用于微创手术的同心管机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于微创手术的同心管机器人，可选择性地由N个单体机器人形成，其中N≥1，所述单体机器人包括机架模块和驱动模块，所述驱动模块包括旋转运动驱动模组和直线运动驱动模组，共同作用驱动同心管产生2N个自由度的变化控制。本发明专利技术的有益效果主要体现在：采用模块化设计理念，方便组装、拆卸；整体长度可依据实际针对的手术路径长度，通过改变光轴和丝杠的长度来调整，可根据具体情况装载不同的几组模块化机器人进行组合拼接；组合同心管可以完成多种位置和姿态的变化，能够很好的适应复杂路径，提高灵活性和适应性。整个驱动模块结构简单、重量轻。重量轻。重量轻。

【技术实现步骤摘要】
用于微创手术的同心管机器人


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体为一种用于微创手术的同心管机器人。

技术介绍

[0002]传统的开放式手术创伤大、病人痛苦多、术后恢复时间长，且有很大概率触发一系列的并发症。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。然而传统的微创手术器械存在体积大、自由度少、刚度大、末端灵活度低等特点，难以适用于狭窄曲折的腔道或空间的手术，且手眼不协调，医生操作难度大，学习周期长；随着科技的进步，机器人和计算机技术的引入，可以很好地解决上述问题。医疗手术机器人的微创化应运而生，机器人辅助微创手术不仅具有创伤小、病痛轻、痊愈快、术后效果好等优势，能有效地减轻医生的工作负担，提高其操作精度和准确率。
[0003]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。柔性手术机器人兼具上述的优点的同时，能够提供更好的末端灵活性和安全性，适用于更狭窄更复杂的手术区域，逐步开始广泛的应用于微创手术中，如腹腔镜、胸腔镜、喉镜等相关设备。
[0004]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进入人们是视野，同心管机器人一般由多个预先弯曲的不同直径不同刚度的弹性管互相嵌套而成，这些管通常采用形状记忆合金制成，例如镍钛合金，每个管在组装钱进行预热以形成所需要的形状，弹性管的基部可以旋转、平移以控制机器人的末端运动轨迹，控制旋转、平移量，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。
[0005]目前，有越来越多的专利开始揭示同心管机器人的技术，如中国专利技术专利《一种用于微创手术的多臂同心管机器人》（公开号：CN113081279A），该专利技术公开了一种用于微创手术的多臂同心管机器人，外形尺寸小，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；中国专利技术专利《一种用于自然腔道的同心管机器人》（公开号：CN113040917A），该专利技术公开了一种用于自然腔道的同心管手术机器人，驱动部分体积小，用一根丝杠，采用板载不同固定运动的方式，使丝杠的活动区间利用率提升，增加运动范围。
[0006]但是上述专利技术所述同心管机器人，一种是通过增加多臂实现更复杂的操作；另一种是使机器人体积结构更小，然而小的体积就必定限制了同心管的长度，使其使用场景形成局限性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于微创手术的模块化的同心管机器人，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于微创手术的同心管机器人，可选择性地由N个单体机器人形成，其中N≥1，所述单体机器人包括机架模块和驱动模块，所述驱动模块包括旋转运动驱动模组和直线运动驱动模组，共同作用驱动同心管产生2N个自由度的变化控制，所述机架模块包括两个底座支撑，其中一个所述底座支撑上垂直固定有驱动电机固定板，另一个所述底座支撑上垂直固定有机架载板，所述驱动电机固定板和机架载板通过一组光轴进行轴向方向的固定，所述驱动电机固定板上可选择地固定有连接板，所述连接板包括有卡爪边，所述卡爪边所形成的内侧周向限位面与所述机架载板的外周轮廓相匹配。
[0009]优选的，所述直线运动驱动模组包括直线运动电机，以及小齿轮传动副和丝杆，所述直线运动电机固定在所述驱动电机固定板上，所述小齿轮传动副用于传递所述直线运动电机的转动力至所述丝杆。
