本发明专利技术提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人，包括机架模块、单管驱动模块和柔性臂模块，所述单管驱动模块安装在所述机架模块上，所述单管驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述单管驱动模块包括悬挂载板模块、平移驱动模块和旋转驱动模块，所述平移驱动模块和旋转驱动模块分别安装在所述悬挂载板模块上，所述悬挂载板模块安装在所述机架模块上，所述柔性臂模块固定在所述悬挂载板模块上，所述旋转驱动模块与所述柔性臂模块连接。本发明专利技术的有益效果是：外形尺寸小，并克服了传统同心管机器人各臂之间运动相互限制的缺陷，手术实施精度较高、对复杂手术任务的适应性更强。对复杂手术任务的适应性更强。对复杂手术任务的适应性更强。
【技术实现步骤摘要】
一种用于微创手术的多臂同心管机器人
[0001]本专利技术涉及医疗器械，尤其涉及一种用于微创手术的多臂同心管机器人。
技术介绍
[0002]随着医疗相关领域技术的迅猛发展，手术微创化成为外科临床手术中的重要发展阶段，手术机器人越来越多地应用于人体腔道和脏器的微创手术中。传统的手术机器人多为刚性结构，体型较大且不能跟踪非线性病灶位置，在与身体腔脏器官、血管、敏感组织接触时，容易造成损伤。与传统刚性手术器械和手术机器人相比较，柔性手术机器人因其具有体型紧凑、灵活柔顺且能主动控制等特性，越来越多地应用于微创手术中。同心管机器人是柔性手术机器人中的典型代表。
[0003]同心管机器人一般由一组预弯曲的超弹性合金同心管相互嵌套而成，每一个同心管都具有平移和旋转两个自由度。因平移和旋转量的不同，相互嵌套在一起的同心管可以形成不同的恒曲率曲线段，并且内部中空可以引导手术器具。同心管机器人可以完成腔脏器官中三维曲线的跟踪任务，并且具有主动控制和一定的变形能力。
[0004]但是，传统的同心管机器人各臂之间运动相互限制，手术实施精度较低。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人。
[0006]本专利技术提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人，包括机架模块、单管驱动模块和柔性臂模块，所述单管驱动模块安装在所述机架模块上，所述单管驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述单管驱动模块包括悬挂载板模块、平移驱动模块和旋转驱动模块，所述平移驱动模块和旋转驱动模块分别安装在所述悬挂载板模块上，所述悬挂载板模块安装在所述机架模块上，所述柔性臂模块固定在所述悬挂载板模块上，所述旋转驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述平移驱动模块驱动所述悬挂载板模块在所述机架模块上进行前后平移运动，所述柔性臂模块跟随所述悬挂载板模块进行同步的前后平移运动，所述旋转驱动模块驱动所述柔性臂模块进行旋转运动，不同的所述悬挂载板模块的前后平移运动相互独立，不相干涉。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述柔性臂模块是由至少两根超弹性合金同心管嵌套组成的机械臂，末端用于安装手术实施器具，所述超弹性合金同心管的后端固定在所述悬挂载板模块上，所述超弹性合金同心管与所述悬挂载板模块一一对应，不同的所述超弹性合金同心管对应安装在不同的悬挂载板模块上，每个所述悬挂载板模块安装一个平移驱动模块、旋转驱动模块，不同的所述超弹性合金同心管由不同的平移驱动模块、旋转驱动模块驱动。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述超弹性合金同心管由超弹性合金制成，并且进行了预先弯曲，长度从最外管到最内管依次变长，刚度从最外管到最内管依次减小。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，单个所述柔性臂模块含有若干根所述超弹性合金同心管，分别为相互嵌套的同心管外管、若干同心管中管和同心管内管，所述柔性臂模块的形状由各相互嵌套的同心管组相互配合决定，根据每根同心管伸出长度的不同，柔性臂可以表现为任意形状的分段的常曲率弧线。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述旋转驱动模块包括旋转驱动伺服电机和一组用于传递电机扭矩的减速齿轮组，所述减速齿轮组通过轴和轴承安装在所述悬挂载板模块上，所述减速齿轮组的输入端与所述旋转驱动伺服电机连接，所述减速齿轮组的输出端与所述超弹性合金同心管连接。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述减速齿轮为先减速后增速的多级减速齿轮传动机构。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述机架模块包括后支撑板，底板，前支撑板，丝杠和光轴，所述前支撑板和后支撑板分别固定安装在所述底板上，所述丝杠、光轴固定于所述前支撑板和后支撑板之间，所述光轴、丝杠和底板相互平行，且都垂直于后支撑板和前支撑板，所述丝杠通过丝杠螺母与所述挂载板模块连接，所述光轴与所述挂载板模块构成移动副，所述丝杠用于驱动所述悬挂载板模块的前后运动，所述光轴用于引导所述悬挂载板模块的前后运动。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，将所述前支撑板和后支撑板之间的圆形投影区域等分为互不重叠的若干扇形，每个扇形区域安装有丝杠、光轴和一组悬挂载板模块，且所述悬挂载板模块至少有3个，每个悬挂载板模块上均安装有平移驱动模块和旋转驱动模块。