全方位柔性針穿刺機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型涉及一種全方位柔性針穿刺機器人，用于實現(xiàn)對目標靶點的穿刺，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微創(chuàng)手術(shù)使用的針均為剛性直針，穿刺過程中不能繞開骨骼、神經(jīng)、血管等障礙，也不能靈活有效地修正誤差，準確穿刺目標靶點，給治療帶來很大的困難，因此提出采用柔性針。而醫(yī)生手工穿刺時，對柔性針很難操控，影響穿刺的穩(wěn)定性、準確性與安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上問題，本實用新型提出一種全方位柔性針穿刺機器人，以達到全方位的穿刺，同時達到高穩(wěn)定性、高準確性和高安全性的穿刺目的。
[0004]基本技術(shù)方案是:
[0005]全方位柔性針穿刺機器人，其組成包括位姿調(diào)整機構(gòu)和穿刺機構(gòu)，所述位姿調(diào)整機構(gòu)與穿刺機構(gòu)通過鉸鏈連接。
[0006]所述位姿調(diào)整機構(gòu)是由X向滑臺、y向滑臺、轉(zhuǎn)臺、z向滑臺、連桿機構(gòu)組成，所述X向滑臺、y向滑臺均是由絲杠螺母組成，轉(zhuǎn)臺是由轉(zhuǎn)臺底座、轉(zhuǎn)臺電機和轉(zhuǎn)盤組成，轉(zhuǎn)臺底座固定于y向滑臺上，轉(zhuǎn)臺電機與轉(zhuǎn)臺底座固定連接，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)臺底座通過軸承連接，轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)臺底座為相對轉(zhuǎn)動關(guān)系；
[0007]所述z向滑臺是由z向滑臺底座、z向步進電機、絲杠、滑臺、支撐架、支撐塊組成，z向滑臺底座與轉(zhuǎn)盤固定連接，Z向步進電機與Z向滑臺底座固定連接，絲杠固定于Z向滑臺底座上，支撐架固定于滑臺的兩側(cè)，支撐塊固定于支撐架之間，用于固定支撐架；
[0008]所述連桿機構(gòu)是由電機托板、搖桿電機、搖桿、連接桿和穿刺滑臺構(gòu)組成，搖桿電機固定于電機托板上，搖桿與電機托板、搖桿與連接桿、穿刺滑臺與連桿、穿刺滑臺與支撐架均通過鉸鏈連接。
[0009]所述穿刺機構(gòu)其組成包括穿刺滑臺、自傳電機、自轉(zhuǎn)電機支架、斜尖柔性針、柔性針支撐套管，所述自轉(zhuǎn)電機固定于穿刺滑臺上，自轉(zhuǎn)電機支架固定于穿刺滑臺上，柔性針支撐套管一端固定于穿刺滑臺上，另一端固定于自轉(zhuǎn)電機支架上，斜尖柔性針置于柔性針支撐套管內(nèi)，與自轉(zhuǎn)電機固定連接。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]1.本實用新型所采用的滑臺和轉(zhuǎn)盤裝置確保了水平平面內(nèi)的穿刺范圍，保證了穿刺位置在水平方向的正確調(diào)整；
[0012]2.本實用新型所采用的四桿機構(gòu)確保了豎直平面內(nèi)的穿刺范圍，保證了穿刺位置在豎直方向的正確調(diào)整；
[0013]3.本實用新型在水平位置和豎直位置的調(diào)整，可以有效的避開穿刺過程中遇到的障礙。
【附圖說明】
[0014]附圖1，本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖2，本實用新型的連桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]附圖3，本實用新型的穿刺機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖4，本實用新型的z向滑臺與轉(zhuǎn)臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:l、x向滑臺，2、y向滑臺，3、連桿機構(gòu)，4、穿刺機構(gòu)，5、z向滑臺，6、轉(zhuǎn)臺。3-1、電機托板，3-2、搖桿電機，3-3、搖桿，3-4、連接桿，4-1、穿刺滑臺，4-2、自傳電機，4-3、自傳電機支架，4-4、柔性針支撐套管，4-5、斜尖柔性針，5-1、z向滑臺底座，5-2、z向步進電機，5-
