DE102015110844B3

DE102015110844B3 - Mehrrichtungsfußsteuerung

Info

Publication number: DE102015110844B3
Application number: DE102015110844.5A
Authority: DE
Inventors: Lai Dong-Gu
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2035-07-07

Abstract

Eine Mehrrichtungsfußsteuerung (10) beinhaltet eine Basis (20), eine bewegliche Plattform (50), eine drehbare Plattform (60) und zwei Pedale (70), die übereinander angeordnet und zusammengesetzt sind. Die Mehrrichtungsfußsteuerung (10) wird durch gleichzeitiges Drücken der zwei Pedale (70) aktiviert und steuert dann ein extern verbundenes Endoskop in seiner vor oder zurück Bewegung mittels einer beweglichen Plattform (50), oder steuert links oder rechts Bewegungen des Endoskops mittels einer drehbaren Plattform (60). Durch Drücken nur eines der Pedale (70) kann die Mehrrichtungsfußsteuerung (10) das Blickfeld des Endoskops verändern. Der so erhaltene Mehrrichtungsbetriebsmodus hilft bei der Verbesserung der Arbeitseffizienz und der Betriebsgenauigkeit.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fußsteuerungen und insbesondere eine Fußsteuerung für mehrere Richtungen beziehungsweise eine Mehrrichtungsfußsteuerung, die geeignet ist, ein Endoskop zu positionieren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In minimalinvasiven Verfahren mit Endoskop wird für gewöhnlich ein Roboterarm genutzt, um das Blickfeld eines Endoskops schnell einzustellen, während das Endoskop stabil gehalten wird, damit das Endoskop strukturell gestützt wird. Der Operateur bedient dabei eine Fußsteuerung, um den Roboterarm zu steuern, der wiederum das Endoskop nach Bedarf platziert.
Eine derartige Fußsteuerung ist beispielsweise in US Patent Nr. 7,058,998 offenbart, die mehrere Knöpfe zum Aktivieren unterschiedlicher Funktionen aufweist. Bei der bekannten Vorrichtung sind jedoch einige der Knöpfe auf derselben Ebene angeordnet und es kommt vor, dass der Nutzer auf den falschen Knopf steigt. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass der Fuß des Nutzers von den Knöpfen abrutscht und so Fehlbedienungen auftreten, da die Knöpfe an den Kanten der Steuerungsbasis angeordnet sind. Daher muss die Vorrichtung des Standes der Technik verbessert werden, um eine angenehmere Bedienung und eine verbesserte Bedienstabilität zu erreichen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrrichtungsfußsteuerung, die eine Bedienung in mehrere Richtungen erlaubt und gleichzeitig eine gute Bedienstabilität und Genauigkeit erreicht werden.
Um diese Aufgaben zu lösen, umfasst die offenbarte Mehrrichtungsfußsteuerung eine Basis, zwei erste Positionserkennungsschalter, zwei zweite Positionserkennungsschalter, eine bewegliche Plattform, eine drehbare Plattform und zwei Pedale. Die zwei ersten Positionserkennungsschalter befinden sich an dem vorderen beziehungsweise hinteren Ende der Basis. Die zwei zweiten Positionserkennungsschalter befinden sich an der linken beziehungsweise rechten Seite der Basis. Die bewegliche Plattform ist derart gleitend auf der oberen Oberfläche der Basis angeordnet, dass sie in Bezug auf die Basis vor und zurück bewegt werden kann. Wenn sich die bewegliche Plattform zu dem Ende der Fahrt kommt, berührt sie einen der ersten Positionserkennungsschalter und startet die Steuerung eines Roboterarms um ein Endoskop anzutreiben, sich vor oder zurück zu bewegen. Die drehbare Plattform ist derartig drehbar auf der oberen Oberfläche der beweglichen Plattform angeordnet, dass sie sich nach links oder nach rechts in Bezug auf die bewegliche Plattform drehen kann. Kommt die drehbare Plattform ans Ende ihres Drehbereichs, berührt sie einen der zweiten Positionserkennungsschalter und beginnt, den Roboterarm so zu steuern, dass er das Endoskop nach links oder nach rechts bewegt. Die zwei Pedale sind in Reihe auf der oberen Oberfläche der drehbaren Plattform angeordnet, damit ein Nutzer sie drücken kann und somit die bewegliche Plattform vor oder zurück bewegt und die drehbare Plattform nach links oder rechts bewegt.
