CN107307909B

CN107307909B - 一种介入机器人远程操作系统

Info

Publication number: CN107307909B
Application number: CN201710544638.5A
Authority: CN
Inventors: 郭书祥; 包贤强; 肖楠
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Shenzhen Aibo Hechuang Medical Robot Co ltd
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2018-11-27
Anticipated expiration: 2037-07-06
Also published as: CN107307909A

Abstract

本发明公开了一种介入机器人远程操作系统及其控制方法，属于微创血管介入手术技术领域。该系统包括主端部分和从端部分，主端部分通过无线或有线通讯方式连接从端部分；主端部分接受操作信号，控制从端部分动作，并接受从端部分的反馈信号；从端部分接受并执行主端部分发出的操作信号；从端部分包括移动平台、安装在其上用以控制的导管控制器和导丝控制器；导管控制器用于控制导管的动作；所述导丝控制器用于控制导丝的动作。本发明通过主端部分远程操控从端部分完成微创介入手术，提高手术操作的精度与稳定性，避免医生手射线影响；从端部分中在移动平台上安装导管控制器和导丝控制器，解决现有机器人难以完成对导管和导丝协同操作的问题。

Description

一种介入机器人远程操作系统

技术领域

本发明属于微创血管介入手术技术领域，涉及对于介入手术中机器人从端中导管导丝的控制技术，更具体地说，涉及一种介入机器人远程操作系统及其控制方法。

背景技术

日益高发的心脑血管疾病严重影响国民健康与社会生活，为中国医疗卫生体系带来巨大压力。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，全球每年有1670万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的29.2％，每年我国900万心脑血管疾病患者中就有250万人死亡。

心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段，能减少传统开颅、开胸手术给患者带来的创伤及痛苦，术后恢复时间短，能够有效提高医疗资源利用率。然而，传统心脑血管介入手术由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内。一方面，手术过程中，由于放射线影响，医生体力下降较快，注意力及稳定性随之降低，导致操作精度下降，易发生因推送力不当而引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。另一方面，长期电离辐射的累积伤害会大幅地增加术者罹患白血病、癌症以及急性白内障的几率。“吃线”问题已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。借助机器人技术进行导管、导丝遥操作的手术方法能够有效应对这一问题，可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能有效降低放射线对主刀医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。

国外血管介入手术机器人研究相对较早，但尚未完全实现临床应用。国内相关研究起步较晚，主要有北京理工大学、天津理工大学、北京航空航天大学和哈尔滨工业大学等。

目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构，以将医生与放射线隔离，如天津理工大学申请的申请号为：201410206956.7，公开日为：2014年9月17日的发明专利，公开了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和倾角可调底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。优越性在于：可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性；可以保证不同的接受治疗者或者不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度；装置整体采用铝合金材料，尺寸小、质量轻。该发明能够很好地完成导丝的推送，并且采用磁流变液来实现力反馈，存在运动部件惯量小、反馈灵敏等优点。又如，北京航空航天大学申请的申请号为：201210510169.2，公开日为：2014年9月17日的专利文献，公开了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、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，其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。再如，哈尔滨工业大学于2011年1月17日申请的名称为一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统的专利，它的主手手柄及计算机主机置于控制室内，控制柜、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器及可控导管置于手术室内，主手手柄位姿信号经计算机主机处理后传递给控制柜，控制柜内有运动控制卡和驱动器，运动控制卡接收命令发送指令到驱动器，驱动器将控制信号传递给主从介入装置的各个电机，进而控制介入装置实现可控导管的推/拉、旋转和弯曲操作，位姿传感器采集到可控弯曲段的位姿信息，位姿信号经运动控制卡传给计算机主机进行信号处理。该方案采用了可控导管，可获得可控导管弯曲可控段的位姿信息，保证可控导管前端的灵活性以及插管手术的可操纵性，同时通过主手手柄控制主从介入装置实现可控导管的推\拉、旋转和弯曲动作，并能获得手术室可控导管输送力信息，保证插管的精确性与稳定性。

上述方案都是对于国内对于血管介入手术机器人较为先进的研究，但它们都存在如下几方面问题：(1)只能单独推送导丝或导管，不能在手术过程中协同推送导管和导丝，使其不能完全模拟医生的操作动作，并且在一些需要导丝导管同时配合前进的部位难以操作，进而造成操作精度低、手术效率低下、对医生的辅助程度低、存在一定的安全隐患；(2)结构相对比较臃肿复杂，不仅制造成本高，而且影响操作精度；(3)导管导丝的拆装不方便，不易于手术中更换导管导丝，对导管导丝进行消毒处理；(4)手术中无法知晓导管导丝在血管内的相对位置，手术风险较高。

