基于连续体构型的手术辅助机器人及控制方法技术

本发明专利技术所述的基于连续体构型的手术辅助机器人及控制方法，属于手术辅助设备技术领域，包括支撑机构、运动定位机构、安装机构和机械执行机构；支撑机构由水平支撑架、垂直支撑架和倒T型架组成；运动定位机构包含云台和滑台机构；安装机构利用液压伸缩装置I和旋转电机I，灵活调节上固定台与下固定台的高度及旋转角度；机械执行机构通过旋转电机II、驱动电机I、驱动电机II、驱动电机III及调节电机，实现活动大臂、活动小臂的展开与末端姿态的精确调节；控制方法包括定位初始化、安装机构调节、机械执行机构展开、执行装置精调、手术操作执行及动态反馈与修正，实现操作的高精度与灵活性，有效克服主从手映射困难、手术灵活性受限的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于手术辅助设备，具体涉及一种基于连续体构型的手术辅助机器人。

技术介绍

1、随着微创外科技术的快速发展，手术辅助机器人已成为提升手术精度、减少医生疲劳的重要工具,现有的微创手术机器人多采用主从式架构，主操作手通过力反馈与从操作机构联动，从而实现精细操作。然而，当前商业化主操作手多基于刚性杆结构设计，虽能提供一定自由度的力反馈，但其运动耦合性高、传动结构复杂，难以适配连续体手术机器人的柔性运动需求。此外，现有主操作手与连续体从手的主从异构映射存在自由度不匹配问题，导致操作灵活性受限、控制精度不足，尤其在复杂手术场景中易出现抖动或位姿校准偏差。

2、现有技术中公开号为cn111449758a的一种用于连续体手术机器人的主操作手及手术机器人，包括基座、水平偏转机构、垂直偏转机构、进给机构、数据采集机构和手持机构，各机构之间通过电机驱动并配备编码器和接近开关以实现多自由度运动和原点校准，数据采集机构用于获取位置变化信息并反馈给控制器，以控制从手动作，满足连续体手术机器人控制需求并提供多自由度力反馈，但在与从操作手协同工作时，存在自由度映射困本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于连续体构型的手术辅助机器人，包括支撑机构(1)，其特征在于，还包括运动定位机构(2)、安装机构(3)和机械执行机构(4)，所述运动定位机构(2)设于支撑机构(1)的上方，所述运动定位机构(2)包括云台(5)，所述安装机构(3)通过云台(5)与运动定位机构(2)相连接，所述安装机构(3)的底部设有旋转导台(6)，所述机械执行机构(4)连接在旋转导台(6)的底部。

2.根据权利要求1所述的基于连续体构型的手术辅助机器人，其特征在于，所述支撑机构(1)包括若干水平支撑架(7)、若干垂直支撑架(8)和若干倒T型架(9)，所述垂直支撑架(8)设于水平支撑架(7)的下方，所述...

【技术特征摘要】

1.一种基于连续体构型的手术辅助机器人，包括支撑机构(1)，其特征在于，还包括运动定位机构(2)、安装机构(3)和机械执行机构(4)，所述运动定位机构(2)设于支撑机构(1)的上方，所述运动定位机构(2)包括云台(5)，所述安装机构(3)通过云台(5)与运动定位机构(2)相连接，所述安装机构(3)的底部设有旋转导台(6)，所述机械执行机构(4)连接在旋转导台(6)的底部。

2.根据权利要求1所述的基于连续体构型的手术辅助机器人，其特征在于，所述支撑机构(1)包括若干水平支撑架(7)、若干垂直支撑架(8)和若干倒t型架(9)，所述垂直支撑架(8)设于水平支撑架(7)的下方，所述水平支撑架(7)包括成对使用的长支撑板(10)和成对使用的短支撑板(11)，所述倒t型架(9)设于两垂直支撑架(8)之间，所述倒t型架(9)的水平部分与短支撑板(11)相平行，所述倒t型架(9)的垂直部分设于短支撑板(11)与倒t型架的水平部分之间，所述运动定位机构(2)设于水平支撑架(7)的上方。

3.根据权利要求2所述的基于连续体构型的手术辅助机器人，其特征在于，所述运动定位机构(2)包括若干滑台机构(12)，所述滑台机构(12)设于长支撑板(10)和短支撑板(11)上，所述滑台机构(12)包括步进电机(13)、联轴器i(14)、轴承座i(15)、螺纹杆(16)、轴承座ii(17)和滑台(18)，所述步进电机(13)的转动端连接联轴器i(14)，所述联轴器i(14)连接轴承座i(15)中的轴承，所述轴承座i(15)中的轴承连接螺纹杆(16)的一端，所述螺纹杆(16)的另一端连接轴承座ii(17)中的轴承，所述滑台(18)设于轴承座i(15)与轴承座ii(17)之间并套接于螺纹杆(16)的外侧，所述长支撑板(10)上的两个滑台(18)之间通过位移杆i(19)相连接，所述短支撑板(11)上的两个滑台(18)之间通过位移杆ii(20)相连接，所述位移杆i(19)和位移杆ii(20)均通过贯穿孔水平贯穿云台(5)内部，所述位移杆ii(20)的垂直高度高于位移杆i(19)。

4.根据权利要求3所述的基于连续体构型的手术辅助机器人，其特征在于，所述安装机构(3)包括上固定台(21)、液压伸缩装置i(22)、若干固定杆(23)、下固定台(24)、旋转电机i(25)和旋转导台(6)，所述固定杆(23)的顶端抵接于上固定台(21)的底部，所述固定杆(23)的底端抵接于下固定台(24)的上方，所述固定杆(23)通过贯穿孔贯穿于云台(5)的内部，所述液压伸缩装置i(22)设于云台(5)的上方，所述液压伸缩装置i(22)的顶端抵接于上固定台(21)的底部中心处，所述下固定台(24)的下方连接旋转导台(6)，所述旋转电机i(25)设于下固定台(24)的上方，所述旋转电机i(25)的转动端与旋转导台(6)相连接。

5.根据权利要求4所述的基于连续体构型的手术辅助机器人，其特征在于，所述机械执行机构包括若干活动机械手，所述活动机械手包括固定柱(26)、活动大臂(27)、活动小臂(28)和执行装置(29)，所述固定柱(26)的内部设有旋转电机ii(30)，所述固定柱(26)的底部连接有大臂安装架，所述大臂安装架包括两侧对称的弧形安装板(31...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜付鑫，刘超，侯伟乾，董斌哲，张彬，
申请(专利权)人：山东臻观医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：