一种介入手术机器人的主端操作装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种介入手术机器人的主端操作装置，包括：旋转检测机构和扭矩反馈机构，旋转检测机构包括：前固定板、前导向管、夹持件、后导向管、光电传感器、滚珠轴承A、光电码盘、底座、滚珠轴承B和后固定板；扭矩反馈机构包括：齿轮A、磁粉制动器、滚珠轴承C、齿轮B、联轴器、齿轮C、齿轮D和转轴；能够实现介入手术机器人实际应用时将医生旋转导管或导丝的操作传递给手术室内的介入手术机器人，同时将介入手术机器人操作时产生的扭矩反馈给医生，提升远程操作介入机器人进行手术的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种介入手术机器人的主端操作装置
本技术涉及介入手术机器人
，具体涉及一种介入手术机器人的主端操作装置。
技术介绍
世界卫生组织发布的世界卫生统计报告显示，2016年全球有1790万人死于心脑血管疾病，死亡率位居四大非传染性疾病之首。现有的心脑血管疾病治疗方式主要是介入手术治疗。为了避免医生在介入手术过程受到辐射伤害，使用介入手术机器人辅助医生完成介入手术已成为国内外研究的热点。为解决血管介入手术过程中的医生健康及手术安全问题，国内外企业、高校等机构纷纷致力于血管介入手术机器人研究，主要涉及机构设计、主从控制、力反馈、手术导航、安全策略等技术。比较成熟的机器人包括X、MagellanTM、AmigoTM、NiobeTM等。以美国CorindusVascularRobotics公司在2004年研发出的200血管介入手术机器人系统为例。该系统为远程控制系统，由医生控制台和从端操作器组成。医生控制台具有防辐射功能，其包括触摸屏和控制杆，医生通过操作触摸屏和控制杆来实现对从端操作器的控制。从端操作器能够通过三自由度的机械臂来进行位姿调节，实现导管与血管入口相对位置的调节。该机器人系统利用被动导管(常规导管)来实施血管介入手术。从端操作器利用摩擦轮驱动的方式，来完成对常规导管的夹持，并能够实现直线运动和旋转运动两个自由度的控制。同时，该机器人系统为开放式设置，医生能够根据手术的操作需要来选择不同类型的被动导管进行手术。该机器人系统能够完成对经皮冠状动脉介入治疗导管的控制，同时能够实现对支架和球囊导管的推送。在通过临床实验验证后，其完成了美国食品药品监督管理局(FDA)注册。CorindusVascularRobotics公司一直致力于产品的改进，并将机器人系统升级为GRX系统。但该系统仍存在不足，例如机器人只能使用特殊的导管(导管头端通过电机等机构驱动，能够实现一定程度的弯曲旋转)进行手术操作，也无法操作导丝进行手术。在成熟的商业产品之外，国内外的高校在介入手术机器人这一领域也进行了相关研究。最新的相关研究包括：中国科学院深圳先进技术研究院王磊研究员团队在2018年设计了一种新型血管介入手术机器人系统，该机器人系统能够利用直线推动装置和旋转驱动装置来实现手术过程中导管的推送和旋转；同时，该团队提出了一种用于心血管通路间隙补偿的自适应系统，该自适应系统由神经模糊模块组成，模块能够根据误差力控制模型中计算的接触力和运动信号来对血管通路间隙进行预测，通过血管模型实验验证了该方法的可行性，其能够有效减少心血管通路中的侧隙。上海交通大学王坤东副教授等人于2018年研制出了一种血管介入手术机器人，该血管介入手术机器人由四个机械手组成，用来模拟医生和助手共四个手的操作，机械手设置在横梁上，并通过绳索驱动来控制，每个机械手有三个自由度，可实现推送、旋转和夹持，机器人通过控制面板的操作摇杆能够实现对机械手的控制，然而该血管介入手术机器人由于控制面板采用操作摇杆来实现控制，缺乏手术操作力反馈功能。具体地，现有技术中的介入手术机器人仍存在以下问题：(1)目前的主端控制器装置本身在旋转检测上存在缺陷：通过操作杆操作，导致医生在进行导管或导丝旋转操作过程中无法进行一次性大幅度旋转操作，这个弊端直接限制医生自由发挥自身的手术操作技巧。(2)目前的主端控制器只能实现线性的力反馈，无法实现对扭矩的反馈，而医生在操作导管或导丝时扭矩也是其操作的安全判断重要依据。