一种显微手术设备从端执行器及其远心点空间位置标定方法技术

本发明专利技术涉及一种显微手术设备从端执行器及其远心点空间位置标定方法，该显微手术设备从端执行器，包括

【技术实现步骤摘要】
一种显微手术设备从端执行器及其远心点空间位置标定方法
[
][0001]本专利技术涉及显微手术设备
，具体地说是一种显微手术设备从端执行器及其远心点空间位置标定方法
。
[
技术介绍
][0002]人类眼球内部空间狭小，平均直径为
24.6mm。
眼球内不少组织结构的尺寸小至微米级
、
比如黄斑区血管性纤维增生膜厚度仅为
10
μ
m
；视网膜厚度
100
μ
m
～
300
μ
m
；视网膜内血管直径
40
μ
m
～
120
μ
m。
狭窄的空间和微米级结构都对眼内手术的精度
、
安全性提出了极高的要求
。
采用显微手术设备，可以将医生的临床经验和手术设备高精度
、
高可靠性
、
高稳定性的优点结合，提高眼科手术的精细度和成功率
。
[0003]目前，国内外已经出现了多款显微眼科手术设备，其应用涵盖包括角膜移植
、
白内障
、
视网膜静脉插管术等领域
。
在手术时，设备末端的微型器械需经过眼球巩膜上的切口，进入眼球内部进行旋转
、
进给
、
切除等动作
。
约翰霍普金斯大学开发了
Steady
‑
Hand、Eye Robot 1
>和
Eye Robot 2
手术设备，该系列设备主要由
XYZ
平移组件
、
远程中心定位组件和末端运动组件构成
。2011
年埃因霍温大学开发了一种辅助玻璃体视网膜手术的机器人系统
PRECEYES
，其从手采用平行四杆机构实现远程中心运动，运动精度不低于
10
μ
m。2013
年鲁汶大学开发了基于
RCM
机构的四自由度主从控制系统，末端定位精度为
60
μ
m。
国内北航提出了一种视网膜血管旁路手术机器人辅助系统
(RVBS)
，其机器人主体包括
XYZ
工作台
、RCM
结构和末端执行器，末端定位精度约
10
μ
m。
[0004]平行四边形机构具有刚性高的特点
。
为了保证稳定性和安全性，现有的显微手术设备多数采用对称的双平行四边形机构
。
末端执行器械位于双平行四边形机构的对称面上
。
另外，末端器械进给
、
自转的驱动单元和传动单元占据了一定空间，约束了平行四边形机构的运动幅度
、
一般小于
90
°
。
另外，为了提高末端器械的定位精度，在操作过程中会进行运动补偿
。
这在一定程度上会引起平行四边形机构远心点的漂移，导致眼球切口扩大，存在一定安全风险
。
[
技术实现思路
][0005]本专利技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种显微手术设备从端执行器，保证了从端执行器刚性高
、
稳定性和安全性，克服了现有显微手术设备末端器械进给
、
自转的驱动单元和传动单元占据一定空间，约束平行四边形机构运动幅度的问题，同时能够解决现有设备因平行四边形机构远心点漂移，导致眼球切口扩大进而存在一定安全风险的问题
。
[0006]为实现上述目的设计一种显微手术设备从端执行器，包括
XYZ
滑台
1、
横滚单元
2、
俯仰单元
3、
进给单元4和自转单元5，所述
XYZ
滑台1用于从端执行器末端位置的粗调，所述横滚单元2用于实现从端执行器绕横滚轴
37
作旋转动作，所述俯仰单元3用于实现从端执行器绕俯仰轴
38
作旋转动作，所述进给单元4用于实现手术器械的进给运动，所述自转单元5用于实现手术器械的自转运动；所述横滚单元2安装于
XYZ
滑台1上，所述俯仰单元3安装在
横滚单元2上，所述进给单元4安装在俯仰单元3上，所述自转单元5安装在进给单元4上
。
[0007]进一步地，所述
XYZ
滑台1包括
X
轴滑台电机
6、Y
轴滑台电机7和
Z
轴滑台电机8，所述
Y
轴滑台电机7安装于
X
轴滑台电机6的输出端，并在
X
轴滑台电机6的带动下沿
X
轴滑动，所述
Z
轴滑台电机8安装于
Y
轴滑台电机7的输出端，并在
Y
轴滑台电机7的带动下沿
Y
轴滑动，所述横滚单元2安装于
Z
轴滑台电机8的输出端，并在
Z
轴滑台电机8的带动下沿
Z
轴滑动，所述
XYZ
滑台1通过
X
轴滑台电机
6、Y
轴滑台电机
7、Z
轴滑台电机8进行术前粗调从端执行器的位置
。
[0008]进一步地，所述横滚单元2通过连接块
A10
固定在
XYZ
滑台1上，所述横滚单元2包括横滚轴电机
9、
同步带
35
和传动轴
36
，所述横滚轴电机9安装于连接块
A10
上，所述横滚轴电机9的输出端通过同步带
35
连接传动轴
36
，并带动传动轴
36
转动，所述传动轴
36
与横滚轴
37
同轴布置，所述横滚单元2通过横滚轴电机
9、
同步带
35
和传动轴
36
实现从端执行器绕横滚轴
37
转动
。
[0009]进一步地，所述俯仰单元3通过连接块
B11
固定在横滚单元2上，且俯仰单元3相对于横滚轴
37
偏置一段距离，所述俯仰单元3包括俯仰底座
30、
连杆
A22、
连杆
B23、
连杆
C24、
连杆
D25、
连杆
E26
和连杆
F27
，连杆
A22、
连杆
B23、
连杆
C24、
连杆
D25、
连杆
E26
和连杆
F27
构成双平行四边形机构，所述俯仰底座
30<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种显微手术设备从端执行器，其特征在于：包括
XYZ
滑台
(1)、
横滚单元
(2)、
俯仰单元
(3)、
进给单元
(4)
和自转单元
(5)
，所述
XYZ
滑台
(1)
用于从端执行器末端位置的粗调，所述横滚单元
(2)
用于实现从端执行器绕横滚轴
(37)
作旋转动作，所述俯仰单元
(3)
用于实现从端执行器绕俯仰轴
(38)
作旋转动作，所述进给单元
(4)
用于实现手术器械的进给运动，所述自转单元
(5)
用于实现手术器械的自转运动；所述横滚单元
(2)
安装于
XYZ
滑台
(1)
上，所述俯仰单元
(3)
安装在横滚单元
(2)
上，所述进给单元
(4)
安装在俯仰单元
(3)
上，所述自转单元
(5)
安装在进给单元
(4)
上
。2.