3、絲杠，5-4、滑臺，5-5、支撐架，5-6、支撐塊，6-1、轉(zhuǎn)臺電機，6-2、轉(zhuǎn)臺底座，6-3、轉(zhuǎn)盤。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的具體結(jié)構(gòu)及實施方式:
[0020]本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2、圖3、圖4所示。全方位柔性針穿刺機器人是由位姿調(diào)整機構(gòu)和穿刺機構(gòu)組成，位姿調(diào)整機構(gòu)與穿刺機構(gòu)通過鉸鏈連接。位姿調(diào)整機構(gòu)是由X向滑臺(I)、y向滑臺(2)、轉(zhuǎn)臺(6)、z向滑臺(5)、連桿機構(gòu)(3)組成，x向滑臺(I)是由絲杠螺母組成，實現(xiàn)穿刺機構(gòu)在X方向的位置調(diào)整;y向滑臺(2)是由絲杠螺母組成，實現(xiàn)穿刺機構(gòu)在y方向的位置調(diào)整;轉(zhuǎn)臺(6 )是由轉(zhuǎn)臺底座(6-2 )、轉(zhuǎn)臺電機(6-1)和轉(zhuǎn)盤(6-3 )組成，轉(zhuǎn)臺底座(6-2)固定于y向滑臺(2)上，轉(zhuǎn)臺電機(6-1)與轉(zhuǎn)臺底座(6-2)固定連接，轉(zhuǎn)盤(6-3)與轉(zhuǎn)臺底座(6-2)通過軸承連接，轉(zhuǎn)盤(6-3)與轉(zhuǎn)臺底座(6-2)為相對轉(zhuǎn)動關(guān)系，用于實現(xiàn)穿刺機構(gòu)在水平方向的旋轉(zhuǎn);z向滑臺(5)是由z向滑臺底座(5-l)、z向步進電機(5-2)、絲杠(5-3)、滑臺(5-4)、支撐架(5-5)、支撐塊(5-6)組成，z向滑臺底座(5-1)與轉(zhuǎn)盤(6-3)固定連接，z向步進電機(5-2)與z向滑臺底座(5-1)固定連接，絲杠(5-3)固定于z向滑臺底座(5-1)上，支撐架(5-5)固定于滑臺(5-4)兩側(cè)，支撐塊(5-6)固定于支撐架(5-5)之間，用于固定支撐架(5-5)，實現(xiàn)穿刺機構(gòu)在z方向的位置調(diào)整;連桿機構(gòu)(3)是由電機托板(3-1)、搖桿電機(3-2)、搖桿(3-3)、連接桿(3-4)和穿刺滑臺(4-1)組成，搖桿電機(3-2)固定于電機托板(3-1)上，搖桿(3-3 )與電機托板(3-1)、搖桿(3-3 )與連接桿(3_4)、穿刺滑臺(4_1)與連桿(3-4)、穿刺滑臺(4-1)與支撐架(55-)均通過鉸鏈連接，使穿刺機構(gòu)可以俯仰。穿刺機構(gòu)其組成包括穿刺滑臺(4-1)、自傳電機(4-2)、柔性針支撐套管(4-4)、斜尖柔性針(4-5)，自轉(zhuǎn)電機固定于穿刺滑臺上，自轉(zhuǎn)電機支架固定于穿刺滑臺上，柔性針支撐套管一端固定于穿刺滑臺上，另一端固定于自轉(zhuǎn)電機支架上，斜尖柔性針置于柔性針支撐套管內(nèi)，與自轉(zhuǎn)電機固定連接。
[0021 ]本實用新型在使用時的過程如下:
