一种导丝阻力触觉模拟装置及介入手术机器人操控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种导丝阻力触觉模拟装置，包括模拟平台和设置在模拟平台一侧的模拟机械手，在模拟平台上设置有模拟血管，在模拟血管侧壁上设置有膨胀球囊；模拟机械手包括模拟机械臂和操作爪，在操作爪上夹持有导丝管，在导丝管端部安装有阻力探测机构，模拟机械臂驱动操作爪移动并带动导在模拟血管内游走，阻力探测机构采集导丝管与模拟血管间阻作用力情况。本发明专利技术通过设置模拟平台、模拟血管和膨胀球囊模拟手术环境，设置模拟机械手驱动导丝管在模拟血管中移动，设置阻力检测机构检测导丝管受力情况，模拟机械手在模拟训练中深度学习阻力与力矩关系，训练成熟的模拟机械手投入实操介入手术中，提高手术的稳定性。提高手术的稳定性。提高手术的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种导丝阻力触觉模拟装置及介入手术机器人操控装置


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种导丝阻力触觉模拟装置及介入手术机器人操控装置。

技术介绍

[0002]随着医学技术和科学技术的不断进步，手术机器人逐渐投入临床治疗中，通过精准控制和稳定操作，手术机器人代替医生完成手术能够降低人为操作导致的失误，有效缩短手术时间，提高手术效果。
[0003]介入手术是在医学影像设备的引导下，将特制的导管，导丝等精密器械，引入人体，对体内病态进行诊断和局部治疗的一种微创临床疗法。将手术机器人引入介入手术中，能够有效解决医生精力和操作水平影响手术效果的问题，还能避免手术辐射对医生的伤害。
[0004]而现有技术中血管介入手术大多是人工操作，且根据个人经验，手动摸索推送或旋转施力大小以使导丝管在血管中的移动的情况，很容易因施力不当造成血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故。并且现有技术中部分投入介入手术的机器人通过主端操作装置控制，主端通常采用遥杆或手柄，存在不同方面的弊端且都缺乏力反馈，医生很难感知到导丝管在血管内的移动情况，施力不当容易造成损伤。
[0005]若是能够模拟手术环境，并使手术机器人(人工智能)投入模拟手术环境中模拟手术过程，并训练得到稳定的中力反馈情况，再将训练成熟的人工智能机器(人)投入真正的手术中，将能够解决主端操控装置因无法获知力反馈导致手术不稳定的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种导丝阻力触觉模拟装置及介入手术机器人操控装置，以解决现有技术中介入手术机器人主端操控部分很难获知导丝移动过程中国的力反馈容易影响手术效果的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0008]一种导丝阻力触觉模拟装置，包括模拟平台和设置在所述模拟平台一侧的模拟机械手，在所述模拟平台上设置有模拟血管，在所述模拟血管侧壁上设置有膨胀球囊；
[0009]所述模拟机械手包括模拟机械臂和安装在所述模拟机械臂上的操作爪，所述模拟机械臂在外力作用下驱动所述操作爪动作，在所述操作爪上夹持有导丝管，在所述导丝管端部安装有阻力探测机构，所述操作爪在所述模拟机械臂的驱动下将所述导丝管送入所述模拟血管游走移动，所述阻力探测机构跟随所述导丝管在所述模拟血管内游走时采集所述导丝管与所述模拟血管内侧壁的阻力情况。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述操作爪设置为夹体形式，所述操作爪在外力驱动控制下稳定夹持所述导丝管，并带动所述导丝管移动或旋转。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述阻力探测机构包括压力探测膜片以及力矩检测
