本发明专利技术主从式遥操作血管介入手术机器人，包括主端操控机构、从端推进机构、PMAC控制器；主端操控机构作为医生的操作端；从端推进机构作为机器人的执行机构，在手术室内代替医生把持导管，完成导管的运动功能；PMAC控制箱用来实现主端操控机构与从端推进机构间的信息传递，从而使从端导管推进机构按照主端操控机构的运动信息进行运动。本发明专利技术的优点在于：采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，从端推进机构实现导管的轴向进给和周向旋转运动，在手术室内代替医生把持导管，将医生从手术室内解脱出来，在没有射线辐射的手术室外，主端操控装置实现对导管推进机构的遥操作，避免医生受射线辐射；且操作稳定、可靠、精度高，有利于提高手术质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种医疗机器人，属于医疗器械
，具体来说，是一种采用主从操作模式的血管介入手术机器人，用于辅助医生进行血管介入手术。
技术介绍
现代外科手术朝着微创的方向发展，代替了传统的“开放”手术，以微小的创伤实现治疗。血管介入手术就是其中一个重要分支，医生通过操控导管(一种带有刚性的软管)在人体血管内运动，对病灶实施治疗，达到栓塞畸形血管、溶解血栓、扩张狭窄血管等目的，具有出血少、创伤小、并发症少、安全可靠、术后恢复快等优点。在现有技术中，医生徒手操作导管，存在明显的弊端，如医生在射线环境下工作，长期操作对身体伤害大；现有方法技巧性强、风险高，手术培训时间长；操作复杂、手术时 间长、医生容易疲劳影响手术质量。而采用机器人技术与血管介入技术结合，是解决上述问题的重要途径。目前，国外在该领域已经研制出了辅助医生手术的机器人，但是价格昂贵，操作流程复杂，不利于医生培训与推广，不是国内当前迫切需要的技术。因此，开展符合国内需求的血管介入手术机器人研究具有实际的意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种结构简单、体积小、操作灵活、符合医生操作习惯的血管介入手术机器人，用于辅助医生进行血管介入手术。一种主从式遥操作血管介入手术机器人，包括主端操控机构、从端推进机构与PMAC控制器。其中，主端操控机构包括机架、旋转模块、直线运动模块与运动转换模块；所述机架包括底座与两支架；两支架竖直固定在底座上表面前后；直线运动模块包括直线光轴与滑块A ;直线光轴两端分别与两支架相连，且与水平面平行；滑块A套接在直线光轴上；所述旋转模块包括旋转检测编码器A与操作手柄；旋转检测编码器A固定在滑块A上，旋转检测编码器A的旋转轴穿过滑块A，与操作手柄固连；通过旋转检测编码器A检测操作手柄的旋转运动，获得操作手柄的运动信息。运动转换模块包括固定支座、传动支座、传动线、传动轴与旋转检测编码器B ;其中，固定支座与传动支座分别设置于底座上表面，位于直线光轴下方，且分别位于直线光轴前后；固定支座与传动支座上分别轴接有一个传动轴；所述传动线一端与滑块A固连，另一端绕过两传动轴后与滑块A固连；旋转检测编码器B的旋转轴与两传动轴中的一个固连；通过旋转检测编码器B检测与其相连传动轴的旋转运动，获得该传动轴的运动信息。所述从端推进机构包括轴向进给模块、周向旋转模块、机架、套管。其中，轴向进给模块包括旋转大盘、步进电机A、传动齿轮副、摩擦滚轮组、摩擦轮、摩擦轮安装台、定位齿轮与夹紧弹簧；其中，旋转大盘竖直设置在机架上，旋转大盘后侧面上方通过电机支架固定安装有步进电机A;摩擦轮安装台与摩擦轮均为两个，两摩擦轮安装台上各轴接一个水平设置的摩擦轮，两摩擦轮间相互贴合；两摩擦轮周向上对称开有导管引导槽，用来夹紧定位导管；上述两摩擦轮通过由主齿轮A、主齿轮B与两个副齿轮构成的传动齿轮副与步进电机A相连；其中，主齿轮A与步进电机A输出轴固连，主齿轮B轴接在电机支架上；主齿轮A与主齿轮B啮合，两个副齿轮分别同轴固定连接在两个摩擦轮上；两个副齿轮分别与主齿轮A与主齿轮B啮合；两个摩擦轮安装台固定安装在旋转大盘上设置的支撑台上；且旋转大盘的轴线过两摩擦轮上导管引导槽处夹紧的导管中心点。 