一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人制造技术

一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人，它包含无磁材料制成的基座、释电绳、驱动组件和M个折纸模块，每个所述折纸模块的横截面为六边形，折纸模块展开后为矩形纸板，矩形纸板上具有多个直线折痕，沿矩形纸板宽度方向平行设置的多个直线折痕为谷线，与谷线斜交的多个直线折痕为山线，山线分为两组，在长度方向上，两组山线交角呈120度分布，且矩形纸板上排布有六列绳孔，每列绳孔折叠后形成通道。本发明专利技术具有长度可变、质量轻、灵活性好的优点，无磁材料满足核磁兼容性。足核磁兼容性。足核磁兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人


[0001]本专利技术涉及穿刺手术机器人，具体涉及一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人。

技术介绍

[0002]核磁共振成像(MRI)对软组织具有较强的分辨力和较高的精度，MRI导航的手术机器人可以对病人体内的软组织病灶进行穿刺、取样，但手术机器人也面临核磁仪内部空间有限及高强度磁场的难题。国内外研究机构专利技术的手术机器人机构为了满足核磁兼容性，并实现较高精度的穿刺过程，这些机器人大多基于刚性结构，利用气动或者超声电机驱动的方式来完成穿刺手术，其结构往往复杂，尺寸较大，灵活度差，刚性的机械结构会加重患者的心理负担，且气动驱动存在迟滞、泄露等缺点，超声电机无法保证完全的核磁兼容。