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述柔性臂模块分别安装在不同扇形区域的悬挂载板模块上，任意两个柔性臂模块之间的直线运动相互独立，可以实现多个臂独立平移与旋转，并按特定轨迹精确到达空间中的点。。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述多臂同心管机器人还包括电机驱动器、驱动器控制板和控制系统，所述控制系统与所述驱动器控制板连接，所述驱动器控制板与所述电机驱动器连接，所述电机驱动器分别与所述平移驱动模块和所述旋转驱动模块上的电机连接。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述悬挂载板模块均设有同心管薄壁固定座、直线轴承、限位开关、限位开关固定座、平移驱动伺服电机槽口和安装孔、旋转驱动伺服电机槽口和安装孔、轴承槽口、同心管通过孔和固定爪安装孔；所述超弹性合金同心管穿过载板与传动结构固连，并通过固定爪进行固定，所述直线轴承安装在所述光轴上，所述限位开关安装在所述限位开关固定座上，所述限位开关限制所述悬挂载板模块的安全运动范围。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述平移驱动模块安装于所述悬挂载板模块上，所述平移驱动模块包括直线驱动伺服电机、主动同步轮、同步带、从动同步轮、丝杆螺母、轴承和孔用卡簧，所述平移驱动伺服电机的输出端与所述主动同步轮连接，所述主动同步轮、同步带、从动同步轮构成带传动机构，所述孔用卡簧将所述轴承固定安装于所述悬挂载板模块的轴承槽口上，所述从动同步轮的凸台与所述轴承配合安装，所述从动同步轮与所述丝杆螺母连接，所述螺母与所述丝杠配合安装，所述平移驱动伺服电机安装在所述平移驱动伺服电机安装孔上。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的多臂同心管机器人，外形尺寸小，并克服了传
统同心管机器人各臂之间运动相互限制的缺陷，手术实施精度较高、对复杂手术任务的适应性更强。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的一个实施例中多臂同心管机器人的结构图。
[0020]图2是本专利技术的一个实施例中机架模块的三维结构示意图。
[0021]图3是本专利技术的一个实施例中柔性臂模块达到最大伸长状态的示意图。
[0022]图4是本专利技术的一个实施例中平移驱动模块的三维结构示意图。
[0023]图5是本专利技术的一个实施例中旋转驱动模块的三维结构示意图。
[0024]图6是本专利技术的一个实施例中悬挂载板模块的三维结构示意图。
[0025]图7是本专利技术的一个实施例中单管驱动模块的三维结构示意图。
[0026]图8是本专利技术的一个实施例中多臂同心管机器人的系统示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0028]本专利技术提供一种用于微创手术的多臂同本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于微创手术的多臂同心管机器人，其特征在于：包括机架模块、单管驱动模块和柔性臂模块，所述单管驱动模块安装在所述机架模块上，所述单管驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述单管驱动模块包括悬挂载板模块、平移驱动模块和旋转驱动模块，所述平移驱动模块和旋转驱动模块分别安装在所述悬挂载板模块上，所述悬挂载板模块安装在所述机架模块上，所述柔性臂模块固定在所述悬挂载板模块上，所述旋转驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述平移驱动模块驱动所述悬挂载板模块在所述机架模块上进行前后平移运动，所述柔性臂模块跟随所述悬挂载板模块进行同步的前后平移运动，所述旋转驱动模块驱动所述柔性臂模块进行旋转运动，不同的所述悬挂载板模块的前后平移运动相互独立，不相干涉。2.根据权利要求1所述的用于微创手术的多臂同心管机器人，其特征在于：所述柔性臂模块是由至少两根超弹性合金同心管嵌套组成的机械臂，末端用于安装手术实施器具，所述超弹性合金同心管的后端固定在所述悬挂载板模块上，所述超弹性合金同心管与所述悬挂载板模块一一对应，不同的所述超弹性合金同心管对应安装在不同的悬挂载板模块上，每个所述悬挂载板模块安装一个平移驱动模块、旋转驱动模块，不同的所述超弹性合金同心管由不同的平移驱动模块、旋转驱动模块驱动。3.根据权利要求2所述的用于微创手术的多臂同心管机器人，其特征在于：所述超弹性合金同心管由超弹性合金制成，并且进行了预先弯曲，长度从最外管到最内管依次变长，刚度从最外管到最内管依次减小。4.根据权利要求2所述的用于微创手术的多臂同心管机器人，其特征在于：单个所述柔性臂模块含有若干根所述超弹性合金同心管，分别为相互嵌套的同心管外管、若干同心管中管和同心管内管，所述柔性臂模块的形状由各相互嵌套的同心管组相互配合决定。5.根据权利要求2所述的用于微创手术的多臂同心管机...
【专利技术属性】
技术研发人员：王焦乐，邓紫龙，宋霜，金朝喆，孟庆虎，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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