发明人一直致力于此方面的研究，并在此之前申请了相关专利，如中国专利申请号为：201510064919.1，公开日为：2015年5月20日的专利文献，公开了一种用于介入手术机器人的测量装置，它的基座通过合页连接有上盖；上盖设有凹形限位板以及推块，当上盖闭合时，凹形限位板将柱齿轮与主动轮、惰轮压紧，限制竖直方向位移，推块将左侧U型挡片向右侧推进，另右侧U型挡片、左侧U型挡片将导丝驱动辅助件夹紧；基座安装在直线驱动组件的滑块上。该方案可有效减少推送力在传导过程中的损失、降低因装配或振动等原因引起的较大误差，但其也只用于驱动导丝，无法完成导管导丝的协同操作；而且，虽然导丝的拆装相比前述设计有所改进，但是依然有所改进；另外，其也无法在手术中了解导丝在血管内，导丝头端与血管壁之间的相对位置。

在此之后，发明人持续对介入手术机器人的技术进行研究，并于2016年3月3日申请了申请号为：201610119761.8，名称为：主从微创血管介入手术机器人从端及其控制方法的专利，它包括从端控制机构和从端移动平台，从端控制机构由夹持驱动机构Ⅰ、推力反馈机构Ⅱ、无损夹持机构Ⅲ、夹持控制机构Ⅳ组成，同时本发明还给出了其控制方法。该方案通过设计了无损夹持机构、夹持控制机构、夹持驱动机构和推力反馈机构，来完成手术过程中导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等操作，增加了推送力测量的准确性，提高了导丝夹持的可靠性，但是其结构相对复杂，易拆装性也未有太大提高，同时在推送过程中导管或导丝头端与血管壁之间的相对位置问题也没有得到很好的解决。

需要特别说明的是，导管导丝的夹持机构都是在移动平台上实现推送的，目前的移动平台一般都采用丝杠驱动夹持机构的运动，对于只要导管或导丝夹持机构的推送来说，此种移动平台还能勉强适应，但精度相对较低，更重要的是，在对导管导丝协同操作的手术机器人中，该平台却很难满足操作要求，为使用此种情况，目前也急切需要提供一种能够实现导管导丝协同操作的手术机器人移动平台。

发明内容

1、要解决的问题

本发明提供一种介入机器人远程操作系统及其控制方法，其目的在于解决现有技术中难以满足导管导丝协同操作要求的问题；该系统通过主端部分远程操控从端部分完成微创介入手术，提高手术操作的精度与稳定性，避免医生手射线影响；从端部分中在移动平台上安装导管控制器和导丝控制器，解决现有机器人难以完成对导管和导丝协同操作的问题。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种介入机器人远程操作系统，包括主端部分和从端部分，主端部分通过无线或有线通讯方式连接从端部分；所述主端部分接受操作信号，控制从端部分动作，并接受从端部分的反馈信号；所述从端部分接受并执行主端部分发出的操作信号。

作为进一步改进，所述的从端部分包括移动平台、安装在移动平台上并可以单独控制的导管控制器和导丝控制器；所述的导管控制器用于控制导管的动作；所述导丝控制器用于控制导丝的动作。

作为进一步改进，所述的移动平台包括平台主梁，平台主梁上通过直线导轨副D设置有平台连接块；所述平台连接块通过平台驱动机构驱动，它用于安装导管控制器或导丝控制器。

作为进一步改进，所述平台连接块具有两个，分别用于安装导管控制器和导丝控制器，每个平台连接块通过一个平台驱动机构单独控制。

作为进一步改进，所述的平台驱动机构包括平台电机和同步带；所述平台电机设置在平台主梁的一端，它连接有主同步轮，平台主梁的另一端安装从同步轮，主同步轮和从同步轮之间通过同步带传动连接，平台连接块连接同步带。

作为进一步改进，还包括用于检测平台连接块在平台主梁上位移的位置检测机构。

作为进一步改进，位置检测机构包括设置在平台主梁一侧的光栅尺和固定在平台连接块上的光栅尺读头。

作为进一步改进，所述光栅尺读头上沿平台连接块的运动方向设置有两个反向的限位传感器。

作为进一步改进，所述的每个平台驱动机构包括固定在平台主梁上的驱动电机、绳索和张紧机构；所述张紧机构具有两个，分别设置在平台主梁的两端；绳索张紧在两个张紧机构上，它连接平台连接块；所述驱动电机连接绳轮，绳轮用于驱动绳索带动平台连接块移动。

作为进一步改进，所述张紧机构包括导向固定套和调节螺套，导向固定套中安装导向杆，导向杆的一端连接张紧支架，张紧支架的两端各设有一个支撑绳索的导向轮；所述调节螺套安装螺杆，螺杆可调节导向杆在导向固定套内的位置，使导向轮张紧绳索。

作为进一步改进，所述导管控制器包括主体部分、导管夹紧机构和导丝辅助夹紧机构，导管夹紧机构用于夹持导管，导丝辅助夹紧机构用于夹紧或松开导丝；所述的导管夹紧机构和导丝辅助夹紧机构均可拆卸安装在主体部分上。