如权利要求1所述的显微手术设备从端执行器，其特征在于：所述
XYZ
滑台
(1)
包括
X
轴滑台电机
(6)、Y
轴滑台电机
(7)
和
Z
轴滑台电机
(8)
，所述
Y
轴滑台电机
(7)
安装于
X
轴滑台电机
(6)
的输出端，并在
X
轴滑台电机
(6)
的带动下沿
X
轴滑动，所述
Z
轴滑台电机
(8)
安装于
Y
轴滑台电机
(7)
的输出端，并在
Y
轴滑台电机
(7)
的带动下沿
Y
轴滑动，所述横滚单元
(2)
安装于
Z
轴滑台电机
(8)
的输出端，并在
Z
轴滑台电机
(8)
的带动下沿
Z
轴滑动，所述
XYZ
滑台
(1)
通过
X
轴滑台电机
(6)、Y
轴滑台电机
(7)、Z
轴滑台电机
(8)
进行术前粗调从端执行器的位置
。3.
如权利要求1所述的显微手术设备从端执行器，其特征在于：所述横滚单元
(2)
通过连接块
A(10)
固定在
XYZ
滑台
(1)
上，所述横滚单元
(2)
包括横滚轴电机
(9)、
同步带
(35)
和传动轴
(36)
，所述横滚轴电机
(9)
安装于连接块
A(10)
上，所述横滚轴电机
(9)
的输出端通过同步带
(35)
连接传动轴
(36)
，并带动传动轴
(36)
转动，所述传动轴
(36)
与横滚轴
(37)
同轴布置，所述横滚单元
(2)
通过横滚轴电机
(9)、
同步带
(35)
和传动轴
(36)
实现从端执行器绕横滚轴
(37)
转动
。4.
如权利要求1所述的显微手术设备从端执行器，其特征在于：所述俯仰单元
(3)
通过连接块
B(11)
固定在横滚单元
(2)
上，且俯仰单元
(3)
相对于横滚轴
(37)
偏置一段距离，所述俯仰单元
(3)
包括俯仰底座
(30)、
连杆
A(22)、
连杆
B(23)、
连杆
C(24)、
连杆
D(25)、
连杆
E(26)
和连杆
F(27)
，连杆
A(22)、
连杆
B(23)、
连杆
C(24)、
连杆
D(25)、
连杆
E(26)
和连杆
F(27)
构成双平行四边形机构，所述俯仰底座
(30)
底端安装有俯仰电机
(32)
，所述俯仰电机
(32)
的输出端连接有丝杆
B(31)
，所述丝杆
B(31)
上旋装有转接块
E(29)
，所述转接块
E(29)
通过连杆
G(28)
与连杆
F(27)
铰接，所述俯仰单元
(3)
通过俯仰电机
(32)、
丝杆
B(31)、
转接块
E(29)
和连杆
G(28)
实现双平行四边形机构绕俯仰轴
(38)
转动
。5.
如权利要求1所述的显微手术设备从端执行器，其特征在于：所述进给单元
(4)
通过连接块
C(19)
固定在俯仰单元
(3)
上，所述进给单元
(4)
包括进给电机
(16)、
丝杆
A(21)
和进给底座
(18)
，所述进给电机
(16)
安装于进给底座
(18)
上，所述进给电机
(16)
的输出端连接丝杆
A(21)
，所述丝杆
A(21)
与自转单元
(5)
相连，所述进给单元
(4)
通过进给电机
(16)
和丝杆
A(21)
实现末端器械的进给运动
。6.
如权利要求5所述的显微手术设备从端执行器，其特征在于：所述自转单元
(5)
通过连接块
D(20)
固定在进给单元
(4)
上，所述连接块
D(20)
旋装于丝杆
A(21)
上，所述自转单元
(5)
包括自转电机
(15)、
联轴器
A(14)
和自转底座
(17)
，所述自转电机
(15)
安装于自转底座
(17)
上，所述自转电机
(15)
的输出端安装有联轴器
A(14)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞蛟，
申请(专利权)人：上海睿触科技有限公司，
类型：发明
国别省市：