[0022]實例1:位姿調(diào)整實例:步進電機驅(qū)動X向滑臺(I)實現(xiàn)滑臺在X方向水平移動，到達指定位置后步進電機停止，移動范圍為0-50cm;步進電機驅(qū)動y向滑臺(12)，實現(xiàn)滑臺y方向水平移動，到達指定位置后步進電機停止，移動范圍為0-50cm;轉(zhuǎn)臺電機(6-1)通過帶動轉(zhuǎn)盤(6-3)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺底座(6-2)與轉(zhuǎn)盤(6-3 )的相對轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)全方位柔性針機器人在水平方向的轉(zhuǎn)動，到達指定位置后轉(zhuǎn)臺電機(6-1)停止，旋轉(zhuǎn)范圍為360度;z向步進電機(5-1)驅(qū)動絲杠(5-3)，實現(xiàn)滑臺(5-4)在z方向的移動，到達指定位置后z向步進電機(6-I)停止，移動范圍為0-30cm;搖桿電機(3-2)驅(qū)動搖桿(3-3)，帶動連接桿(3-4)，從而實現(xiàn)穿刺機構(gòu)(4)的俯仰，到達指定位置后步進電機停止，俯仰角度為正負65度；
[0023]實例2:穿刺實例:穿刺滑臺(4-1)用于實現(xiàn)斜尖柔性針(4-5)的前進或后退；自傳電機(4-2 )帶動斜尖柔性針(4-5 )轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)柔性針針尖斜面的調(diào)整。
【主權(quán)項】
1.全方位柔性針穿刺機器人，其組成包括位姿調(diào)整機構(gòu)和穿刺機構(gòu)，其特征在于，所述的位姿調(diào)整機構(gòu)與穿刺機構(gòu)通過鉸鏈連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位柔性針穿刺機器人，其特征在于，所述的位姿調(diào)整機構(gòu)是由X向滑臺、y向滑臺、轉(zhuǎn)臺、z向滑臺、連桿機構(gòu)組成，所述的X向滑臺是由絲杠螺母組成，y向滑臺是由絲杠螺母組成，轉(zhuǎn)臺是由轉(zhuǎn)臺底座、步進電機一和轉(zhuǎn)盤組成，轉(zhuǎn)臺底座固定于y向滑臺上，步進電機一與轉(zhuǎn)臺底座固定連接，轉(zhuǎn)盤設(shè)有凹槽，與轉(zhuǎn)臺底座滑動連接;z向滑臺是由z向滑臺底座、步進電機二、絲杠一、滑塊一、支撐架、支撐塊組成，z向滑臺底座與轉(zhuǎn)盤固定連接，步進電機與Z向滑臺底座固定連接，絲杠一固定于Z向滑臺底座上，支撐架固定于滑塊一兩側(cè)，支撐塊固定于支撐架之間，用于固定支撐架;連桿機構(gòu)是由電機托板、步進電機三、搖桿、連桿和穿刺機支架構(gòu)組成，步進電機三固定于電機托板上，搖桿與電機托板通過鉸鏈連接、搖桿與連桿通過鉸鏈連接、穿刺機構(gòu)支架與連桿通過鉸鏈連接，穿刺機構(gòu)支架與支撐架通過鉸鏈連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位柔性針穿刺機器人，其特征在于，所述的穿刺機構(gòu)其組成包括穿刺及構(gòu)支架、滑塊二、步進電機四、步進電機五、針芯套管支撐、絲杠二、柔性針芯，所述的步進電機四固定于穿刺機構(gòu)支架上，步進電機四與絲杠二通過聯(lián)軸器連接，步進電機五固定于滑塊二上，針芯套管支撐一端固定于穿刺機構(gòu)支架上，另一端固定于滑塊上，柔心針芯置于針芯套管支撐內(nèi)，與步進電機五固定連接。
【專利摘要】全方位柔性針穿刺機器人，其組成包括：位姿調(diào)整機構(gòu)和穿刺機構(gòu)。在位姿調(diào)整機構(gòu)中，有x向滑臺、y向滑臺、z向滑臺、轉(zhuǎn)臺、連桿機構(gòu)，分別實現(xiàn)全方位柔性針穿刺機器人在x方向移動、y方向移動、z方向移動以、水平轉(zhuǎn)動以及穿刺機構(gòu)的俯仰，俯仰角度為正負65度。在穿刺構(gòu)中，分別用步進電機控制柔性針芯的旋轉(zhuǎn)、前進、后退。該機器人可以實現(xiàn)柔性針多方位的穿刺功能。
【IPC分類】A61B17/34
【公開號】CN205359582
【申請?zhí)枴緾N201620003351
【發(fā)明人】趙燕江, 王瑞雪, 張永德, 武文強, 胡海龍, 黃磊
【申請人】哈爾濱理工大學
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2016年1月5日