作为进一步改进，所述的导管夹紧机构包括医用三通阀和夹持组件；所述的医用三通阀用于连接导管，它通过夹持组件固定在主体部分上；所述的主体部分包括壳体A和安装在壳体A上的上盖，夹持组件可拆卸安装在上盖上。

作为进一步改进，导管控制器还包括导管扭转组件，导管扭转组件用于驱动医用三通阀的螺旋帽带动导管旋转；所述导管扭转组件包括电机A、小齿轮A和大齿轮A；所述电机A安装在主体部分中，它连接小齿轮A；所述大齿轮A与安装在医用三通阀的螺旋帽上的连接鞘配合，连接鞘用于固定导管；所述的小齿轮A和大齿轮A啮合传动。

作为进一步改进，导管控制器还包括用于检测导管的推送力的导管测力组件；所述导管测力组件包括设置在主体部分中的隔板A、导管连接板和力传感器A；所述导管连接板用于连接导管夹紧机构，它通过直线导轨副A可移动设置；所述力传感器A一端与隔板A连接，另一端与导管连接板连接。

作为进一步改进，所述的医用三通阀通过两个夹持组件从两侧将其夹持固定，每个夹持组件包括夹持块和固定在夹持块下方的开关底座，夹持块和开关底座之间设置可以拨动的开关A，开关A用于锁住或解锁导管连接板。

作为进一步改进，所述的导丝辅助夹紧机构包括支撑件、夹紧件和驱动元件；所述夹紧件通过弹簧支撑设置在支撑件中，夹紧件的上端具有压紧块，驱动元件可驱动支撑件在竖直方向上下移动。

作为进一步改进，所述的驱动元件为舵机A，舵机A连接线轮，线轮上缠绕有线，线的一端连接夹紧件。

作为进一步改进，所述的导丝控制器包括基体部分、安装在基体部分上的导丝夹紧机构和夹紧切换机构，导丝夹紧机构用于夹紧导丝，夹紧切换机构用于驱使导丝夹紧机构松开对导丝的夹紧。

作为进一步改进，所述导丝夹紧机构包括导丝锁止套筒、导丝锁止杆和导丝锁止器，导丝锁止杆的一端安装导丝锁止器后装入导丝锁止套筒内；所述导丝锁止套筒具有锥孔，导丝锁止器具有与导丝锁止套筒的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器通过受力径向收缩夹紧导丝；所述导丝锁止杆上套有切换弹簧，切换弹簧通过安装在导丝锁止套筒端部的锁止器端盖压装在导丝锁止套筒内。

作为进一步改进，所述夹紧切换机构包括舵机B，舵机B安装转盘，转盘上缠绕有线，线的端部连接有通过直线导轨副C设置的切换板；所述导丝锁止杆上安装锁止器拉板，切换板卡在锁止器端盖和锁止器拉板之间。

作为进一步改进，所述导丝控制器还包括用于驱动导丝锁止套筒旋转的导丝扭转组件；所述导丝扭转组件包括设置在基体部分上的电机B，电机B连接小齿轮B；所述的导丝锁止套筒上安装有与小齿轮B啮合的大齿轮B；所述的导丝锁止套筒通过套筒支撑组件支撑设置在基体部分上；所述套筒支撑组件包括定位底座，导丝锁止套筒通过轴承安装装在定位底座中。

作为进一步改进，所述导丝控制器还包括用于检测导丝推送力的导丝测力组件；所述的导丝测力组件包括设置在基体部分中的隔板B、导丝连接件和力传感器B；所述的导丝连接件用于连接套筒支撑组件，它通过直线导轨副B可移动设置在隔板B上；所述力传感器B的一端与隔板B连接，另一端与导丝连接件连接。

作为进一步改进，所述定位底座的底部通过连接座设置有可拨动的锁紧开关；所述的导丝连接件设置带有插接孔B的插接板B，拨动锁紧开关可将锁紧开关插入插接孔B内，从而锁住导丝连接件。

上述介入机器人远程操作系统的控制方法，其控制过程包括：医生控制主端部分向从端部分发出控制指令，从端部分接受主端部分发出的控制指令，并完成相应对导管和导丝的控制动作。

作为进一步改进，所述的从端部分包括移动平台、安装在移动平台上并可以单独控制的导管控制器和导丝控制器；所述的导管控制器用于控制导管的动作；所述导丝控制器用于控制导丝的动作；从端部分完成对导管和导丝控制动作的步骤为：移动平台控制导管控制器和导丝控制器在移动方向上的相对位置，完成导管和导丝的协同推送操作。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明介入机器人远程操作系统，移动平台将导管和导丝的轴向移动控制单轨道布置，即采用一个轨道多个平台连接块的形式，平台连接块用于固定导管控制器或导丝控制器，由于采用多个滑块在同一个轨道上运行，每个滑块的行程完全重合，不同的是先后顺序，此种方式完全符合医生手部的实际操作形式，能够完成导管和导丝的协同推送，符合实际手术操作需求；