所述周向旋转模块包括步进电机B、主动齿轮、中间齿轮、旋转主轴、主轴前支撑与主轴后支撑；主轴前支撑与主轴后支撑均安装在机架上表面；旋转主轴水平设置，穿过主轴前支撑与主轴后支撑，与主轴前支撑与后支撑轴接；主动齿轮与中间齿轮相互啮合，位于主轴前支撑与主轴后支撑间；其中，中间齿轮同轴固定套接在旋转主轴上，主动齿轮与固定在旋转大盘前侧面的步进电机B输出轴同轴固连；上述轴向进给模块与周向旋转模块间通过旋转主轴后端面与旋转大盘前侧面固连实现轴向进给模块与周向旋转模块以及机架三者间的相互定位，且使旋转大盘、旋转主轴同轴，且旋转大盘与旋转主轴的轴线过两摩擦轮上导管引导槽处夹紧的导管中心点；所述套管固定套接在旋转主轴内部，与旋转主轴同轴； 套管后端穿过旋转大盘。所述PMAC控制器用来采集主端操作机构发送的操作手柄转动的运动信息以及传动轴转动的运动信息，得到操作手柄转动的转动方向与速度、以及传动轴转动方向与速度，发送给上位机进行显示，并分别控制步进电机A与步进电机B按照操作手柄和传动轴转动的方向与速度运动，且滑块A在直线光轴上的移动方向与速度同导管的进给运动方向与速度相同；由此实现主端操控机构与从端推进机构间的对应控制。本专利技术的优点在于1、本专利技术血管介入手术机器人采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，通过从端推进机构实现导管的轴向进给运动和周向旋转运动，在手术室内代替医生把持导管；从而将医生从手术室内解脱出来，在没有射线辐射的手术室外，通过主端操控装置，实现对导管推进机构的遥操作，可以避免医生受射线辐射，而且机器人把持导管，操作稳定、可靠、精度闻，有利于提闻手术质量；2、本专利技术血管介入手术机器人采用PMAC多轴运动控制卡作为控制器，处理主端操控装置旋转检测编码器的信号，在发送指令控制从端推进机构跟随主端的运动，使得主端医生的操作在手术室内的导管复现，就像医生把持导管操作的效果相同。附图说明图1为本专利技术血管介入手术机器人整体结构框图；图2为本专利技术血管介入手术机器人中主端操控机构结构示意图；图3为本专利技术血管介入手术机器人中从端推进机构结构示意图。图中1-主端操控机构2-从端推进机构3-PMAC控制器4-大盘支撑5-微动开关101-机架102-旋转模块103-直线运动模块104-运动转换模块 IOla-底座IOlb-支架102a-旋转检测编码器A102b-操作手柄103a-直线光轴103b_滑块A104a-固定支座104b-传动支座104c-调整支架104d_滑轨104e-滑块B·104f-调整螺钉104g_传动线104h_传动轴104 -旋转检测编码器B201-轴向进给模块 202-周向旋转模块203-机架204-套管205-导管支撑架201a-旋转大盘201b_步进电机A201c-传动齿轮副201d-摩擦滚轮组 201e_摩擦轮201f-摩擦轮安装台20 Ig-定位齿轮201h-夹紧弹簧201i_导管引导槽201j-支撑台202a-步进电机B202b-主动齿轮202c-中间齿轮202d_旋转主轴202e-主轴前支撑202f_主轴后支撑 205a-导管支撑孔具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术主从式遥操作血管介入手术机器人，如图1所示，包括，主端操控机构1、从端推进机构2、PMAC控制器3 ;主端操控机构I作为医生的操作端；从端推进机构2作为机器人的执行机构，在手术室内代替医生把持导管，完成导管的运动功能；PMAC控制箱3用来实现主端操控机构I与从端推进机构2间的信息传递，从而使从端导管推进机构2按照主端操控机构I的运动信息进行运动。