Die hier offenbarte Mehrrichtungsfußsteuerung kann die bewegliche Plattform dazu nutzen, um das Endoskop vor oder zurück zu bewegen und die drehbare Plattform um das Endoskop nach links oder rechts zu bewegen. Zusätzlich kann das Blickfeld des Endoskops in seiner Größe durch Treten auf eine einzelne eingestellt werden. Der daraus resultierende Betrieb in mehrere Richtungen verbessert die Arbeitseffizienz und die Betriebsstabilität.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Basis ein unteres Gehäuse, eine unbewegliche Plattform und wenigstens zwei Rollen auf. Die unbewegliche Plattform wird auf der oberen Oberfläche des unteren Gehäuses angeordnet. Die zwei Rollen sind an den zwei Enden der unbeweglichen Plattform angeordnet. Die zwei ersten Positionserkennungsschalter befinden sich an dem vorderen und dem hinteren Ende des unteren Gehäuses. Die zwei zweiten Positionserkennungsschalter befinden sich an der linken beziehungsweise rechten Seite des unteren Gehäuses. Die bewegliche Plattform ist der oberen Oberfläche der unbeweglichen Plattform aufgesetzt. Die untere Oberfläche der beweglichen Plattform ist mit wenigstens zwei Rollenschienen bereitgestellt. Jede der Rollenschienen stößt gegen eine der Rollen an. So kann sich die bewegliche Plattform auf der Basis aufgrund der Rollen vor und zurück bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die obere Oberfläche der beweglichen Plattform mit einem ersten Drehbereich bereitgestellt. Die untere Oberfläche der drehbaren Plattform ist mit einem zweiten Drehbereich bereitgestellt. Der erste und der zweite Drehbereich sind durch ein Lager drehbar verbunden, so dass sich die drehbare Plattform in Bezug auf die bewegliche Plattform nach links oder rechts drehen kann. Zusätzlich ist zwischen der drehbaren Plattform und der beweglichen Plattform eine Torsionsfeder bereitgestellt, so dass die drehbare Plattform nach der geplanten Drehung durch die Torsionsfeder wieder in ihre Ausgangsposition gebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die bewegliche Plattform eine untere gekrümmte Rille auf und die drehbare Plattform eine obere gekrümmte Rille. Die obere und die untere gekrümmte Rille nehmen zusammen ein Führungselement auf, das durch die Rillen geführt wird. Ein Ende des Führungselements ist mit der drehbaren Plattform fest verbunden, so dass die drehbare Plattform gestützt durch das Führungselement stabiler bewegt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung.
2 i ist eine Explosionsansicht der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine teilweise Schnittansicht der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Seitenansicht der vorliegenden Erfindung, die zeigt, dass die in Reihe angeordneten Pedale gleichzeitig gedrückt werden.
5 ist eine Ansicht von oben auf die vorliegende Erfindung und zeigt die drehbare Plattform in einer Drehung nach rechts.
6 ist vergleichbar mit 5, zeigt allerdings eine Drehung der drehbaren Plattform nach links.
7 ist eine Seitenansicht der vorliegenden Erfindung, die zeigt, wie sich die bewegliche Plattform nach vorne bewegt.
8 ist vergleichbar mit 7, zeigt allerdings eine Rückwärtsbewegung der beweglichen Plattform.
