一种双级自适应动力手术机械臂装置及控制方法制造方法及图纸

本申请公开了一种双级自适应动力手术机械臂装置及控制方法，包括：机械臂基座(3)，为各机械臂提供安装环境，并引出各机械臂独立的信号线(6)连接至主控工作站(7)；至少两条机械臂，设置于所述机械臂基座(3)，各条机械臂输出端上设置有对应的执行器，所述执行器用以接入介入器械，其中单条机械臂集成有多个级联的自由度关节，任一自由度关节设置有独立的动力机构，各动力机构通过信号线(6)连接至主控工作站(7)，以基于主控工作站(7)控制对应自由度的调节，实现基于相应的执行器完成所需的介入手术动作。控制机械臂完成术前机械臂的精准就位和术后机械臂的复位回收，简化手术流程缩短手术用时，提高手术效率及手术操作稳定性。提高手术效率及手术操作稳定性。提高手术效率及手术操作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种双级自适应动力手术机械臂装置及控制方法


[0001]本申请涉及医疗设备
，尤其涉及一种双级自适应动力手术机械臂装置及控制方法。

技术介绍

[0002]随着人类生活水平提高、生活和饮食习惯改变等因素，心血管疾病的发病率连年攀升，伴随计算机、影像学等技术在医学领域的广泛应用，正在为传统医学领域带来颠覆性的变革，心脏及血管介入手术是一项新兴的心脑血管等疾病诊疗手段，医生在医学影像的引导下，通过导管沿血管直接到达体内病灶位置，并进行治疗，介入手术机器人因其精准稳定安全高效等优势，逐渐开始辅助医生控制介入器械进行手术的手术方式，介入手术机器人一般由机械臂以及机械臂执行器组成，由执行器控制心血管介入器械的轴向移动、双向打弯以及周向的旋转，部分术式需要由两条机械臂和两个执行器分别控制多种介入器械进行手术，术者需要通过手动调整两条机械臂，在不发生相互干涉的情况下，将机械臂上两个执行器调整至患者穿刺点血管入路指定位置，由于机械臂执行器本身存在一定的体积，当术者手动调整两个机械臂形态时容易产生互相干涉，操作难度较高，且每开始一台手术都需要医生费力操作，手术时非常不方便，也无法形成标准化术式。
[0003]由于纯机械结构的手术机器人机械臂支架，每开始一台手术都需要术者手动调整机械臂至手术合适位置，结束手术后，都需要术者手动将机械臂收回至初始位，导致手术过程繁琐，使用时非常不方便。尤其当手术中需要用到多个机械臂进行手术时，术者需要在有限的手术空间内将两个机械臂调整至合适的血管入路位置，调整难度高且调整过程中容易发生两个机械臂之间的碰撞，造成器械损坏，引发手术安全事故。因为手术床上方的手术空间均要求保持无菌环境，机械臂需要套在无菌保护罩内进行调整，由于无菌隔离罩一般都比较薄，在手动调整机械臂的过程中容易导致无菌隔离罩破裂，污染手术环境。
[0004]传统机械臂操作方式存在以下问题：1.每台手术结束后需要术者手动将机械臂收回至初始位置，以清空手术台，为下台手术准备提供空间，手动收回效率比较低，增加手术过程繁琐程度。
[0005]2.手动调整机械臂的过程中，容易损坏无菌罩，破坏手术无菌环境。
[0006]3.当手术需要用到多条机械臂进行手术时，手动对机械臂进行大范围调整较为困难，多个机械臂之间容易产生干涉，需要术者经过专业的培训，影响手术机器人的临床应用推广。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种双级自适应动力手术机械臂装置及控制方法，用以术前完成机械臂的精准就位和术后机械臂的复位回收，简化手术流程缩短手术用时，提高手术效率。
[0008]本申请实施例提供一种双级自适应动力手术机械臂装置，包括：
机械臂基座3，为各机械臂提供安装环境，并引出各机械臂独立的信号线6连接至主控工作站7；至少两条机械臂，设置于所述机械臂基座3，各条机械臂输出端上设置有对应的执行器，所述执行器用以接入介入器械，其中单条机械臂集成有多个级联的自由度关节，任一自由度关节设置有独立的动力机构，各动力机构通过信号线6连接至主控工作站7，以基于主控工作站7控制对应自由度的调节，实现基于相应的执行器完成所需的介入手术动作。
[0009]可选的，单条机械臂集成有至少六个级联的自由度关节。
[0010]可选的，至少两条机械臂基于所述机械臂基座3具有高度差。
[0011]本申请实施例还提出一种双级自适应动力手术机械臂的控制方法，实现对前述的双级自适应动力手术机械臂装置进行控制，包括：提供终端控制器，以基于所述终端控制器输入控制指令，并确定穿刺口血管入路位置，所述控制指令包括基础手术信息；利用主控工作站7，基于输入的控制指令以及穿刺口血管入路位置，确定至少两条机械臂的一级目标位置；根据各机械臂相邻关节之间的臂长，以及，多个自由度关节转动驱动的相对关系，将一级目标位置换算成机械臂各个关节自由度转动的一级控制命令，以基于所述一级控制指令控制至少两条机械臂的头端到达一级目标位置；在控制至少两条机械臂的头端到达一级目标位置后，发出二级控制指令，解除所述至少两条机械臂各关节点的锁定状态，以使得所述至少两条机械臂在外力牵引到达二级目标位置。