上述主端操控机构I包括机架101、旋转模块102、直线运动模块103与运动转换模块104。所述机架101包括底座IOla与两支架IOlb ;两支架IOlb竖直固定在底座IOla上表面前后两端处。直线运动模块103包括直线光轴103a与滑块A103b ;直线光轴103a具有两根，两端分别与两支架IOlb相连；两根直线光轴103a相互平行，且均与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种主从式遥操作血管介入手术机器人，其特征在于：包括主端操控机构、从端推进机构与PMAC控制器；?其中，主端操控机构包括机架、旋转模块、直线运动模块与运动转换模块；所述机架包括底座与两支架；两支架竖直固定在底座上表面前后；直线运动模块包括直线光轴与滑块A；直线光轴两端分别与两支架相连，且与水平面平行；滑块A套接在直线光轴上；所述旋转模块包括旋转检测编码器A与操作手柄；旋转检测编码器A固定在滑块A上，旋转检测编码器A的旋转轴穿过滑块A，与操作手柄固连；通过旋转检测编码器A检测操作手柄的旋转运动，获得操作手柄的运动信息；?运动转换模块包括固定支座、传动支座、传动线、传动轴与旋转检测编码器B；其中，固定支座与传动支座分别设置于底座上表面，位于直线光轴下方，且分别位于直线光轴前后；固定支座与传动支座上分别轴接有一个传动轴；所述传动线一端与滑块A固连，另一端绕过两传动轴后与滑块A固连；旋转检测编码器B的旋转轴与两传动轴中的一个固连；通过旋转检测编码器B检测与其相连传动轴的旋转运动，获得该传动轴的运动信息；?所述从端推进机构包括轴向进给模块、周向旋转模块、机架、套管；?其中，轴向进给模块包括旋转大盘、步进电机A、传动齿轮副、摩擦滚轮组、摩擦轮、摩擦轮安装台、定位齿轮与夹紧弹簧；其中，旋转大盘竖直设置在机架上，旋转大盘后侧面上方通过电机支架固定安装有步进电机A；摩擦轮安装台与摩擦轮均为两个，两摩擦轮安装台上各轴接一个水平设置的摩擦轮，两摩擦轮间相互贴合；两摩擦轮周向上对称开有导管引导槽，用来夹紧定位导管；上述两摩擦轮通过由主齿轮A、主齿轮B与两个副齿轮构成的传动齿轮副与步进电机A相连；其中，主齿轮A与步进电机A输出轴固连，主齿轮B轴接在电机支架上；主齿轮A与主齿轮B啮合，两个副齿轮分别同轴固定连接在两个摩擦轮上；两?个副齿轮分别与主齿轮A与主齿轮B啮合；两个摩擦轮安装台固定安装在旋转大盘上设置的支撑台上；且旋转大盘的轴线过两摩擦轮上导管引导槽处夹紧的导管中心点；?所述周向旋转模块包括步进电机B、主动齿轮、中间齿轮、旋转主轴、主轴前支撑与主轴后支撑；主轴前支撑与主轴后支撑均安装在机架上表面；旋转主轴水平设置，穿过主轴前支撑与主轴后支撑，与主轴前支撑与后支撑轴接；主动齿轮与中间齿轮相互啮合，位于主轴前支撑与主轴后支撑间；其中，中间齿轮同轴固定套接在旋转主轴上，主动齿轮与固定在旋转大盘前侧面的步进电机B输出轴同轴固连；上述轴向进给模块与周向旋转模块间通过旋转主轴后端面与旋转大盘前侧面固连实现轴向进给模块与周向旋转模块以及机架三者间的相互定位，且使旋转大盘、旋转主轴同轴，且旋转大盘与旋转主轴的轴线过两摩擦轮上导管引导槽处夹紧的导管中心点；所述套管固定套接在旋转主轴内部，与旋转主轴同轴；套管后端穿过旋转大盘；?所述PMAC控制器用来采集主端操作机构发送的操作手柄转动的运动信息以及传动轴转动的运动信息，得到操作手柄转动的转动方向与速度、以及传动轴转动方向与速度，发送给上位机进行显示，并分别控制步进电机A与步进电机B按照操作手柄和传动轴转动的方向与速度运动，且滑块A在直线光轴上的移动方向与速度同导管的进给运动方向与速度相同；由此实现主端操控机构与从端推进机构间的对应控制。...