9 ist eine Seitenansicht der vorliegenden Erfindung, die zeigt, dass das vordere Pedal gedrückt ist.
10 ist vergleichbar mit 9, zeigt aber das hintere Pedal gedrückt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den 1 und 2 umfasst eine Mehrrichtungsfußsteuerung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basis 20, zwei erste Positionserkennungsschalter 30, zwei zweite Positionserkennungsschalter 40, eine bewegliche Plattform 50, eine drehbare Plattform 60, sowie zwei Pedale 70.
Die Basis 20 weist ein oberes Gehäuse 21, ein unteres Gehäuse 22, eine unbewegliche Plattform 23 und mehrere Rollen 25 auf. Das obere Gehäuse 21 weist ein Fenster 24 auf. Das untere Gehäuse 22 ist von unten an dem oberen Gehäuse 21 angeordnet. Die unbewegliche Plattform 23 liegt an der oberen Oberfläche des unteren Gehäuses 22 angeordnet vor. Die Rollen 25 sind gleichmäßig an dem vorderen und hinteren Ende der unbeweglichen Plattform 23 verteilt.
Die gezeigten ersten Positionserkennungsschalter 30 sind Begrenzungsschalter, die an dem vorderen beziehungsweise dem hinteren Ende des unteren Gehäuses 22 der Basis 20 durch zwei erste Schalterhalter 32 befestig sind.
Die gezeigten zweiten Positionserkennungsschalter 40 sind Begrenzungsschalter, die an dem linken beziehungsweise rechten Seite des unteren Gehäuses 22 der Basis 20 durch zwei zweite Schalterhalter 42 befestig sind.
Die bewegliche Plattform 50 ist an der oberen Oberfläche der unbeweglichen Plattform 23 angeordnet und, wie in 3 gezeigt, das vordere und das hintere Ende der unteren Oberfläche der beweglichen Plattform 50 weist zwei Rollenschienen 51 auf. Jede der Rollenschienen 51 nimmt zwei Rollen 25 auf, so dass des der beweglichen Plattform 50 ermöglicht wird, sich mittels der Rollen 25 in Bezug auf die Basis 20 vor und zurück zu bewegen. Zusätzlich weist das vordere Ende der beweglichen Plattform 50 einen vorderen Vorsprung 52 auf. Das hintere Ende der beweglichen Plattform 50 weist einen hinteren Vorsprung 53 und einen ersten Drehbereich 54 nahe dem hinteren Vorsprung 53 auf. Die Positionen des vorderen und des hinteren Vorsprungs 52, 53 entsprechen der eines ersten Positionserkennungsschalters 30.
Die drehbare Plattform 60 ist an der oberen Oberfläche der beweglichen Plattform 50 angeordnet. Die drehbare Plattform 60 weist an ihrer unteren Oberfläche nahe dem hinteren Ende einen zweiten Drehbereich 61 auf. Der zweite Drehbereich 61 ist drehbar mit dem ersten Drehbereich 54 der beweglichen Plattform 50 durch ein Lager 62 verbunden, so dass die drehbare Plattform 60 einerseits sich in Bezug auf die bewegliche Plattform 50 nach links oder rechts bewegen kann, und andererseits die bewegliche Plattform 50 antreiben kann, sich in Bezug auf die Basis 20 vor oder zurück zu bewegen. Ferner sind die linke und die rechte Seite der drehbaren Plattform 60 mit einem linken Vorsprung 63 beziehungsweise einem rechten Vorsprung 64 bereitgestellt. Die Position des linken und des rechten Vorsprungs 63, 64 entspricht der eines zweiten Positionserkennungsschalters 40.