(2)本发明的介入机器人远程操作系统，移动平台对于导管控制器和导丝控制器的直线控制采用一个轨道多个滑块的形式，避免了现有技术中对于每个直线运动的控制都需要一套轨道和一套滑块而造成体积大，重量大的问题，本发明采用多个滑块共用轨道的形式，缩小了装置体积，并减轻了装置的重量，降低了成本，使得能够更好地应用于临床手术；

(3)本发明的介入机器人远程操作系统，移动平台能够根据需要进行功能扩展，当手术过程中需要对导管和导丝进行辅助操作时，而辅助操作的轴向直线运动与导管、导丝的运动不同步时，可通过增加平台连接块的数量来完成，利用增加的平台连接块来承载辅助操作装置，进行实现对导管和导丝的辅助作用，其能够根据具体需要进行功能扩展，扩展性好，同时其操作相对简单；

(4)本发明的介入机器人远程操作系统，移动平台采用绳索驱动来完成直线移动的控制，并利用张紧机构同时起到张紧和导向的作用，由于绳索驱动利用绳索来代替传统的刚性结构，使得其结构简单，机构相对较轻，惯性小，装置的柔顺性好，不会产生刚性碰撞或冲击，同时每个平台连接块的运动都通过一个电机单独控制，对于平台连接块各自的运动能够线性控制，同时由于其采用滑轮来完成导向，使得轴向摩擦力小，并且能够利用张紧机构进行张紧，使得安装调节方便；

(5)本发明的介入机器人远程操作系统，移动平台采用同步带与同步轮传动方式，传动精度更高，结构简单，重量轻，适合临床使用；移动平台还设置位置检测机构，通过光栅尺读头读取光栅尺信息，可精确知晓导管控制器和导丝控制器的位移，从而控制导管和导丝的推送距离；且安装限位传感器，可检测导管控制器和导丝控制器的极限位置，同时也可检测导管控制器和导丝控制器之间的相对位置，从而达到导管导丝协同配合的作用；

(6)本发明介入机器人远程操作系统，通过在操作平台上设置导管控制器和导丝控制器可以完成介入手术过程中对导管和导丝协同操作，满足手术的各种要求；

(7)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器中通过将导管夹紧机构和导丝辅助夹紧机构可拆卸地安装在主体部分上，简单的组合方式，方便拆装，且导管夹紧机构能够夹持导管，导丝辅助夹紧机构夹紧或放松导丝，从而配合导丝控制器，可实现导管导丝的单独或同时推送，协同工作；

(8)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器中导管夹紧机构采用夹持组件夹持医用三通阀的结构形式，拆装组合简单，大大简化了夹持结构，医用三通阀不仅可以与导管简单快速的连接，便于它们连接处的消毒，而且更主要的是通过医用三通阀，可在手术过程中向血管内打入造影剂，对血管内部进行造影，进而可观察导管导丝与血管的相对位置，便于对导管导丝的进一步操作，提高手术的安全性；另外，医用三通阀的成本较低，可一次性使用，用完即可丢弃，不像现有的夹持机构还需要反复拆装消毒；

(9)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器中通过导管扭转组件可实现对导管的扭转操作，从而满足手术过程中对导管头端的角度控制，保证导管在血管内能够顺利向预定位置推进；导管扭转组件采用电机驱动齿轮的形式，通过调整小齿轮和大齿轮的传动比，可调整导管的转动速度，且大齿轮与医用三通阀的连接通过连接鞘实现，既能完成导管的扭转驱动，又能简单方便的将导管安装到医用三通阀上；同样，导丝扭转组件也存在同样的作用效果；

(10)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器或导丝控制器中通过测力组件能够检测导管或导丝在推送过程中的推送力，达到导管或导丝的精确控制，提高手术安全性；采用力传感器进行实时的动态力反馈，为医生手术控制推送力大小；测力组件安装在主体部分或基体部分内部，结构紧凑，结构相对封闭，能够很好的保护力传感器，且力传感器的测力形式简单便捷，中间连接件相对较少，测力准确度高；

(11)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器中导管夹紧机构的夹持组件即可简单的对医用三通阀进行可靠夹持，而且通过夹持组件中的开关拨动，即可快速完成导管夹持器与测力组件中导管连接板的拆装，结构设计巧妙；

(12)本发明介入机器人远程操作系统，导管控制器中导丝辅助夹紧机构创新性地采用舵机驱动线轮带动线拉动夹紧件对导丝进行夹紧的结构形式，弹簧的反向作用力可使夹紧件松开导丝，操作简单方便，便于控制，可配合导管夹紧机构完成对导管导丝的协同配合操作；

(13)本发明介入机器人远程操作系统，导丝控制器中导丝夹紧机构采用导丝锁止器与导丝锁止套筒的锥面配合形式，导丝锁止杆可挤压导丝锁止器使其径向收缩，从而夹持导丝，该种方式对导丝整个圆周上都受到夹持力，加持面积大，夹持可靠，对导丝的损伤小；

