CN104546282B - 一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的末端器 - Google Patents

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黄龙
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Abstract

本发明公开了一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的两自由度末端器，该末端器包括直线电机1、电机座2、传动杆3、空心轴电机4、左联轴器5、力传感器6、右联轴器7和夹持镊组件8，而夹持镊组件8包括外壳9、套筒10、弹簧11、紧定螺钉12、安装套13和分叉轴14。本发明的末端器通过控制直线电机1和空心轴电机4，完成夹持镊组件8沿自身轴线的转动和开合两个动作，实现夹持镊组件8在眼内对人工血管等材料的精细操作。

Description

一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的末端器
技术领域
本发明涉及一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的二自由度末端器，具体地说，是一种新型的，具有微小力感知功能，并且可以快速更换手术器械的二自由度末端器。
背景技术
视网膜中央血管阻塞是临床上十分常见的疾病，严重时可能导致失明。目前通常采用药物或视网膜血管搭桥手术进行治疗。在视网膜血管搭桥手术中，医生通过巩膜上的几个小切口置入夹持镊及其它精细手术器械到眼球腔内直至后部的视网膜表面，然后进行血管搭桥手术。手术效果常常由于医生自身生理颤抖而受到影响，因此，有必要采用机器人来进行精细的手术操作。
末端器安装在视网膜血管搭桥手术辅助机器人的前端，是机器人的重要组成部分。在机器人辅助手术过程中，末端器的器械部分需要伸入眼球中进行手术操作。近年来，国内外研究了一些用于外科手术的机器人末端器，取得了一定的成果。但是这些末端器尺寸较大，通常都没有安装传感器。为了提高手术的安全性和效率，有必要设计一种具有微小力感知功能并且可以快速更换手术器械的末端器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的二自由度末端器。该末端器包括直线电机1、电机座2、传动杆3、空心轴电机4、左联轴器5、力传感器6、右联轴器7和夹持镊组件8，而夹持镊组件8包括外壳9、套筒10、弹簧11、紧定螺钉12、安装套13和分叉轴14。末端器通过控制直线电机1和空心轴电机4，完成夹持镊组件8沿自身轴线的转动和开合两个动作，实现夹持镊组件8在眼内对人工血管等材料的精细操作。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
1.直线电机1的运动轴与传动杆3通过螺纹连接；传动杆3从空心轴电机4和空心的力传感器6的中心孔中穿过，与夹持镊组件8的套筒10相接触；当直线电机1动作时，套筒10会随之沿直线运动，从而使分叉轴14的开口部分发生开合动作；
2.空心轴电机4通过左联轴器5与力传感器6相连；力传感器6通过右联轴器7与夹持镊组件8相连；当空心轴电机4转动时，力传感器6和夹持镊组件8也会随之转动；
3.力传感器6通过右联轴器7与夹持镊组件8相连，可以实时测得夹持镊组件8前部所受到的作用力；
4.夹持镊组件8的外壳9与右联轴器7通过螺纹连接，而夹持镊组件8的套筒10与传动杆3的前端的球面相接触。这种连接方式可以实现夹持镊组件8的快速更换；
5.夹持镊组件8的安装套13与外壳9固定在一起，而套筒10可以在安装套13内部滑动；在轴线方向上，套筒10通过弹簧11与安装套13相连；分叉轴14通过紧定螺钉12与外壳9固定在一起；当弹簧11处于自然状态时，套筒10处于最左端，分叉轴14的开口部分处于张开状态；当套筒10向右运动时，弹簧11发生压缩，分叉轴14的开口部分开始逐渐闭合。
本发明的有益效果在于：
末端器采用直线电机1和空心轴电机4实现了夹持镊组件8的旋转和开合动作，结构紧凑，质量较小；
末端器的前部装有三维力传感器6，能够实时测得夹持镊组件8前部所受到的作用力；
夹持镊组件8的外壳9与右联轴器7通过螺纹连接，而夹持镊组件8的套筒10与传动杆3的前端的球面相接触。这种连接方式可以实现夹持镊组件8的快速更换。
附图说明
图1是本发明的末端器的结构图。
图2是本发明的末端器的剖面图。
图3是张开状态下的夹持镊组件8的示意图。
图4是闭合状态下的夹持镊组件8的示意图。
图中：1.直线电机，2.电机座，3.传动杆，4.空心轴电机，5.左联轴器，6.力传感器，7.右联轴器，8.夹持镊组件，9.外壳，10.套筒，11.弹簧，12.紧定螺钉，13.安装套，14.分叉轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明是一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的二自由度末端器。该末端器包括直线电机1、电机座2、传动杆3、空心轴电机4、左联轴器5、力传感器6、右联轴器7和夹持镊组件8，如图1所示；而夹持镊组件8包括外壳9、套筒10、弹簧11、紧定螺钉12、安装套13和分叉轴14。
图2是本发明的末端器的剖面图。直线电机1的运动轴与传动杆3通过螺纹连接；传动杆3从空心轴电机4和空心的力传感器6的中心孔中穿过，与夹持镊组件8的套筒10相接触；当直线电机1动作时，套筒10会随之沿直线运动，从而使分叉轴14的开口部分产生开合动作。空心轴电机4通过左联轴器5与力传感器6相连；力传感器6通过右联轴器7与夹持镊组件8相连；当空心轴电机4转动时，力传感器6和夹持镊组件8也会随之转动。力传感器6通过右联轴器7与夹持镊组件8相连，可以实时测得夹持镊组件8前部所受到的作用力。夹持镊组件8的外壳9与右联轴器7通过螺纹连接，而夹持镊组件8的套筒10与传动杆3的前端的球面相接触。这种连接方式可以实现夹持镊组件8的快速更换。
图3和图4分别为张开状态和闭合状态下的夹持镊组件8的示意图。夹持镊组件8的安装套13与外壳9固定在一起，而套筒10可以在安装套13内部滑动；在轴线方向上，套筒10通过弹簧11与安装套13相连；分叉轴14通过紧定螺钉12与外壳9固定在一起；当弹簧11处于自然状态时，套筒10处于最左端，分叉轴14的开口部分处于张开状态；当套筒10向右运动时，弹簧11发生压缩，分叉轴14的开口部分开始逐渐闭合。

