一种用于自然腔道的同心管手术机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种用于自然腔道的同心管手术机器人，包括丝杠，丝杠依次穿过第一载板、第二载板后其前端与第三载板固定连接，第一载板与外部框架固定，第二载板及第三载板与设置在外部框架的导向件滑动连接，第一载板的前侧面设有与丝杠连接的第一驱动机构，第二载板的前、后侧面分别设有第二驱动机构及第三驱动机构，第二驱动机构与丝杠连接，第三驱动机构与内管连接，第三载板设有与外管连接的第四驱动机构，内管穿过外管并伸出至外管外部，本发明专利技术的机器人体积小。的机器人体积小。的机器人体积小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自然腔道的同心管手术机器人


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种用于自然腔道的同心管手术机器人。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]随着医疗技术迅猛发展，手术微创化成为外科临床手术中的重要发展阶段。它一种创伤小，疼痛小，恢复快的手术方法，越来越得到病人和医护人员的青睐。手术微创化的目的是以极小的伤口仍能达到传统手术的水准与品质，减小伤口的大小，可以缓解患者痛楚，并加速术后复原。并且随着材料学、传感器、计算机技术以及机器人控制理论等新兴产业的迅速发展，更加稳定、精确以及操作性能全面的医疗机器人成为微创手术发展的必然趋势。
[0004]传统的刚性手术机器人具有体积较大且较为坚硬的缺点,在与身体内重要的器官、组织和血管相接触接触时，容易造成损伤。
[0005]与传统的刚性手术机器人和手术器械相比较,柔性手术机器人具有灵活和紧凑的优点,因此开始广泛应用在微创手术中。在这些柔性手术机器人中,同心管机器人作为一种新型的微创手术机器人逐渐引起了国内外研究人员的注意。
[0006]同心管机器人一般由一系列直径不同的预弯曲的管套在一起所组成。每一个组成管都有两个自由度,可以前后伸缩和旋转。同心管机器人具有可以沿着身体中三维曲线导航的能力并且同心管机器人可以将手术器械通过管的空腔固定在管的前端，手术师可以在另一
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端操纵手术器械。与传统的直的刚性手术器械相比较,这种柔性机器人具有实时改变形状的能力,所以可以避免与身体内重要的器官、组织和血管相接触。除此之外,同心管机器人与线驱动柔性机器人以及导管机器人不同的地方是,同心管柔性机器人还具有将在末端施加的力传递到前段的手术器械处的能力，并且其操作臂体积相对其他柔性机器人来说更小，可以进入更加狭窄的腔道中。这些优点使同心管柔性机器人在微创手术领域有着独特的优势。同心管柔性机器人已经被提出可应用于心内手术,泌尿手术和神经外科手术。
[0007]目前公开了专利CN107753109A，名称为“同心管机器人装置及其控制方法”，用于自然腔道内窥镜手术。专利技术人发现，由于此专利采用多臂设计且驱动采用线性串接的方式，导致驱动部分体积偏大，且多臂串联排布导致靠后的同心管长度较长，影响同心管传动精度。同时受限于多臂机构活动板的设计，此专利同心管操作臂的运动范围较小。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种用于自然腔道的同心管手术机器人，驱动部分体积小，成本低。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种用于自然腔道的同心管手术机器人，包括丝杠，丝杠
依次穿过第一载板、第二载板后其前端与第三载板固定连接，第一载板与外部框架固定，第二载板及第三载板与设置在外部框架的导向件滑动连接，第一载板的前侧面设有与丝杠连接的第一驱动机构，第二载板的前、后侧面分别设有第二驱动机构及第三驱动机构，第二驱动机构与丝杠连接，第三驱动机构与内管连接，第三载板设有与外管连接的第四驱动机构，内管穿过外管并伸出至外管外部。
[0011]进一步的，所述第一驱动机构包括固定在第一载板的第一驱动件，所述第一驱动件通过第一传动机构与第一丝杠螺母连接，所述第一丝杠螺母与丝杠螺纹连接。
[0012]进一步的，所述第二驱动机构包括固定在第二载板顶部的第二驱动件，所述第二驱动件通过位于第二载板前侧的第二传动机构与第二丝杠螺母连接，第二丝杠螺母与丝杠螺纹连接。
[0013]进一步的，所述第三驱动机构包括固定在第二载板底部的第三驱动件，所述第三驱动件通过位于第二载板后侧的第三传动机构与内管连接。
[0014]进一步的，所述第四驱动机构包括固定在第三载板底部的第四驱动件，所述第四驱动件通过位于第三载板前侧的第四传动机构与外管连接。
[0015]进一步的，所述外部框架的固定有鞘管，所述外管穿过鞘管并伸出至鞘管外部。