[0010]优选的，所述丝杠两端连接在轴承上，所述轴承镶嵌在所述驱动电机固定板和机架载板上。
[0011]优选的，所述旋转运动驱动模组包括驱动机构支架、旋转电机，以及大齿轮传动副，所述驱动机构支架与所述丝杆螺接，所述旋转电机固定在所述驱动机构支架上，所述大齿轮传动副用于传递所述旋转电机的转动力至所述同心管。
[0012]优选的，所述旋转电机和直线运动电机的设置方向与丝杆方向相同。
[0013]优选的，所述光轴为三根，其中至少有一根穿过所述底座支撑，通过紧固螺钉与所述驱动电机固定板和机架载板相固定。
[0014]优选的，所述驱动机构支架具有三个通孔，由三根光轴穿过起到导向作用。
[0015]优选的，位于所述驱动电机固定板的近侧的连接板，通过螺钉与配接的另一个单体机器人的机架载板相固定。
[0016]优选的，当具有两个单体机器人固接后，所述同心管具有长度不同的内管和外管，分别由两个单体机器人对应控制。
[0017]本专利技术的有益效果主要体现在：采用模块化设计理念，方便组装、拆卸；整体长度可依据实际针对的手术路径长度，通过改变光轴和丝杠的长度来调整，可根据具体情况装载不同的几组模块化机器人进行组合拼接；组合同心管可以完成多种位置和姿态的变化，能够很好的适应复杂路径，提高灵活性和适应性。整个驱动模块结构简单、重量轻。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例中单体机器人的结构示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例中机架模块的结构示意图。
[0020]图3是本专利技术实施例中直线运动驱动模组的结构示意图。
[0021]图4是本专利技术实施例中旋转运动驱动模组的结构示意图。
[0022]图5是本专利技术实施例中模块化同心管机器人组合体的示意图。
[0023]图6是本专利技术实施例中同心管装配体的示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0025]众所周知，同心管，一般是由一组预弯曲超弹镍钛管嵌套而成，越外层的镍钛管，刚度越大，对里层的镍钛管的运动形成约束。每根镍钛管都有2个自由度，旋转和前后移动，其姿态是由伸出去的长度及自身旋转的角度决定。同心管机器人的路径及末端位置姿态可以通过这些嵌套的镍钛管姿态组合叠加而成。
[0026]基于同心管的用于微创手术的机器人尺寸小，灵活度高，柔顺性好，特别适合狭曲空间的微创手术，极大地扩展了目前微创手术的应用领域；结构简单，整体体积小，对手术室要求低，而且成本低，可以减小病人的经济负担，让更多人享受医疗技术进步带来的好处。
[0027]本专利技术提出了一种模块化同心管机器人的构思。首先需要对病人进行术前病灶进行扫描，根据术前扫描结果进行路径规划，然后生成相应的镍钛管参数，选取合适的单体机器人，也可以进行单体机器人的组合以适应更复杂的路径，对其进行术前准备，这样可以做到对症下药，可以适应简单到复杂的多种手术，更具有针对性和灵活性。
[0028]在此构思的基础上，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同心管机器人，其特征在于，可选择性地由N个单体机器人形成，其中N≥1，所述单体机器人包括机架模块和驱动模块，所述驱动模块包括旋转运动驱动模组和直线运动驱动模组，共同作用驱动同心管产生2N个自由度的变化控制，所述机架模块包括两个底座支撑，其中一个所述底座支撑上垂直固定有驱动电机固定板，另一个所述底座支撑上垂直固定有机架载板，所述驱动电机固定板和机架载板通过一组光轴进行轴向方向的固定，所述驱动电机固定板上可选择地固定有连接板，所述连接板包括有卡爪边，所述卡爪边所形成的内侧周向限位面与所述机架载板的外周轮廓相匹配。2.根据权利要求1所述的用于微创手术的同心管机器人，其特征在于，所述直线运动驱动模组包括直线运动电机，以及小齿轮传动副和丝杆，所述直线运动电机固定在所述驱动电机固定板上，所述小齿轮传动副用于传递所述直线运动电机的转动力至所述丝杆。3.根据权利要求2所述的用于微创手术的同心管机器人，其特征在于，所述丝杠两端连接在轴承上，所述轴承镶嵌在所述驱动电机固定板和机架载板上。4.根据权利要求3所述的用于微创手术的同心管机器人，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓艺，谭宁，周婧，
申请(专利权)人：苏州艾克特斯医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：