本发明专利技术涉及一种臂式机器人眼底穿刺注射系统，注射机构安装在姿态调整机构上，姿态调整机构安装在位置调整机构上；位置调整机构由竖向升降调节组件、水平移动调节组件组成，姿态调整机构由水平旋转调节组件、倾斜角度调节组件组成，注射机构由注射组件、进给组件组成。采用并联的结构方式实现机械臂末端注射器的微小位移，提高注射器的定位精度，设计姿态调整机构，并缩短姿态调整机构和注射机构的距离，且缩小姿态调整机构的大小，解决注射器姿态调整过程转动角度控制困难的问题；通过结构保证注射过程中远心不动点处的稳定性，减少对眼睛伤害。眼睛伤害。眼睛伤害。
【技术实现步骤摘要】
一种臂式机器人眼底穿刺注射系统及其工作方法
[0001]本专利技术涉及一种臂式机器人眼底穿刺注射系统及其工作方法，属于眼底穿刺注射系统设计领域。
技术介绍
[0002]由于当代人的不良用眼卫生习惯导致各种眼部疾病的发生率逐年上升。这其中眼底疾病对视力的危害尤其严重。常见的眼底疾病有湿性黄斑变性，黄斑水肿等，在眼底病变的治疗过程中，静脉注射、皮下注射、口服药物等传统的给药方法都不能达到理想的治疗效果。现在治疗的过程中多采用将药物注射到眼底病变位置的方式。由于注射过程需要医生长时间的进行操作，对医生操作的稳定性有着很高的要求。医生的手部的自然抖动，医生长时间操刀劳累导致的操作不当都会影响到注射的效果。
[0003]现有的眼底穿刺注射系统虽然可以帮助医生完成眼底穿刺注射的任务，但对注射器进行位置定位时，结构上往往采用串联装置，这会导致误差积累，注射器定位精度低的问题。控制上采用开环控制的方式，无法对注射器位姿进行实时补偿，导致定位精度较差。如专利申请号ZL202110567855.2公开了一种眼底穿刺注射机器人系统，通过类似臂式机器人的结构来调整注射器的位置，使用末端装置调整注射器的姿态的同时实现进给运动。专利申请号ZL202110063385.6公开的一种用于人眼视网膜下注射的机器人远程定点控制方法，采用串联装置实现注射机构位姿的调整，采用开环控制调整机构位姿。然而，这些方法存在一些缺点：（1）采用串联装置对注射器进行最终位置的定位，误差容易积累，注射器的重复定位精度低。（2）采用开环控制的方式实现注射装置位姿的控制，缺少对注射器位姿和调整速度的实时补偿，注射器的控制精度低，调整过程不稳定，对眼睛伤害较大。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种臂式机器人眼底穿刺注射系统及其工作方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种臂式机器人眼底穿刺注射系统，包括位置调整机构、姿态调整机构、注射机构；所述注射机构安装在姿态调整机构上，所述姿态调整机构安装在位置调整机构上；所述位置调整机构由竖向升降调节组件、水平移动调节组件组成，所述姿态调整机构由水平旋转调节组件、倾斜角度调节组件组成，所述注射机构由注射组件、进给组件组成。
[0006]优选的，所述竖向升降调节组件包括水平支撑件，水平支撑件的两端部均连接有竖向滚珠丝杠副，用以驱动水平支撑件竖向升降，所述水平移动调节组件包括活动滑块，活动滑块与水平支撑件之间连接有水平滚珠丝杠副，用以驱动活动滑块在水平支撑件上水平移动。
[0007]优选的，所述姿态调整机构包括安装在位置调整机构的最终执行端的活动滑块上的旋转支架，水平旋转调节组件为设置在旋转支架与活动滑块之间的锥齿轮传动副，倾斜
角度调节组件包括铰接在旋转支架上的连接支架，连接支架与旋转支架之间设置有双摇杆机构，用以驱动连接支架绕其铰接点摆动调节角度。
[0008]优选的，所述注射组件安装在进给组件上，进给组件包括安装在姿态调整机构的最终执行端的连接支架上的进给支架，进给支架与连接支架之间设置有第一曲柄滑块机构，用以驱动进给支架进给运动；注射组件包括安装在进给支架上的注射器，注射器的推拉柄端与进给支架之间设置有第二曲柄滑块机构，用以推动注射器的推拉柄实现注射。
[0009]优选的，所述竖向滚珠丝杠副均包括支架，支架上均安装有竖向滚珠丝杠，竖向滚珠丝杠均经联轴器连接步进电机，所述水平支撑件的端部均固连在同端侧竖向滚珠丝杠的丝杠螺母上。
[0010]优选的，所述水平滚珠丝杠副包括安装在水平支撑件上的水平滚珠丝杠，活动滑块与水平滚珠丝杠螺接，活动滑块与水平支撑件之间设置滑块滑轨移动副。
[0011]优选的，所述锥齿轮传动副包括电机支架，电机支架固连活动滑块，旋转支架经竖轴安装在电机支架上进行水平转动，竖轴端部固连有第一锥齿轮，电机支架上的步进电机的输出轴上固连有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合传动，第二锥齿轮与第一锥齿轮的旋转轴相互垂直且处于同一平面。
[0012]优选的，所述双摇杆机构包括安装在旋转支架上的步进电机，步进电机的输出轴上固连有蜗杆，蜗杆与安装在旋转支架上的蜗轮啮合传动，蜗轮的转轴上固定连接有摇杆，摇杆另一端铰接有连杆，连杆另一端铰接有滑块，滑块与连接支架上的滑轨滑动配合。