探头，所述压力探测膜片设置有多个，所有所述压力探测膜片安装在所述导丝管端部侧壁上，以检测所述导丝管在所述模拟血管移动时与所述模拟血管内壁之间的压力，所述力矩检测探头用于同步检测所述压力探测膜片检测到的压力对应的力矩情况。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述模拟平台包括柱形管，在所述柱形管上设置有限位固定件，所述模拟血管通过所述限位固定件拆装连接在所述柱形管表面；
[0013]所述限位固定件包括安装在所述模拟血管表面的粘附层，在所述粘附层两侧连接有固定端头，所述固定端头连接固定在所述柱形管上，所述模拟血管和所述粘附层分别设置为柔性材料。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，在所述柱形管外部设置有紧固包覆层，在所述紧固包覆层与所述柱形管之间铺设有填充毡；
[0015]所述柱形管表面阵列设置有网孔，所述固定端头插装在所述网孔上以便将所述模拟血管固定在所述柱形管上，所述填充毡设置在所述模拟血管两侧空隙上以模拟实际血管周围的肌肉组织，所述紧固包覆层将所述填充毡及所述模拟血管包覆固定在柱形管外周。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，所述模拟血管包括模拟主脉管和设置在所述模拟主脉管上并与所述模拟主脉管连通的模拟分支管，所述模拟分支管弯曲交错分布在所述柱形管表面，且所述模拟主脉管和所有所述模拟分支管的直径尺寸相同或不同。
[0017]作为本专利技术的一种优选方案，所述膨胀球囊包括第一膨胀球囊和第二膨胀球囊，所述第一膨胀球囊设置在所述模拟血管内侧壁上并用于模拟血管内阻塞物，所述第二膨胀球囊设置在所述模拟血管外侧壁上，且所述第二膨胀球囊挤压所述模拟血管侧壁以模拟窄道血管腔情况；
[0018]所述第一膨胀球囊和所述第二膨胀球囊的充气孔设置在所述模拟血管外侧，且所述第一膨胀球囊和所述第二膨胀球囊的膨胀或收缩受集成在球囊上的电气阀控制。
[0019]一种介入手术机器人操控装置，用于进行上述一种导丝阻力触觉模拟装置中的所述模拟机械手操控所述导丝管动作，所述操控装置包括总控机构座，在所述总控机构座内设置有集成控制单元，在所述总控机构座上设置有滑台、轴向移动触发件、径向移动触发件以及旋转触发件，在所述滑台上滑动安装有电控滑动件，所述轴向移动触发件、所述径向移动触发件和所述旋转触发件集成安装在所述电控滑动件上，所述模拟机械手连接在所述电控滑动件上；
[0020]所述电控滑动件能够在所述所述滑台平面上移动，所述轴向移动触发件、所述径向移动触发件、所述旋转触发件以及所述模拟机械手整体跟随所述电控滑动件移动，并且，所述轴向移动触发件、所述径向移动触发件、所述旋转触发件、所述电控滑动件以及所述模拟机械手均与所述总控机构座的集成控制单元电性连接并受所述集成控制单元控制；
[0021]所述轴向移动触发件用于触发所述集成控制单元输送轴向移动指令至所述电控滑动件以使所述电控滑动件带动所述轴向移动触发件、所述径向移动触发件、所述旋转触发件以及所述模拟机械手整体沿所述模拟血管延伸方向移动，从而将所述导丝管推送或拉出所述模拟血管；
[0022]所述径向移动触发件用于触发所述集成控制单元输送径向移动指令至所述电控滑动件以使所述电控滑动件带动所述轴向移动触发件、所述径向移动触发件、所述旋转触发件以及所述模拟机械手整体沿所述模拟血管的径向方向移动；
[0023]所述旋转触发件用于触发所述集成控制单元输送旋转控制指令至所述模拟机械手，以使所述模拟机械手带动所述导丝管旋转。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，所述模拟机械臂包括多节机械臂节段，相邻所述机械臂节段之间活动连接，且所述操作爪和端部的所述机械臂节段之间以及相邻所述机械臂节段之间能够相对移动动作又能够作为整体移动动作，且所述操作爪与相邻端部的所述机械臂节段能够转动连接。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，所述轴向移动触发件设置为拨码旋钮，所述拨码旋钮的指示示数与所述模拟机械臂的进程表示的距离对应，且规定所述模拟机械臂完全展开的长度为一个大进程，对应所述拨码旋钮上一个整数间隔示数，所述模拟机械臂的一节机械臂节段展开的长度为一个小进程，对应所述拨码旋钮上一个小间隔示数；