Claims (3)

1.一种用于视网膜血管搭桥手术辅助机器人的两自由度末端器，其特征在于：该末端器包括直线电机(1)、电机座(2)、传动杆(3)、空心轴电机(4)、左联轴器(5)、力传感器(6)、右联轴器(7)和夹持镊组件(8)，而夹持镊组件(8)包括外壳(9)、套筒(10)、弹簧(11)、紧定螺钉(12)、安装套(13)和分叉轴(14)；末端器通过控制直线电机(1)和空心轴电机(4)，完成夹持镊组件(8)沿自身轴线的转动和开合两个动作，实现夹持镊组件(8)在眼内对人工血管的精细操作；
所述传动杆(3)从空心轴电机(4)的中心孔穿过，与套筒(10接触；通过控制直线电机(1)，实现套筒(10)的进退运动，从而实现分叉轴(14)开口部分的开合运动；
所述夹持镊组件(8)的外壳(9)与右联轴器(7)通过螺纹连接，夹持镊组件(8)的套筒(10)与传动杆(3)的前端的球面相接触。
2.如权利要求1所述的末端器，其特征在于：采用直线电机(1)和空心轴电机(4)实现了夹持镊组件(8)的旋转和开合动作，结构紧凑。
3.如权利要求1所述的末端器，其特征在于：空心轴电机(4)和夹持镊组件(8)之间装有三维力传感器(6)，能够实时测得夹持镊组件(8)前部所受到的作用力。
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