Um es der drehbaren Plattform 60 zu ermöglichen, sich nach der Drehung automatisch in die Ausgangsposition zurück zu begeben, ist eine Torsionsfeder 65 um den ersten Drehbereich 54 der drehbaren Plattform 60 angeordnet. Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die zwei Enden der Torsionsfeder 65 mit der beweglichen Plattform 50 beziehungsweise der drehbaren Plattform 60 verbunden, so dass die Torsionsfeder 65 der drehbaren Plattform 60 eine Rückstellkraft bereitstellt. Wie ebenfalls in den 2 und 3 gezeigt ist, ist das vordere Ende der beweglichen Plattform 50 mit einer unteren gekrümmten Rille 55 bereitgestellt, und das vordere Ende der drehbaren Plattform 60 mit einer oberen gekrümmten Rille 66. Ein Führungselement 80 ist in der unteren und der oberen gekrümmten Rille 65, 55 angeordnet. Das Führungselement 80 weist einen Stab 82, einen festen Block 84 und ein Laufrad 86 auf. Der Stab 82 erstreckt sich durch die obere gekrümmte Rille 66 der drehbaren Plattform 60 und die untere gekrümmte Rille 55 der beweglichen Plattform 50. Der feste Block 84 ist mit dem oberen Ende des Stabs 82 verbunden und an der oberen Oberfläche der drehbaren Plattform 60 befestigt. Das Laufrad 86 ist drehbar mit dem unteren Ende des Stabs 82 verbunden und stößt rollbar gegen die Wand der unteren gekrümmten Rille 55 der beweglichen Plattform 50. Dabei bewegt sich das Führungselement 80 entlang der oberen und der unteren gekrümmten Rille 65, 55, wenn sich die drehbare Plattform 60 dreht, um so eine stabile Bewegung der drehbaren Plattform 60 zu gewährleisten.
Die zwei Pedalen 70 sind in Reihe und symmetrisch auf der oberen Oberfläche der drehbaren Plattform 60 angeordnet und sind an dem Fenster 24 des oberen Gehäuses 21 der Basis 20 so exponiert, dass ein Benutzer auf sie treten kann.
Darüber hinaus weist die offenbarte Mehrrichtungsfußsteuerung 10 eine Schaltplatine 90 auf, die an dem unteren Gehäuse 22 der Basis 20 angeordnet ist und sich unter der unbeweglichen Plattform 23 befindet. Die Schaltplatine 90 steht mit den Pedalen 70, den ersten Positionserkennungsschaltern 30 und den zweiten Positionserkennungsschaltern 40 gleichzeitig elektronisch in Verbindung, um so die Signale von Pedalen 70, den ersten Positionserkennungsschaltern 30 und den zweiten Positionserkennungsschaltern 40 zu verarbeiten, um es so der offenbarten Mehrrichtungsfußsteuerung zu ermöglichen, einen Roboterarm (nicht gezeigt) zu steuern, der wiederum ein Endoskop (nicht gezeigt) unter der Steuerung eines Operateurs für minimalinvasive operative Eingriffe antreibt.