(14)本发明介入机器人远程操作系统，导丝控制器中通过夹紧切换机构配合导丝夹紧机构的结构形式可使得导丝锁止器松开对导丝的夹持，夹紧切换机构中通过舵机驱动转盘转动，转盘上的线缠绕，线拉动导丝锁止杆克服切换弹簧的弹性力移动，从而从开对导丝锁止器的挤压，使导丝锁止器松开导丝，此种结构方式简单，切换方便可靠，可控性强；

(15)本发明介入机器人远程操作系统，导丝控制器中导丝夹紧机构采用定位底座通过轴承支撑导丝锁止套筒的结构，既不影响对导丝的夹持，也不影响导丝扭转组件驱动导丝锁止套筒旋转；

(16)本发明介入机器人远程操作系统，整体结构简单，导管控制器和导丝控制器均采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，且大部分都可采用塑料制成，整体重量轻便，制造成本较低。

附图说明

图1为本发明从端部分中的一种移动平台的立体结构示意图；

图2为本发明从端部分中的一种移动平台中平台连接块部分的局部放大示意图；

图3为本发明从端部分的立体结构示意图；

图4为本发明从端部分中另一种移动平台从上方观察的立体结构示意图；

图5为本发明从端部分中另一种移动平台从下侧观察的立体结构示意图；

图6为本发明从端部分的另一种移动平台中张紧机构的立体结构示意图；

图7为本发明从端部分的另一种移动平台中张紧机构的爆炸结构示意图；

图8为本发明中导管控制器的立体结构示意图；

图9为导管控制器中主体部分的主视结构示意图；

图10为图9中A-A剖视图；

图11为图10中B-B剖视图；

图12为导管控制器中主体部分的爆炸视图；

图13为导管控制器中导管夹持机构的主视结构示意图；

图14为图13中C-C剖视图；

图15为导管控制器中导管夹持机构的立体结构示意图；

图16为导管控制器中导管夹持机构的爆炸视图；

图17为导管控制器中导丝辅助夹紧机构的立体结构示意图；

图18为导管控制器中导丝辅助夹紧机构的爆炸视图；

图19为本发明中导丝控制器的立体结构示意图；

图20为导丝控制器中基体部分的主视结构示意图；

图21为图20中D-D的剖视图；

图22为图21中E-E的剖视图；

图23为导丝控制器中基体部分的爆炸示意图；

图24为导丝控制器中导丝夹紧机构的主视结构示意图；

图25为图24中F-F的剖视图；

图26为图25中H-H的剖视图；

图27为导丝控制器中导丝夹紧机构的爆炸示意图；

图28为导丝控制器中夹紧切换机构的立体结构示意图；

图29为导丝控制器中夹紧切换机构的爆炸图。

图中：1、主体部分；110、壳体A；111、插板A；120、上盖；

2、导丝辅助夹紧机构；210、基座；211、插块；220、支撑件；221、弹簧腔；230、夹紧件；231、压紧块；240、弹簧；250、舵机A；260、线轮；

3、导管夹紧机构；310、医用三通阀；320、夹持组件；321、开关底座；322、夹持块；323、开关A；324、连接鞘；

4、导管扭转组件；401、电机A；402、小齿轮A；403、大齿轮A；

5、导管测力组件；510、隔板A；520、直线导轨副A；530、承托板A；540、导管连接板；541、插接板A；542、插接孔A；550、力传感器A；560、传感器固定板A；

6、基体部分；610、壳体B；611、插板B；620、盖板；630、导丝扭转组件；631、电机B；632、小齿轮B；633、大齿轮B；

7、导丝夹紧机构；710、导丝锁止套筒；720、导丝锁止杆；730、导丝锁止器；740、切换弹簧；750、垫片；760、锁止器端盖；770、锁止器拉板；780、轴承；790、套筒支撑组件；791、定位底座；792、锁紧开关；793、连接座；794、轴承压板；795、定位压板；

8、夹紧切换机构；810、舵机座；811、插接块；820、舵机B；830、转盘；840、切换板；850、直线导轨副C；

9、导丝测力组件；910、隔板B；920、直线导轨副B；930、承托板B；940、导丝连接件；941、插接板B；942、插接孔B；950、力传感器B；960、传感器固定板B。

1010、平台主梁；1020、直线导轨副D；1030、平台连接块；1031、快接孔；1040、平台驱动机构；1041、平台电机；1042、主同步轮；1043、从同步轮；1044、同步带；1050、位置检测机构；1051、光栅尺；1052、光栅尺读头；1053、限位传感器；

1110、平台主梁；1120、直线导轨副D；1130、平台连接块；1140、平台驱动机构；1141、绳索；1142、驱动电机；1143、绳轮；1150、张紧机构；1151、导向固定套；1152、调节螺套；1153、导向杆；1154、张紧支架；1155、导向轮；1156、螺杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例提供一种介入机器人远程操作系统，它包括主端部分和从端部分，主端部分通过无线或有线通讯方式连接从端部分，本实施例采用无线通讯方式；所述主端部分接受操作信号，控制从端部分动作，并接受从端部分的反馈信号；所述从端部分接受并执行主端部分发出的操作信号。