[0016]进一步的，所述外管和内管均为预弯曲的超弹性管。
[0017]进一步的，所述外管和内管采用不锈钢或镍钛记忆合金材质制成。
[0018]进一步的，所述导向件采用固定在外部框架的光杆和导轨，所述第二载板、第三载板与光杆和导轨滑动连接。
[0019]进一步的，所述光杆穿过第一载板、第二载板及第三载板，光杆两端与外部框架固定连接，所述第二载板及第三载板底面和两侧面均设有滑块，所述滑块与设置在外部框架的导轨滑动连接。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]1.本专利技术的同心管手术机器人，第二驱动机构和第三驱动机构设置在第二载板的前后侧面，采用双面布置，使得需要的第二载板的设计体积大大减小，进而达到了减小整个同心管机器人驱动部分体积的目的，体积相对于现有同心管机器人装置减小了大约一半。
[0022]2.本专利技术的同心管手术机器人，通过丝杠和第一驱动机构带动外管和内管整体做直线运动，通过第二驱动机构使得内管能够单独做直线运动，已达到外管相对静止，外管和内管做相对线性运动的目的，且共用一根丝杠，处于同一轴线上，三块载板块下部由一根光杆串联，两边与底部都装有直线导轨限制轨迹，在将结构尽量简化的同时，由于结构组合的更加紧凑与体积缩小，使得直线传动更加稳定。
[0023]3.本专利技术的同心管手术机器人，只有一根丝杠，采用载板不同固定运动的方式，使得丝杠的活动区间利用率提升，增加了运动范围。
[0024]4.本专利技术的同心管手术机器人，相较于多臂串联排布的方式，驱动部分长度更小，改善了同心管的受力情况，提高了同心管的传动精度。
附图说明
[0025]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0026]图1为本专利技术实施例1整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例1驱动系统结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例1第一载板与第一驱动机构装配示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例1第二载板与第二驱动机构装配示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例1第二载板与第三驱动机构装配示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例1第三载板与第四驱动机构装配示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例1同心管装配示意图；
[0033]其中，1.前固定板，2.后固定板，3.角钢，4.丝杠，5.第一载板，6.第二载板，7.第三载板，8.光杆，9.导轨，10.第一电机，11.第一丝杠螺母，12.第一主动带轮，13.第一从动带轮，14.第一同步带，15.第二电机，16.第二主动带轮， 17.第二从动带轮，18.第二同步带，19.第二丝杠螺母，20.第三电机，21.第三主动带轮，22.第三从动带轮，23.第三同步带，24.内管，25.第四电机，26.第四主动带轮，27.第四从动带轮，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于自然腔道的同心管手术机器人，其特征在于，包括丝杠，丝杠依次穿过第一载板、第二载板后其前端与第三载板固定连接，第一载板与外部框架固定，第二载板及第三载板与设置在外部框架的导向件滑动连接，第一载板的前侧面设有与丝杠连接的第一驱动机构，第二载板的前、后侧面分别设有第二驱动机构及第三驱动机构，第二驱动机构与丝杠连接，第三驱动机构与内管连接，第三载板设有与外管连接的第四驱动机构，内管穿过外管并伸出至外管外部。2.如权利要求1所述的一种用于自然腔道的同心管手术机器人，其特征在于，所述第一驱动机构包括固定在第一载板的第一驱动件，所述第一驱动件通过第一传动机构与第一丝杠螺母连接，所述第一丝杠螺母与丝杠螺纹连接。3.如权利要求1所述的一种用于自然腔道的同心管手术机器人，其特征在于，所述第二驱动机构包括固定在第二载板顶部的第二驱动件，所述第二驱动件通过位于第二载板前侧的第二传动机构与第二丝杠螺母连接，第二丝杠螺母与丝杠螺纹连接。4.如权利要求1所述的一种用于自然腔道的同心管手术机器人，其特征在于，所述第三驱动机构包括固定在第二载板底部的第三驱动件，所述第三驱动件通过位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜付鑫，张钢，先泽文，陈子霄，王鸿辉，宋锐，李贻斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：