[0012]可选的，还包括：提供终端控制器，基于所述终端控制器配置有人机交互界面和至少三个控制按键，其中所述人机交互界面用于输入控制指令，至少三个控制按键分别用于发出一级控制命令、二级控制指令以及复位，其中复位用以控制至少两条机械臂执行位置恢复。
[0013]可选的，控制至少两条机械臂执行位置恢复的过程中，基于至少两条机械臂的各个关节对执行器进行翻折，和/或，旋转，以使得执行位置恢复的过程中各执行器在同一时间不存在位置干涉。
[0014]本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的双级自适应动力手术机械臂的控制方法的步骤。
[0015]本申请实施例设计了具有多个自由度关节的机械臂，并控制机械臂完成术前机械臂的精准就位和术后机械臂的复位回收，简化手术流程缩短手术用时，提高手术效率及手术操作稳定性。
[0016]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0017]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通
技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本申请实施例的机械臂装置控制系统整体结构示意图；图2为本申请实施例的机械臂装置控制系统工作状态侧视图；图3为本申请实施例的机械臂装置控制系统工作状态俯视图；图4为本申请实施例的机械臂整体示意图；图5为本申请实施例的机械臂初始位置示意图；图6为本申请实施例的机械臂装置控制流程示意；图7为本申请实施例的机械臂装置关节示意。
具体实施方式
[0018]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0019]当手术需要操控多个机械臂同时进行手术时，开始手术之前需要将两个机械臂终端调整至患者血管入路上，并以合适的角度设置在穿刺口附近，由于手术环境有限，调整过程中多个机械臂之间会产生相互干涉，将多个机械臂调整至合适的形态配合进行手术，操作难度较高，术者需要经过专业的培训以及练习，且手动调整机械臂的过程中两个机械臂之间容易发生磕碰造成器械损坏。本申请实施例提供一种双级自适应动力手术机械臂装置，如图1
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图5所示，包括：机械臂基座3，为各机械臂提供安装环境，并引出各机械臂独立的信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级自适应动力手术机械臂装置，其特征在于，包括：机械臂基座(3)，为各机械臂提供安装环境，并引出各机械臂独立的信号线(6)连接至主控工作站(7)；至少两条机械臂，设置于所述机械臂基座(3)，各条机械臂输出端上设置有对应的执行器，所述执行器用以接入介入器械，其中单条机械臂集成有多个级联的自由度关节，任一自由度关节设置有独立的动力机构，各动力机构通过信号线(6)连接至主控工作站(7)，以基于主控工作站(7)控制对应自由度的调节，实现基于相应的执行器完成所需的介入手术动作。2.如权利要求1所述的双级自适应动力手术机械臂装置，其特征在于，单条机械臂集成有至少六个级联的自由度关节。3.如权利要求1所述的双级自适应动力手术机械臂装置，其特征在于，至少两条机械臂基于所述机械臂基座(3)具有高度差。4.一种双级自适应动力手术机械臂的控制方法，实现对如权利要求1
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3任一项所述的双级自适应动力手术机械臂装置进行控制，其特征在于，包括：提供终端控制器，以基于所述终端控制器输入控制指令，并确定穿刺口血管入路位置，所述控制指令包括基础手术信息；利用主控工作站(7)，基于输入的控制指令以及穿刺口血管入路位置，确定至少两条机械臂的一级目标位置；根据各...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈越猛，于晓丰，王开颜，马金粹，张新龙，
申请(专利权)人：梅奥心磁杭州医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：