主端部分现有技术中已经较为常见，本申请人在之前也有相应申请，在此不再赘述，本实施例主要对于从端部分的结构进行改进。具体地，从端部分包括移动平台、安装在移动平台上并可以单独控制的导管控制器和导丝控制器；导管控制器用于控制导管的动作；所述导丝控制器用于控制导丝的动作。

如图1、图2所示，本实施例提供一种移动平台结构形式，它包括平台主梁1010、平台连接块1030、平台驱动机构1040和位置检测机构1050；其中，平台连接块1030通过直线导轨副D1020设置在平台主梁1010上，直线导轨副D1020包括安装在平台主梁1010上的滑轨和与滑轨配合的滑块，平台连接块1030安装在滑块上，平台连接块1030用于安装导管控制器或导丝控制器；导管控制器和导丝控制器现有技术中有相应结构，导管控制器用来夹持导管并对导管进行旋转和推送力检测，导丝控制器用来夹持导丝并对导丝进行旋转和推送力检测。在本实施例中，为了能够实现导管控制器和导丝控制器的协同配合，平台连接块1030具有两个，两个平台连接块1030各通过一个平台驱动机构1040单独控制。

所述的每个平台驱动机构1040包括平台电机1041和同步带1044；所述平台电机1041设置在平台主梁1010的一端，它连接有主同步轮1042，平台主梁1010的另一端安装从同步轮1043，主同步轮1042和从同步轮1043之间通过同步带1044传动连接，平台连接块1030连接同步带1044，从而平台电机1041可通过同步带1044驱动平台连接块1030沿直线导轨副D1020滑动。

所述的位置检测机构1050用于检测平台连接块1030在平台主梁1010上的位移，它包括设置在平台主梁1010一侧的光栅尺1051和固定在平台连接块1030上的光栅尺读头1052，通过光栅尺读头1052读取光栅尺1051信息，可精确知晓导管控制器和导丝控制器的位移，从而控制导管和导丝的推送距离。另外，光栅尺读头1052上沿平台连接块1030的运动方向设置有两个反向的限位传感器1053，可检测导管控制器和导丝控制器的极限位置，同时也可检测导管控制器和导丝控制器之间的相对位置，避免平台连接块1030运动超行程，也防止两个平台连接块1030之间发生碰撞，从而达到导管导丝更好的协同配合操作。

由上可知，该移动平台可以同时带动导管控制器和导丝控制器动作，从而能够满足导管导丝协同操作要求；采用同步带与同步轮传动方式，传动精度更高，结构简单，重量轻，适合临床使用。

实施例2

本实施例提供一种介入机器人远程操作系统，与实施例1基本相同，提供了另一种移动平台结构形式。结合图4、图5所示，该移动平台包括平台主梁1110、平台连接块1130和平台驱动机构1140；其中，平台连接块1130至少具有一个，它通过直线导轨副D1120设置在平台主梁1110上，本实施例具有三个平台连接块1130，每个平台连接块1130都通过平台驱动机构1140单独驱动，平台连接块1130用于安装导管控制器、导丝控制器或其它支撑辅助结构。导管控制器和导丝控制器现有技术中有相应结构，导管控制器用来夹持导管并对导管进行旋转和推送力检测等，导丝控制器用来夹持导丝并对导丝进行旋转和推送力检测等。

所述的每个平台驱动机构1140包括驱动电机1142、绳索1141和张紧机构1150；其中，驱动电机1142固定在平台主梁1110的底部，它连接有绳轮1143，绳轮1143用于驱动绳索1141带动平台连接块1130移动；所述张紧机构1150具有两个，分别设置在平台主梁1110的两端，用于支撑绳索1141，并使绳索1141张紧，绳轮1143缠绕在两个张紧机构1150上，绳轮1143连接平台连接块1130。

如图6和图7所示，张紧机构1150包括导向固定套1151和调节螺套1152，导向固定套1151中安装导向杆1153，导向杆1153的一端连接张紧支架1154，张紧支架1154的两端各设有一个支撑绳索1141的导向轮1155；所述调节螺套1152安装螺杆1156，螺杆1156可调节导向杆1153在导向固定套1151内的位置，使导向轮1155张紧绳索1141。

该移动平台解决了现有技术中存在的装置体积重量大、装置不能再现医生手部操作的实际动作和装置的扩展性差的问题，它通过设计了平台主梁1110、平台驱动机构1140和张紧机构1150的相互配合，并采用一轨道多滑块的形式，来完成对导管控制器和导丝控制器的直线移动控制；具有安装调节方便，控制精度高的优点。