技术实现思路

[0003]本专利技术为克服现有技术不足，提供一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人。该折纸机器人具有长度可变、质量轻、尺寸小、灵活性好等优点，并且机器人由无磁材料构成，满足核磁兼容性，传动线性程度良好。
[0004]一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人包含无磁材料制成的基座、释电绳、驱动组件和M个折纸模块，其中M≥1的整数；每个所述折纸模块的横截面为六边形，折纸模块展开后为矩形纸板，矩形纸板上具有多个直线折痕，沿矩形纸板宽度方向平行设置的多个直线折痕为谷线，与谷线斜交的多个直线折痕为山线，山线分为两组，在长度方向上，两组山线交角呈120度分布，且矩形纸板上排布有六列绳孔，每列绳孔折叠后形成通道；
[0005]M＝1时，折纸模块安装在基座上；
[0006]M＞1时，相邻两个折纸模块通过连接件串接在一起，每个折纸模块由固定在连接件上的释电绳驱动产生轴向伸缩，释电绳由布置在基座上的驱动组件控制。
[0007]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0008]折纸机器人本体均由无磁材料构成，核磁兼容性良好，不会造成图像伪影；折纸结构的长度可变，工作灵活，绳驱动使得驱动元件可放置在机器人本体之外，使得机器人本体结构紧凑，尺寸小，解决了核磁仪内部空间局限的问题。
[0009]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0010]图1为实施例的核磁兼容的穿刺手术折纸机器人的整体结构示意图；
[0011]图2为实施例中基座和释电绳布置的示意图；
[0012]图3为释电绳布线示意图；
[0013]图4为一个方向看得折纸模块和释电绳布置示意图；
[0014]图5为另一个方向看的折纸模块和释电绳布置示意图；
[0015]图6为矩形纸板的平面结构图；
[0016]图7为本专利技术布置在支架上的示意图。
具体实施方式
[0017]如图1
‑
图6所示，一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人包含无磁材料制成的基座1、释电绳2、驱动组件3和M个折纸模块4，其中M≥1的整数；
[0018]每个所述折纸模块4的横截面为六边形，折纸模块4展开后为矩形纸板，矩形纸板上具有多个直线折痕，沿矩形纸板宽度方向平行设置的多个直线折痕为谷线4
‑
1，与谷线4
‑
1斜交的多个直线折痕为山线4
‑
2，山线4
‑
2分为两组，一组山线斜向上布置，另一组山线斜向下布置，在长度方向上，两组山线交角呈120度分布，且矩形纸板上排布有六列绳孔c，每列绳孔c折叠后形成通道；
[0019]M＝1时，折纸模块4安装在基座1上；
[0020]M＞1时，相邻两个折纸模块4通过连接件5串接在一起，每个折纸模块4由固定在连接件5上的释电绳2驱动产生轴向收缩和伸长，释电绳2由布置在基座1上的驱动组件3控制。
[0021]本实施方式的折纸机器人本体均由无磁材料构成，核磁兼容性良好，不会造成图像伪影。在释电绳作用下，折纸模块4能在轴向伸缩，折纸模块4可产生对应的形状变化，从而实现折纸模块4在绳驱动下的穿刺功能，工作灵活。
[0022]所述折纸模块4的折痕为菱形图案，如图6所示，右侧为矩形纸板的单元图，b代表激光打孔的间距，单位是mm；斜虚线代表折痕的山线4
‑
2，水平虚线表示谷线4
‑
2；黑点c表示预留的直径一定直径的绳孔c，折叠后形成通道，提供驱动力的释电绳2可从中穿过，根据实际需要，谷线4
‑
1和两个山线4
‑
2三者相交点两侧的绳孔c与谷线4
‑
1的距离h为3
‑
5mm。图6中左侧预留的一段纸板，便于胶的粘连来制成折纸模块4，将设计好的矩形纸板图案通过激光切割获得，这样就得到了折痕，沿激光雕刻的折痕折叠，一方面可以降低纸板硬度使其可以手工折叠，二是保证折痕的位置准确。
[0023]沿图6所示的山线4
‑
2和谷线4
‑
1进行翻折，并聚拢，用胶将边缘的两端粘连起来，并在其顶部和底部固定的连接件5。设置顶部和底部连接件(例如塑料板)，有两个目的，一是可以在塑料板上打孔，便于驱动释电绳2穿过，其二是保护折纸模块4，由于纸板是可以被弯曲的物体，所以顶部的纸板被绳牵引的力太大时，可能会发生弯曲，从而破坏整体的结构完整性。随后将三根释电绳2垂向沿着矩形纸板的绳孔c穿过去，在顶端系成结后固定，绕过滑轮组1
‑
2另一端固定在设置于远距离放置的舵机上。
[0024]优选地，矩形纸板为道林纸，具有较高的强度和适应性能。所述释电绳2为尼龙绳。均为无磁材料，核磁兼容性良好。
[0025]进一步地，如6所示，每列绳孔中谷线4
‑
1和两条山线4
‑
2三者相交点两侧的绳孔c数量为两个，在长度方向上矩形纸板边缘与两个山线4
‑
2三者相交位置开有一个绳孔c。在长度方向上同一列排布的绳孔折纸后形成通道，如图4和图5，用于布置释电绳2以及与连接件5的固定，实现折纸模块4的伸缩和/或弯曲，完成穿刺功能。
[0026]如图2和图3所示，所述驱动组件3为M个滑轮组，M个滑轮组固定在基座1上，每个滑轮组的滑轮数量为三个，每个滑轮上绕有一根释电绳2；
[0027]M＝1时，滑轮组中的三根释电绳2分别穿过对应的通道，释电绳2的末端与连接件5相连；M＞1时，每个滑轮组上的三根释电绳2分别控制一个折纸模块4，每个滑轮组1
‑
2中的
三根释电绳2分别穿过对应的通道，释电绳2的末端与对应连接件5相连。
[0028]一个实施例中，所述滑轮组的滑轮材质为尼龙。当折纸模块4的数量为2时，基座1主要由上安装板1
‑
1、下安装板1
‑
3和支撑杆1
‑
2组成，上安装板1
‑
1、下安装板1
‑
3和支撑杆1
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2的材质均为PLA材料。上安装板1
‑
1和下安装板1
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3上分别用热熔胶粘接三个滑轮架，上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人，其特征在于：包含无磁材料制成的基座(1)、释电绳(2)、驱动组件(3)和M个折纸模块(4)，其中M≥1的整数；每个所述折纸模块(4)的横截面为六边形，折纸模块(4)展开后为矩形纸板，矩形纸板上具有多个直线折痕，沿矩形纸板宽度方向平行设置的多个直线折痕为谷线(4
‑
1)，与谷线(4
‑
1)斜交的多个直线折痕为山线(4
‑
2)，山线(4
‑
2)分为两组，在长度方向上，两组山线交角呈120度分布，且矩形纸板上排布有六列绳孔(c)，每列绳孔(c)折叠后形成通道；M＝1时，折纸模块(4)安装在基座(1)上；M＞1时，相邻两个折纸模块(4)通过连接件(5)串接在一起，每个折纸模块(4)由固定在连接件(5)上的释电绳(2)驱动产生轴向伸缩，释电绳(2)由布置在基座(1)上的驱动组件(3)控制。2.根据权利要求1所述一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人，其特征在于：每列绳孔中谷线(4
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1)和两条山线(4
‑
2)三者相交点两侧的绳孔(c)数量为两个，在长度方向上矩形纸板边缘与两个山线(4
‑
2)三者相交位置开有一个绳孔(c)。3.根据权利要求2所述一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人，其特征在于：所述矩形纸板为道林纸。4.根据权利要求1所述一种核磁兼容的穿刺手术折纸机器人，其特征在于：所述释电绳(2)为尼龙绳。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：党宇，韩建达，张静宇，陈杰，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：