【技术特征摘要】
1.一种主从式遥操作血管介入手术机器人，其特征在于包括主端操控机构、从端推进机构与PMAC控制器； 其中，主端操控机构包括机架、旋转模块、直线运动模块与运动转换模块；所述机架包括底座与两支架；两支架竖直固定在底座上表面前后；直线运动模块包括直线光轴与滑块A ;直线光轴两端分别与两支架相连，且与水平面平行；滑块A套接在直线光轴上；所述旋转模块包括旋转检测编码器A与操作手柄；旋转检测编码器A固定在滑块A上，旋转检测编码器A的旋转轴穿过滑块A，与操作手柄固连；通过旋转检测编码器A检测操作手柄的旋转运动，获得操作手柄的运动信息； 运动转换模块包括固定支座、传动支座、传动线、传动轴与旋转检测编码器B;其中，固定支座与传动支座分别设置于底座上表面，位于直线光轴下方，且分别位于直线光轴前后；固定支座与传动支座上分别轴接有一个传动轴；所述传动线一端与滑块A固连，另一端绕过两传动轴后与滑块A固连；旋转检测编码器B的旋转轴与两传动轴中的一个固连；通过旋转检测编码器B检测与其相连传动轴的旋转运动，获得该传动轴的运动信息； 所述从端推进机构包括轴向进给模块、周向旋转模块、机架、套管； 其中，轴向进给模块包括旋转大盘、步进电机A、传动齿轮副、摩擦滚轮组、摩擦轮、摩擦轮安装台、定位齿轮与夹紧弹簧；其中，旋转大盘竖直设置在机架上，旋转大盘后侧面上方通过电机支架固定安装有步进电机A ;摩擦轮安装台与摩擦轮均为两个，两摩擦轮安装台上各轴接一个水平设置的摩擦轮，两摩擦轮间相互贴合；两摩擦轮周向上对称开有导管引导槽，用来夹紧定位导管；上述两摩擦轮通过由主齿轮A、主齿轮B与两个副齿轮构成的传动齿轮副与步进电机A相连；其中，主齿轮A与步进电机A输出轴固连，主齿轮B轴接在电机支架上；主齿轮A与主齿轮B啮合，两个副齿轮分别同轴固定连接在两个摩擦轮上；两个副齿轮分别与主齿轮A与主齿轮B啮合；两个摩擦轮安装台固定安装在旋转大盘上设置的支撑台上；且旋转大盘的轴线过两摩擦轮上导管引导槽处夹紧的导管中心点； 所述周向旋转模块包括步进电机B、主动齿轮、中间齿轮、旋转主轴、主轴前支撑与主轴后支撑；主轴前支撑与主轴后支撑均安装在机架上表面；旋转主轴水平设置，穿过主轴前支撑与主轴后支撑，与主轴前支撑与后支撑轴接；主动齿轮与中间齿轮相互啮合，位于主轴前支撑与主轴后支撑间；其中，中间齿轮同轴固定套接在旋转主轴上，主动齿轮与固定在旋转大盘前侧面的步进电机B输出轴同轴固连；上述轴向进给模块与周向旋转模块间通过旋转主轴后端面与旋转大盘前侧面固连实现轴向进给模块与周向旋转模块以及机架三者间的相互定位，且使旋转大盘、旋转主轴同轴，且旋转大盘与旋转...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘达，王田苗，宫明波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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