一種用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的末端器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的二自由度末端器，具體地說，是一種新型的，具有微小力感知功能，并且可以快速更換手術(shù)器械的二自由度末端器。
【背景技術(shù)】
[0002]視網(wǎng)膜中央血管阻塞是臨床上十分常見的疾病，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致失明。目前通常采用藥物或視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)進(jìn)行治療。在視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)中，醫(yī)生通過鞏膜上的幾個(gè)小切口置入夾持鑷及其它精細(xì)手術(shù)器械到眼球腔內(nèi)直至后部的視網(wǎng)膜表面，然后進(jìn)行血管搭橋手術(shù)。手術(shù)效果常常由于醫(yī)生自身生理顫抖而受到影響，因此，有必要采用機(jī)器人來進(jìn)行精細(xì)的手術(shù)操作。
[0003]末端器安裝在視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的前端，是機(jī)器人的重要組成部分。在機(jī)器人輔助手術(shù)過程中，末端器的器械部分需要伸入眼球中進(jìn)行手術(shù)操作。近年來，國內(nèi)外研宄了一些用于外科手術(shù)的機(jī)器人末端器，取得了一定的成果。但是這些末端器尺寸較大，通常都沒有安裝傳感器。為了提高手術(shù)的安全性和效率，有必要設(shè)計(jì)一種具有微小力感知功能并且可以快速更換手術(shù)器械的末端器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的二自由度末端器。該末端器包括直線電機(jī)1、電機(jī)座2、傳動桿3、空心軸電機(jī)4、左聯(lián)軸器5、力傳感器6、右聯(lián)軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。末端器通過控制直線電機(jī)I和空心軸電機(jī)4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉(zhuǎn)動和開合兩個(gè)動作，實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8在眼內(nèi)對人工血管等材料的精細(xì)操作。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0006]1.直線電機(jī)I的運(yùn)動軸與傳動桿3通過螺紋連接；傳動桿3從空心軸電機(jī)4和空心的力傳感器6的中心孔中穿過，與夾持鑷組件8的套筒10相接觸；當(dāng)直線電機(jī)I動作時(shí)，套筒10會隨之沿直線運(yùn)動，從而使分叉軸14的開口部分發(fā)生開合動作；
[0007]2.空心軸電機(jī)4通過左聯(lián)軸器5與力傳感器6相連；力傳感器6通過右聯(lián)軸器7與夾持鑷組件8相連；當(dāng)空心軸電機(jī)4轉(zhuǎn)動時(shí)，力傳感器6和夾持鑷組件8也會隨之轉(zhuǎn)動；
[0008]3.力傳感器6通過右聯(lián)軸器7與夾持鑷組件8相連，可以實(shí)時(shí)測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力；
[0009]4.夾持鑷組件8的外殼9與右聯(lián)軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8的快速更換；
[0010]5.夾持鑷組件8的安裝套13與外殼9固定在一起，而套筒10可以在安裝套13內(nèi)部滑動；在軸線方向上，套筒10通過彈簧11與安裝套13相連；分叉軸14通過緊定螺釘12與外殼9固定在一起；當(dāng)彈簧11處于自然狀態(tài)時(shí)，套筒10處于最左端，分叉軸14的開口部分處于張開狀態(tài)；當(dāng)套筒10向右運(yùn)動時(shí)，彈簧11發(fā)生壓縮，分叉軸14的開口部分開始逐漸閉合。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
[0012]末端器采用直線電機(jī)I和空心軸電機(jī)4實(shí)現(xiàn)了夾持鑷組件8的旋轉(zhuǎn)和開合動作，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較??；
[0013]末端器的前部裝有三維力傳感器6，能夠?qū)崟r(shí)測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力；
[0014]夾持鑷組件8的外殼9與右聯(lián)軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8的快速更換。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的末端器的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的末端器的剖面圖。
[0017]圖3是張開狀態(tài)下的夾持鑷組件8的示意圖。
[0018]圖4是閉合狀態(tài)下的夾持鑷組件8的示意圖。