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种介入手术机器人的主端操作装置，能够实现手术机器人实际应用时将医生旋转导管或导丝的操作传递给手术室内的介入手术机器人，同时将介入手术机器人操作时产生的扭矩反馈给医生。本技术的技术方案为：一种介入手术机器人的主端操作装置，包括：旋转检测机构和扭矩反馈机构，旋转检测机构包括：前固定板、前导向管、夹持件、后导向管、光电传感器、滚珠轴承A、光电码盘、底座、滚珠轴承B和后固定板；扭矩反馈机构包括：齿轮A、磁粉制动器、滚珠轴承C、齿轮B、联轴器、齿轮C、齿轮D和转轴；所述主端操作装置的整体连接关系为：前固定板和后固定板相对固定安装在底座上，令前固定板所在端为前端，后固定板所在端为后端，前固定板和后固定板上分别开设通孔，两个通孔同轴；前导向管一端固定在夹持件一端，另一端用于固定导管或导丝；后导向管两端分别通过滚珠轴承A(1-6)和滚珠轴承B同轴固定支撑在前固定板和后固定板上的通孔内，其两端分别伸出前固定板和后固定板上的通孔与夹持件和光电码盘同轴固定，光电传感器固定在后固定板上，光电码盘能够在光电传感器的感应槽中转动，光电传感器用于检测光电码盘转动产生的脉冲信号；齿轮A同轴套装并固定在后导向管上，磁粉制动器通过固定杆固定在前固定板前端，固定杆另一端与位于前固定板后端的联轴器同轴固定，齿轮B同轴固定在联轴器上；齿轮D同轴固定在齿轮C的一端，齿轮C同轴固定在转轴上，转轴两端分别通过滚珠轴承C和滚珠轴承D固定支撑在前固定板和后固定板上；装配后使齿轮B与齿轮C啮合，齿轮D与齿轮A啮合。优选地，所述夹持件上设置轴向通孔，前导向管和后导向管设置在夹持件通孔的轴向两端，并分别通过螺丝沿夹持件通孔两端的径向对夹持件和前导向管及夹持件和后导向管进行加固。优选地，所述滚珠轴承A和滚珠轴承B分别与前固定板和后固定板上的通孔过盈配合实现固定。优选地，所述齿轮D和齿轮C连接处通过螺丝沿二者径向加固。优选地，所述齿轮C和转轴连接处通过螺丝沿二者径向加固。优选地，两个所述主端操作装置同轴设置，一个所述主端操作装置用于固定导管，另一个所述主端操作装置用于固定导丝，且导丝同轴穿过导管。有益效果：(1)本技术能够实现介入手术机器人实际应用时将医生旋转导管或导丝的操作传递给手术室内的介入手术机器人，同时将介入手术机器人操作时产生的扭矩反馈给医生，提升远程操作介入机器人进行手术的安全性。附图说明图1为本技术主端操作装置的整体结构示意图。图2为图1的三视图，(a)主视图，(b)左视图，(c)俯视图。图3为图1中旋转检测机构的爆炸图。图4为图1中扭矩反馈机构的爆炸图。其中，1、旋转检测机构，2、扭矩反馈机构；1-1、前固定板，1-2、前导向管，1-3、夹持件，1-4、后导向管，1-5、光电传感器，1-6、滚珠轴承A，1-7、齿轮A，1-8、光电码盘，1-9、底座，1-10、滚珠轴承B，1-11、后固定板；2-1、磁粉制动器，2-2、滚珠轴承C，2-3、齿轮B，2-4、联轴器，2-5、齿轮C，2-6、齿轮D，2-7、转轴。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。本实施例提供了一种介入手术机器人的主端操作装置，能够实现介入手术机器人实际应用时将医生旋转导管或导丝的操作传递给手术室内的介入手术机器人，同时将介入手术机器人操作时产生的扭矩反馈给医生。如图1-4所示，用于控制导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介入手术机器人的主端操作装置，其特征在于，包括：旋转检测机构和扭矩反馈机构，旋转检测机构包括：前固定板(1-1)、前导向管(1-2)、夹持件(1-3)、后导向管(1-4)、光电传感器(1-5)、滚珠轴承A(1-6)、光电码盘(1-8)、底座(1-9)、滚珠轴承B(1-10)和后固定板(1-11)；扭矩反馈机构包括：齿轮A(1-7)、磁粉制动器(2-1)、滚珠轴承C(2-2)、齿轮B(2-3)、联轴