In der Verwendung werden die zwei Pedalen 70 gleichzeitig nach unten gedrückt, um die Steuerung einzuschalten (wie in 4 gezeigt). Dann kann der Nutzer zum Steuern eines Roboterarms, der ein Endoskop nach links oder rechts bewegt, wahlweise die zwei Pedalen 70 verwenden, um die drehbare Plattform 60 dazu zu bringen, sich nach links oder rechts zu drehen. Wenn der linke Vorsprung 63 oder der rechte Vorsprung 64 der drehbaren Plattform 60 den zweiten Positionserkennungsschalter 40 berührt, wie in den 5 und 6 gezeigt, wird der Roboterarm gesteuert, das Endoskop nach links oder rechts zu bewegen. Erreicht das Endoskop die angestrebte Stelle, werden der linke Vorsprung 63 oder der rechte Vorsprung 64 betrieben, den zuvor berührten zweiten Positionserkennungsschalter 40 zu verlassen. Zu diesem Zeitpunkt stoppt der Roboterarm seine Bewegung und die Platzierung des Endoskops ist abgeschlossen. Zur Steuerung des Roboterarms für eine vor oder zurück Bewegung des Endoskops kann der Nutzer die Pedalen 70 und somit die drehbare Plattform 60 bedienen, die bewegliche Plattform 50 anzutreiben, sich vor oder zurück zu bewegen. Wenn der vordere Vorsprung 52 oder der hintere Vorsprung 53 der beweglichen Plattform 50 den ersten Positionserkennungsschalter 30 berührt, wie in den 7 und 8 gezeigt, kann der Roboterarm gesteuert werden, so dass er das Endoskop vor oder zurück bewegt. Wenn das Endoskop die angestrebte Stelle erreicht, werden der vordere Vorsprung 52 und der hintere Vorsprung 53 der beweglichen Plattform 50 von dem zuvor berührten ersten Positionserkennungsschalter 30 weg bewegt, woraufhin der Roboterarm seine Bewegung stoppt und die Platzierung des Endoskops abgeschlossen ist. Zum Anpassen des Blickfeldes des Endoskops durch den Roboterarm kann der Nutzer, wie in den 9 und 10 gezeigt, die Kraft lösen, die er oder sie auf eine der Pedalen 70 ausübt, was bedeutet, dass nur eine der Pedalen 70 gedrückt wird. Sobald das Blickfeld des Endoskops eingestellt ist, tritt der Nutzer wieder auf beide Pedalen 70, um so die bewegliche Plattform 50 und die drehbare Plattform 60 weiter zu steuern.
Zusammengefasst verwendet die offenbarte Mehrrichtungsfußsteuerung 10 die vor und zurück Bewegungen der beweglichen Plattform 50, die Einzelachsdrehung der drehbaren Plattform 60 und die auf und nieder Bewegungen der Pedalen 70, um einen Mehrrichtungsbetriebsmodus bereitzustellen. Dies ermöglicht einem Nutzer ein Endoskop durch einen Roboterarm stabil zu betreiben, wodurch die Arbeitseffizienz und die Betriebsgenauigkeit erhöht werden.

Claims

Mehrrichtungsfußsteuerung (10), umfassend: eine Basis (20), zwei erste Positionserkennungsschalter (30), angeordnet an einem vorderen beziehungsweise hinteren Ende der Basis (20), zwei zweite Positionserkennungsschalter (40), angeordnet an einem linken beziehungsweise rechten Ende der Basis (20), eine bewegliche Plattform (50), die derart auf einer oberen Oberfläche der Basis (20) angeordnet ist, dass es der beweglichen Plattform (50) möglich ist, sich in Bezug auf die Basis (20) vor und zurück zu bewegen und wahlweise einen der ersten Positionserkennungsschalter (30) zu berühren, eine drehbare Plattform (60), die drehbar auf einer oberen Oberfläche der beweglichen Plattform (50) angeordnet ist, so dass es der drehbaren Plattform (60) möglich ist, sich nach links oder nach rechts in Bezug auf die bewegliche Plattform (50) zu drehen und wahlweise einen der zweiten Positionserkennungsschalter (40) zu berühren, und zwei Pedale (70), die so auf einer oberen Oberfläche der drehbaren Plattform (60) angeordnet sind, dass die zwei Pedale (70) in Reihe angeordnet sind.