持装置をあらわす図である。
【００９５】
【図３】図１の保持装置の第１の旋回継手を概略的にあらわした図である。
【００９６】
【図４】図１の保持装置の第２の旋回継手を概略的にあらわした図である。
【００９７】
【図５】図１の保持装置の旋回継手における回転モーメントの実現をあらわした図である。
【００９８】
【図６】旋回継手位置と、該当する旋回継手に生じる回転モーメントとの関係をあらわした図である。
【００９９】
【図７】図１の保持装置の旋回継手内の電気モータを制御する回路装置を概略的にあらわした図である。
【０１００】
【図８】医療用光学器具および電気モータを有する旋回継手を概略的にあらわした図である。
【０１０１】
【図９】図８の旋回継手での電気モータのモータ電流曲線である。
【０１０２】
【図１０】手術用顕微鏡を有する保持装置をあらわす図である。
【０１０３】
【図１１】複数の旋回継手を有する回路装置における複数の電気モータを制御するための回路装置を概略的にあらわした図である。
【０１０４】
【図１２】マニプレータとして構成された保持装置をあらわす図である。
【０１０５】
【図１３】図９の、マニプレータとして構成された保持装置の旋回継手における電気モータを制御するための調整回路を有する回路装置を概略的にあらわした図である。
【０１０６】
【図１４】保持装置の複数の旋回継手における電気モータを制御する調整回路を有する回路装置をあらわす図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１  保持装置
１０２  平行四辺形リンク
１０３  手術用顕微鏡
１０４  サポートリンク
１０５  垂直回転軸
１０６〜１１０  リンク
１１１〜１１７  旋回継手
１１８  回転軸
１１９  さらなる旋回継手
１２０  回転軸
３０１, ３０２  継手部分
３０３, ３０４  支承部
３０５  電気モータ
３０６  シャフト
３０７  エンコーダ
３０８  磁気制動部
４０１, ４０２  継手部分
４０３, ４０４  支承ユニット
４０５  電気モータ
４０６  伝動装置
４０７  ピニオン
４０８  歯車のリム
４０９  磁気制動部
４１０  位置発信器
５０１  回転モーメント
５０２  旋回継手
５０３  重心
５０４  レバーアーム部
５０５  重力
７０１  回路装置
７０２  モータ制御ユニット
７０３  電気モータ
７０４  位置発信器
７０５  電子記憶素子
７０６  サーボスイッチ
８００  旋回継手
８０１  軸
８０２  医療用光学器具
８０３  矢印
８０４  負荷回転モーメント
８０５  電気モータ
８０６  伝動装置
８０７, ８０８  矢印
９０１, ９０２, ９０４  モータ電流曲線
９０３  グラフ
９０５, ９０６  角度領域
１０００  保持装置
１００１  手術用顕微鏡
１００２  軸
１００３  矢印
１００４  電気モータ
１００５, １００６, １００７  矢印
１１０１  回路装置
１１０２  モータ制御ユニット
１１０３１, １１０３２, ・・・・１１０３ｎ  電気モータ
１１０４１, １１０４２, ・・・・１１０４ｎ  旋回継手
１１０５  電子記憶素子
１２００  マニプレータ
１２０１  リンク
１２０２  スタンドユニット
１２０３, １２０４  回転軸
１２０５, １２０６  電気モータ
１２０７, １２０９, １２１１  旋回継手
１２０８, １２１０  リンク
１２１２  器具支持ユニット
１２１３  器具保持部
１２１４  取っ手
１２１５, １２１６, １２１７  電気モータ
１２１８  スタンド台
１２１９  垂直軸
１２２０  手術道具
１２２１, １２２２, １２２３, １２２４  矢印
１２２５, １２２６, １２２７, １２２８  角度発信器
１３０１  回路装置
１３０２  モータ制御ユニット
１３０３  電気モータ
１３０４  位置発信器
１３０５  電子記憶素子
１３０６  旋回継手位置の変化
１３０７  調整ループ
１４０１  回路装置
１４０２  モータ制御ユニット
１４０３１, １４０３２, ・・・１４０３ｎ  電気モータ
１４０４１, １４０４２, ・・・１４０４ｎ  位置発信器
１４０６１, １４０６２, ・・・１４０６ｎ  旋回継手
１４０７１, １４０７２, ・・・１４０７ｎ  調整ループ
ＭＲ１, ＭＲ２・・・ＭＲｎ  モータ制御信号
ＭＥ１, ＭＥ２・・・ＭＥｎ  モータ制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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