实施例3

本实施例提供一种介入机器人远程操作系统，在实施例1的基础上，对从端部分的导管控制器和导丝控制器进行优化设计。如图3所示，该从端部分主要包括导管控制器、导丝控制器，以及实施例1中的移动平台，导管控制器和导丝控制器分别安装在两个平台连接块1030上。移动平台结构在实施例1中已经详细说明，本实施例对导管控制器和导丝控制器的结构进行改进，下面对于导管控制器和导丝控制器的结构进行详细说明。

一、导管控制器的结构

如图8所示，导管控制器主要包括五个部分，分别为主体部分1、导丝辅助夹紧机构2、导管夹紧机构3、导管扭转组件4和导管测力组件5；其中，主体部分1是其它四个部分的安装基础，导管夹紧机构3和导丝辅助夹紧机构2均可拆卸安装在主体部分1上，导丝辅助夹紧机构2用于对导丝进行辅助夹紧或放松，导管夹紧机构3用于夹持导管，导管扭转组件4用于完成对导管的扭转操作，导管测力组件5则用于检测导管的推送力。该装置通过各部分的相互配合，可完成对导管的夹持、推送、扭转和测力，以及对导丝的辅助夹紧或放松，从而可实现导管与导丝的协同配合，完成手术的需求。下面对各部分的具体结构分别进行详细说明。

结合图9至图12所示，主体部分1包括壳体A110和上盖120，在本实施例中，壳体A110为顶部和后端开放的壳状结构，上盖120安装在壳体A110的顶部，使得壳体A110内形成相对较为封闭的空间，为后续导管扭转组件4和导管测力组件5的安装腾出空间。导管夹紧机构3安装在上盖120的上方，而导丝辅助夹紧机构2固定在壳体A110的后端，安装位置合理分配。由于主体部分1作为基础部分，整个装置是通过它安装到平台连接块1030上进行相应的操作，为了安装的便捷性，在壳体A110的底部设置一对插板A111，而对应在平台连接块1030上设置快接孔1031，插板A111插入快接孔1031，在插板A111上设置销孔，通过销穿过平台连接块1030插入销孔中，使得插板A111与平台连接块1030可靠连接，且方便拆卸。

依然结合图9至图12所示，导管测力组件5安装在壳体A110内，它主要包括隔板A510、导管连接板540和力传感器A550；其中，隔板A510固定在壳体A110的中间，将壳体A110内空间主要分为上下两部分，隔板A510的相对两侧边向上翻折形成侧板，两个侧板上各安装一个直线导轨副A520，直线导轨副A520连接导管连接板540，从而导管连接板540可相对隔板A510移动，这也是后续能够对导管进行推送力检测的前提。本实施例中，直线导轨副A520优选采用滚珠直线导轨副，摩擦力较小几乎可以忽略，从而导管连接板540的运动阻力可忽略，保证导管推送力检测的高精度。直线导轨副A520包括导轨和滑块，导轨固定在隔板A510的侧板上，滑块通过承托板A530与导管连接板540进行连接，导管连接板540用于连接导管夹紧机构3。在隔板A510上还安装一个呈L形的传感器固定板A560，力传感器A550的一端与导管连接板540连接，另一端与传感器固定板A560连接，这样，导管的推力通过导管夹紧机构3传递到导管连接板540上，导管连接板540相对隔板A510移动，会被力传感器A550的转换元件，如应变片感应，将力信号转换成电信号并输出，从而获取力的大小。

由上可知，通过导管测力组件5能够检测导管在推送过程中的推送力，达到导管的精确控制，提高手术安全性；采用力传感器A550进行实时的动态力反馈，可以将推送力反馈给主端部分，便于医生手术控制推送力大小；该导管测力组件5安装在壳体A110内，结构紧凑，结构相对封闭，能够很好的保护力传感器A550，且力传感器A550的测力形式简单便捷，中间连接件相对较少，测力准确度高。

当然，为了方便导管连接板540与导管夹紧机构3之间的连接，本实施例，在导管连接板540上设置一对具有插接孔A542的插接板A541，插接板A541从壳体A110内穿过上盖120，使插接孔A542高出上盖120的表面，通过它使得导管连接板540与导管夹紧机构3能够快速连接或拆下。与此同时，为适应导管连接板540的结构形式，对导管夹紧机构3的结构也具有特定的要求，下面会具体说明。