[0013]优选的，述第一曲柄滑块机构包括安装在连接支架上的步进电机，步进电机的输出轴朝下并固连有第一曲柄，第一曲柄的另一端固定有销轴，销轴嵌入连接支架内部的第一滑块端部的第一槽条中，第一滑块的另一端固定有推杆，推杆往上穿过连接支架的第二槽条后与进给支架固连，进给支架与连接支架之间设置滑块滑轨移动副；所述第二曲柄滑块机构包括安装在进给支架上的步进电机，步进电机的输出轴上固定有第二曲柄，第二曲柄的另一端铰接有第二连杆，第二连杆的另一端铰接有注射推块，注射推块与进给支架之间设置滑块滑轨移动副，进给支架上设置有用以注射器的针筒凸缘自上往下嵌入的卡槽，卡槽位于注射推块前方。
[0014]一种臂式机器人眼底穿刺注射系统的工作方法，按以下步骤进行：（1）操作臂式机器人使注射器对穿刺目标区域进行粗略定位，即进行注射机构的竖向位置调整、水平位置调整；（2）锁定注射位置后，进给组件进给，进给运动使注射针刺穿眼部目标区域；（3）注射针刺穿目标区域进入眼球后开始位姿补偿，具体为倾斜角度调节组件通过双摇杆机构微调角度，利用蜗轮蜗杆的自锁特性保证了姿态调整过程的稳定性，通过水平旋转调节组件的锥齿轮传动微调水平角度，来调整眼球内注射针的姿态，使注射针到达病变位置；（4）注射组件推动药物进行注射；（5）在完成药物注射后，姿态调整机构将姿态调至初始位置，进给组件反向运动，完成退针操作。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本装置由臂式机器人实现对眼部位置的初定位。采用并联的结构方式实现机械臂末端注射器的微小位移，提高注射器的定位精度，设计姿态调整机构，并缩短姿态调整机构和注射机构的距离，且缩小姿态调整机构的大小，解决注射器姿态调整过程转动角度控制困难的问题；通过结构保证注射过程中远心不动点处的稳定性，减少对眼睛伤害。
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的构造示意图。
[0018]图2为姿态调整机构与注射机构的构造示意图。
[0019]图3为注射机构的构造示意图一。
[0020]图4为注射机构的构造示意图二。
[0021]图5为本专利技术实施例的控制系统结构图。
[0022]图6为本专利技术实施例的控制算法流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0024]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：包括位置调整机构、姿态调整机构、注射机构；所述注射机构安装在姿态调整机构上，所述姿态调整机构安装在位置调整机构上；所述位置调整机构由竖向升降调节组件、水平移动调节组件组成，所述姿态调整机构由水平旋转调节组件、倾斜角度调节组件组成，所述注射机构由注射组件、进给组件组成。2.根据权利要求1所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述竖向升降调节组件包括水平支撑件，水平支撑件的两端部均连接有竖向滚珠丝杠副，用以驱动水平支撑件竖向升降，所述水平移动调节组件包括活动滑块，活动滑块与水平支撑件之间连接有水平滚珠丝杠副，用以驱动活动滑块在水平支撑件上水平移动。3.根据权利要求1所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述姿态调整机构包括安装在位置调整机构的最终执行端的活动滑块上的旋转支架，水平旋转调节组件为设置在旋转支架与活动滑块之间的锥齿轮传动副，倾斜角度调节组件包括铰接在旋转支架上的连接支架，连接支架与旋转支架之间设置有双摇杆机构，用以驱动连接支架绕其铰接点摆动调节角度。4.根据权利要求1所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述注射组件安装在进给组件上，进给组件包括安装在姿态调整机构的最终执行端的连接支架上的进给支架，进给支架与连接支架之间设置有第一曲柄滑块机构，用以驱动进给支架进给运动；注射组件包括安装在进给支架上的注射器，注射器的推拉柄端与进给支架之间设置有第二曲柄滑块机构，用以推动注射器的推拉柄实现注射。5.根据权利要求2所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述竖向滚珠丝杠副均包括支架，支架上均安装有竖向滚珠丝杠，竖向滚珠丝杠均经联轴器连接步进电机，所述水平支撑件的端部均固连在同端侧竖向滚珠丝杠的丝杠螺母上。6.根据权利要求2所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述水平滚珠丝杠副包括安装在水平支撑件上的水平滚珠丝杠，活动滑块与水平滚珠丝杠螺接，活动滑块与水平支撑件之间设置滑块滑轨移动副。7.根据权利要求3所述的臂式机器人眼底穿刺注射系统，其特征在于：所述锥齿轮传动副包括电机支架，电机支架...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑开魁，薛奎奎，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。