[0026]所述径向移动触发件设置为档位拨动开关，所述拨动开关的不同档位触发所述集成控制单元控制所述电控滑动件移动与所述档位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，包括模拟平台(1)和设置在所述模拟平台(1)一侧的模拟机械手(2)，在所述模拟平台(1)上设置有模拟血管(3)，在所述模拟血管(3)侧壁上设置有膨胀球囊(4)；所述模拟机械手(2)包括模拟机械臂(21)和安装在所述模拟机械臂(21)上的操作爪(22)，所述模拟机械臂(21)在外力作用下驱动所述操作爪(22)动作，在所述操作爪(22)上夹持有导丝管(5)，在所述导丝管(5)端部安装有阻力探测机构(6)，所述操作爪(22)在所述模拟机械臂(21)的驱动下将所述导丝管(5)送入所述模拟血管(3)游走移动，所述阻力探测机构(6)跟随所述导丝管(5)在所述模拟血管(3)内游走时采集所述导丝管(5)与所述模拟血管(3)内侧壁的阻力情况。2.根据权利要求1所述的一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，所述操作爪(22)设置为夹体形式，所述操作爪(22)在外力驱动控制下稳定夹持所述导丝管(5)，并带动所述导丝管(5)移动或旋转。3.根据权利要求2所述的一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，所述阻力探测机构(6)包括压力探测膜片(61)以及力矩检测探头(62)，所述压力探测膜片(61)设置有多个，所有所述压力探测膜片(61)安装在所述导丝管(5)端部侧壁上，以检测所述导丝管(5)在所述模拟血管(3)移动时与所述模拟血管(3)内壁之间的压力，所述力矩检测探头(62)用于同步检测所述压力探测膜片(61)检测到的压力对应的力矩情况。4.根据权利要求1所述的一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，所述模拟平台(1)包括柱形管(11)，在所述柱形管(11)上设置有限位固定件(12)，所述模拟血管(3)通过所述限位固定件(12)拆装连接在所述柱形管(11)表面；所述限位固定件(12)包括安装在所述模拟血管(3)表面的粘附层(121)，在所述粘附层(121)两侧连接有固定端头(122)，所述固定端头(122)连接固定在所述柱形管(11)上，所述模拟血管(3)和所述粘附层(121)分别设置为柔性材料。5.根据权利要求4所述的一种导丝阻力触觉模拟装置及，其特征在于，在所述柱形管(11)外部设置有紧固包覆层(13)，在所述紧固包覆层(13)与所述柱形管(11)之间铺设有填充毡(14)；所述柱形管(11)表面阵列设置有网孔，所述固定端头(122)插装在所述网孔上以便将所述模拟血管(3)固定在所述柱形管(11)上，所述填充毡(14)设置在所述模拟血管(3)两侧空隙上以模拟实际血管周围的肌肉组织，所述紧固包覆层(13)将所述填充毡(14)及所述模拟血管(3)包覆固定在柱形管(11)外周。6.根据权利要求4所述的一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，所述模拟血管(3)包括模拟主脉管(31)和设置在所述模拟主脉管(31)上并与所述模拟主脉管(31)连通的模拟分支管(32)，所述模拟分支管(32)弯曲交错分布在所述柱形管(11)表面，且所述模拟主脉管(31)和所有所述模拟分支管(32)的直径尺寸相同或不同。7.根据权利要求1所述的一种导丝阻力触觉模拟装置，其特征在于，所述膨胀球囊(4)包括第一膨胀球囊(41)和第二膨胀球囊(42)，所述第一膨胀球囊(41)设置在所述模拟血管(3)内侧壁上并用于模拟血管内阻塞物，所述第二膨胀球囊(42)设置在所述模拟血管(3)外侧壁上，且所述第二膨胀球囊(42)挤压所述模拟血管(3)侧壁以模拟窄道血管腔情...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑传胜，赵煌旋，陈磊，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：