器(2-4)、齿轮C(2-5)、齿轮D(2-6)和转轴(2-7)；/n所述主端操作装置的整体连接关系为：前固定板(1-1)和后固定板(1-11)相对固定安装在底座(1-9)上，令前固定板(1-1)所在端为前端，后固定板(1-11)所在端为后端，前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上分别开设通孔，两个通孔同轴；前导向管(1-2)一端固定在夹持件(1-3)一端，另一端用于固定导管或导丝；后导向管(1-4)两端分别通过滚珠轴承A(1-6)和滚珠轴承B(1-10)同轴固定支撑在前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上的通孔内，其两端分别伸出前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上的通孔与夹持件(1-3)和光电码盘(1-8)同轴固定，光电传感器(1-5)固定在后固定板(1-11)上，光电码盘(1-8)能够在光电传感器(1-5)的感应槽中转动，光电传感器(1-5)用于检测光电码盘(1-8)转动产生的脉冲信号；/n齿轮A(1-7)同轴套装并固定在后导向管(1-4)上，磁粉制动器(2-1)通过固定杆固定在前固定板(1-1)前端，固定杆另一端与位于前固定板(1-1)后端的联轴器(2-4)同轴固定，齿轮B(2-3)同轴固定在联轴器(2-4)上；齿轮D(2-6)同轴固定在齿轮C(2-5)的一端，齿轮C(2-5)同轴固定在转轴(2-7)上，转轴(2-7)两端分别通过滚珠轴承C(2-2)和滚珠轴承D固定支撑在前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上；装配后使齿轮B(2-3)与齿轮C(2-5)啮合，齿轮D(2-6)与齿轮A(1-7)啮合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种介入手术机器人的主端操作装置，其特征在于，包括：旋转检测机构和扭矩反馈机构，旋转检测机构包括：前固定板(1-1)、前导向管(1-2)、夹持件(1-3)、后导向管(1-4)、光电传感器(1-5)、滚珠轴承A(1-6)、光电码盘(1-8)、底座(1-9)、滚珠轴承B(1-10)和后固定板(1-11)；扭矩反馈机构包括：齿轮A(1-7)、磁粉制动器(2-1)、滚珠轴承C(2-2)、齿轮B(2-3)、联轴器(2-4)、齿轮C(2-5)、齿轮D(2-6)和转轴(2-7)；
所述主端操作装置的整体连接关系为：前固定板(1-1)和后固定板(1-11)相对固定安装在底座(1-9)上，令前固定板(1-1)所在端为前端，后固定板(1-11)所在端为后端，前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上分别开设通孔，两个通孔同轴；前导向管(1-2)一端固定在夹持件(1-3)一端，另一端用于固定导管或导丝；后导向管(1-4)两端分别通过滚珠轴承A(1-6)和滚珠轴承B(1-10)同轴固定支撑在前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上的通孔内，其两端分别伸出前固定板(1-1)和后固定板(1-11)上的通孔与夹持件(1-3)和光电码盘(1-8)同轴固定，光电传感器(1-5)固定在后固定板(1-11)上，光电码盘(1-8)能够在光电传感器(1-5)的感应槽中转动，光电传感器(1-5)用于检测光电码盘(1-8)转动产生的脉冲信号；
齿轮A(1-7)同轴套装并固定在后导向管(1-4)上，磁粉制动器(2-1)通过固定杆固定在前固定板(1-1)前端，固定杆另一端与位于前固定板(1-1)后端的联轴器(2-4)同...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭书祥，杨程，郭阳鸣，包贤强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11