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 1, worin die Basis (20) ein unteres Gehäuse (22), eine unbewegliche Plattform (23) und wenigstens zwei Rollen (25) aufweist, die unbewegliche Plattform (23) auf einer oberen Oberfläche des unteren Gehäuses (22) angeordnet wird, die zwei Rollen (25) an zwei Enden der unbeweglichen Plattform (23) angeordnet sind, die zwei ersten Positionserkennungsschalter (30) an dem vorderen und dem hinteren Ende des unteren Gehäuses (22) angeordnet sind, die zwei zweiten Positionserkennungsschalter (40) an der linken und rechten Seite des unteren Gehäuses (22) angeordnet sind, die bewegliche Plattform (50) auf einer oberen Oberfläche der unbeweglichen Plattform (23) angeordnet ist, die untere Oberfläche der beweglichen Plattform (50) mit wenigstens zwei Rollenschienen (51) bereitgestellt ist und jede der Rollenschienen (51) gegen eine der Rollen (25) anstößt.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 2, worin die Basis (20) ferner eine Schaltplatine (90) umfasst, die an dem unteren Gehäuse (22) befestigt vorliegt und mit den zwei ersten Positionserkennungsschaltern (30), den zwei zweiten Positionserkennungsschaltern (40) und den zwei Pedalen (70) elektrisch verbunden ist.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 1, worin die obere Oberfläche der beweglichen Plattform (50) einen ersten Drehbereich (54) aufweist und eine untere Oberfläche der drehbaren Plattform (60) einen zweiten Drehbereich (61) aufweist, wobei der erste und der zweite Drehbereich (54, 61) durch ein Lager (62) drehbar miteinander verbunden sind.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 4, ferner eine Torsionsfeder (65) umfassend, die um den zweiten Drehbereich (61) der drehbaren Plattform (60) herum angeordnet ist, wobei zwei Enden der Torsionsfeder (65) mit der beweglichen Plattform (50) beziehungsweise der drehbaren Plattform (60) verbunden sind.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 1, ferner ein Führungselement (80) umfassend, wobei die bewegliche Plattform (50) eine untere gekrümmte Rille (55) aufweist und die drehbare Plattform (60) eine obere gekrümmte Rille (66), während das Führungselement (80) einen Stab (82), einen festen Block (84) und ein Laufrad (86) aufweist, wobei der Stab (82) in der oberen gekrümmten Rille (66) der drehbaren Plattform (60) und der unteren gekrümmten Rille (55) der beweglichen Plattform (50) aufgenommen ist, du wobei der feste Block (84) mit einem oberen Ende des Stabs (82) verbunden ist und an einer oberen Oberfläche der drehbaren Plattform (60) fixiert ist, während das Laufrad (86) drehbar mit einem unteren Ende des Stabs (82) verbunden ist und gegen eine Wand der unteren gekrümmten Rille (55) der beweglichen Plattform (50) anstößt.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 1, worin ein vorderes und ein hinteres Ende der beweglichen Plattform (50) mit einem vorderen Vorsprung (52) beziehungsweise einem hinteren Vorsprung (53) bereitgestellt ist, und die bewegliche Plattform (50) die zwei ersten Positionserkennungsschalter (30) durch den vorderen und den hinteren Vorsprung (52, 53) berührt.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 7, worin der vordere Vorsprung (52) oder der hintere Vorsprung (53) den ersten Positionserkennungsschalter (30) berührt, wobei ein extern verbundener Roboterarm gesteuert wird, ein Endoskop vor oder zurück zu bewegen, und wenn der vordere Vorsprung (52) oder der hintere Vorsprung (53) den zuvor berührten ersten Positionserkennungsschalter (30) verlässt, stoppt der Roboterarm seine Bewegung.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 1, worin die linke und die rechte Seite der drehbaren Plattform (60) mit einem linken Vorsprung beziehungsweise einem rechten Vorsprung (63, 64) bereitgestellt ist und die drehbare Plattform (60) die zweiten Positionserkennungsschalter (40) durch den linken und den rechten Vorsprung (63, 64) berührt.
Mehrrichtungsfußsteuerung (10) nach Anspruch 9, worin der linke Vorsprung (63) oder der rechte Vorsprung (64) den zweiten Positionserkennungsschalter (40) berührt, wobei ein extern verbundener Roboterarm gesteuert wird, ein Endoskop nach links oder rechts zu bewegen, und wenn der linke Vorsprung (63) oder der rechte Vorsprung (64) den zuvor berührten zweiten Positionserkennungsschalter (40) verlässt, stoppt der Roboterarm seine Bewegung.