[0019]圖中:1.直線電機(jī)，2.電機(jī)座，3.傳動桿，4.空心軸電機(jī)，5.左聯(lián)軸器，6.力傳感器，7.右聯(lián)軸器，8.夾持鑷組件，9.外殼，10.套筒，11.彈簧，12.緊定螺釘，13.安裝套，14.分叉軸。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明是一種用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的二自由度末端器。該末端器包括直線電機(jī)1、電機(jī)座2、傳動桿3、空心軸電機(jī)4、左聯(lián)軸器5、力傳感器6、右聯(lián)軸器7和夾持鑷組件8，如圖1所示；而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。
[0022]圖2是本發(fā)明的末端器的剖面圖。直線電機(jī)I的運(yùn)動軸與傳動桿3通過螺紋連接；傳動桿3從空心軸電機(jī)4和空心的力傳感器6的中心孔中穿過，與夾持鑷組件8的套筒10相接觸；當(dāng)直線電機(jī)I動作時(shí)，套筒10會隨之沿直線運(yùn)動，從而使分叉軸14的開口部分產(chǎn)生開合動作。空心軸電機(jī)4通過左聯(lián)軸器5與力傳感器6相連；力傳感器6通過右聯(lián)軸器7與夾持鑷組件8相連；當(dāng)空心軸電機(jī)4轉(zhuǎn)動時(shí)，力傳感器6和夾持鑷組件8也會隨之轉(zhuǎn)動。力傳感器6通過右聯(lián)軸器7與夾持鑷組件8相連，可以實(shí)時(shí)測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力。夾持鑷組件8的外殼9與右聯(lián)軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸。這種連接方式可以實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8的快速更換。
[0023]圖3和圖4分別為張開狀態(tài)和閉合狀態(tài)下的夾持鑷組件8的示意圖。夾持鑷組件8的安裝套13與外殼9固定在一起，而套筒10可以在安裝套13內(nèi)部滑動；在軸線方向上，套筒10通過彈簧11與安裝套13相連；分叉軸14通過緊定螺釘12與外殼9固定在一起；當(dāng)彈簧11處于自然狀態(tài)時(shí)，套筒10處于最左端，分叉軸14的開口部分處于張開狀態(tài)；當(dāng)套筒10向右運(yùn)動時(shí)，彈簧11發(fā)生壓縮，分叉軸14的開口部分開始逐漸閉合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的兩自由度末端器，其特征在于:該末端器包括直線電機(jī)1、電機(jī)座2、傳動桿3、空心軸電機(jī)4、左聯(lián)軸器5、力傳感器6、右聯(lián)軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14 ;末端器通過控制直線電機(jī)I和空心軸電機(jī)4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉(zhuǎn)動和開合兩個(gè)動作，實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8在眼內(nèi)對人工血管等材料的精細(xì)操作。
2.如權(quán)利要求1所述的末端器，其特征在于:傳動桿3從空心軸電機(jī)4的中心孔穿過，與套筒10接觸；通過控制直線電機(jī)I，實(shí)現(xiàn)套筒10的進(jìn)退運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)分叉軸14開口部分的開合運(yùn)動。
3.如權(quán)利要求1所述的末端器，其特征在于:采用直線電機(jī)I和空心軸電機(jī)4實(shí)現(xiàn)了夾持鑷組件8的旋轉(zhuǎn)和開合動作，結(jié)構(gòu)緊湊。
4.如權(quán)利要求1所述的末端器，其特征在于:空心軸電機(jī)4和夾持鑷組件8之間裝有三維力傳感器6，能夠?qū)崟r(shí)測得夾持鑷組件8前部所受到的作用力。
5.如權(quán)利要求1所述的末端器，其特征在于:夾持鑷組件8的外殼9與右聯(lián)軸器7通過螺紋連接，而夾持鑷組件8的套筒10與傳動桿3的前端的球面相接觸；采用這種連接方式實(shí)現(xiàn)了夾持鑷組件8的快速更換。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于視網(wǎng)膜血管搭橋手術(shù)輔助機(jī)器人的兩自由度末端器，該末端器包括直線電機(jī)1、電機(jī)座2、傳動桿3、空心軸電機(jī)4、左聯(lián)軸器5、力傳感器6、右聯(lián)軸器7和夾持鑷組件8，而夾持鑷組件8包括外殼9、套筒10、彈簧11、緊定螺釘12、安裝套13和分叉軸14。本發(fā)明的末端器通過控制直線電機(jī)1和空心軸電機(jī)4，完成夾持鑷組件8沿自身軸線的轉(zhuǎn)動和開合兩個(gè)動作，實(shí)現(xiàn)夾持鑷組件8在眼內(nèi)對人工血管等材料的精細(xì)操作。
【IPC分類】A61F9-007
【公開號】CN104546282
【申請?zhí)枴緾N201410849946
【發(fā)明人】楊洋, 黃龍, 蘇鵬, 肖晶晶
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日