结合图13至图16所示，导管夹紧机构3包括医用三通阀310和夹持组件320；其中，医用三通阀310用于连接导管，它是现有临床上常用的医疗用具，此处创新性地将其用在导管的夹持控制上，它主要包括三通体、控制阀和螺旋帽，螺旋帽可相对三通体转动，控制阀控制三通体各端口的通断。在使用时，导管先连接到连接鞘324上，然后再将连接鞘324与螺旋帽螺纹连接，从而将导管连接到医用三通阀310上，且能够相对转动；连接鞘324作为中间连接元件，现有技术中很常见，在此不再赘述。夹持组件320是用来对医用三通阀310进行夹持固定，当然固定的是医用三通阀310的三通体，它具有两个，从医用三通阀310的两侧将其夹持固定，它包括夹持块322，夹持块322的一侧面具有与医用三通阀310的三通体一半的外形相卡合的卡槽，两个夹持块322的卡槽合在一起即可组合成一个卡腔，可将医用三通阀310的三通体可靠的夹持，同时不影响螺旋帽的旋转。当然，为适应上述导管连接板540的连接结构，此处，在夹持块322的下侧具有开口槽，开口槽内配合设置有开关底座321，且在夹持块322与开关底座321之间设置可以拨动的开关A323，开关A323用于锁住或解锁导管连接板540。开关A323由水平的卡板和竖直的拨动板组成，卡板滑动设置在开关底座321上的滑槽中，拨动板穿过夹持块322上的孔后，供拨动。在将导管夹紧机构3安装到上盖120的上方时，插接板A541插入夹持块322与开关底座321之间形成的竖直插孔中，通过拨动开关A323，可使得卡板插入插接板A541的插接孔A542，从而实现导管连接板540与导管夹紧机构3的可拆卸连接。

由上可知，导管夹紧机构3采用夹持组件320夹持医用三通阀310的结构形式，拆装组合简单，大大简化了夹持结构。创新性采用医用三通阀310连接导管，它不仅可以与导管简单快速的连接，便于它们连接处的消毒，而且更主要的是通过医用三通阀310，可在手术过程中向血管内打入造影剂，对导管头端处的血管内部进行造影，进而可观察导管导丝与血管的相对位置，便于对导管导丝的进一步操作，提高手术的安全性；另外，医用三通阀310的成本较低，可一次性使用，用完即可丢弃，而不用像现有的夹持机构还需要反复拆装消毒。

结合图8至图12所示，导管扭转组件4包括电机A401、小齿轮A402和大齿轮A403；其中，电机A401固定在壳体A110中，具有很好的保护作用，电机A401的输出轴连接小齿轮A402，大齿轮A403与固定导管的连接鞘324连接，小齿轮A402和大齿轮A403啮合传动；使用中，电机A401驱动小齿轮A402转动，通过小齿轮A402和大齿轮A403啮合传动，大齿轮A403带动连接鞘324转动，从而驱动导管扭转，可调整导管头端的角度，保证导管在血管内可顺利的推进。大齿轮A403的中心设置与连接鞘324外形相匹配的孔，连接鞘324插入该孔中即可将连接鞘324与大齿轮A403连接。

通过导管扭转组件4可实现对导管的扭转操作，从而满足手术过程中对导管头端的角度控制，保证导管在血管内能够顺利向预定位置推进；导管扭转组件4采用电机A401驱动齿轮的形式，通过调整大小齿轮的传动比，即可调整导管的转动速度，且大齿轮A403与医用三通阀310的连接通过连接鞘324实现，既能完成导管的扭转驱动，又能简单方便的将导管安装到医用三通阀310上。

结合图17和图18所示，导丝辅助夹紧机构2包括基座210、支撑件220、夹紧件230和驱动元件；其中，基座210用于将导丝辅助夹紧机构2安装到壳体A110上，支撑件220和驱动元件都安装在基座210上，夹紧件230通过弹簧240支撑设置在支撑件220中，它通过驱动元件驱动可在竖直方向上下移动，对导丝进行夹紧或松开。支撑件220上具有弹簧腔221，弹簧240位于弹簧腔221内；夹紧件230为杆状结构，其上端具有压紧块231，其下端具有小孔，且下端从穿过支撑件220的上方插入弹簧腔221内，穿过弹簧240后，经支撑件220的下方伸出，连接驱动元件。驱动元件只要能够驱动夹紧件230上下动作即可，但本实施例驱动元件采用舵机A250，舵机A250连接线轮260，线轮260上缠绕有线，线的一端穿入夹紧件230下端的小孔从而连接夹紧件230。使用时，舵机A250驱动线轮260转动，通过线带动夹紧件230下移压缩弹簧240，夹紧件230上端的压紧块231下移将导丝压紧在支撑件220的上表面，从而实现对导丝的夹紧。

另外，为方便将导丝辅助夹紧机构2安装到壳体A110上，基座210设有用于将其安装到壳体A110上的一对插块211，通过此对插块211插入壳体A110的后侧，并用螺栓进行紧固即可。

综合以上说明，已经对导管控制器各部分的结构及其连接关系进行了清楚完整的表述，该装置具有以下优点：

①整体结构简单，采用模块化的结构设计，各部分之间相对较为独立，通过简单的组合即可完成组装，拆装都方便，且结构紧凑体积小；大部分部件结构简单，且可采用塑料制品制成，重量轻，且大大降低制造成本；

②能够同时实现导管的夹持、推送、扭转和测力，以及导丝的辅助夹紧或放松，从而可配合导丝控制器完成对导管导丝的协同操作控制，满足手术的各种操作需求；

③较为封闭的结构形式，对传感器和电机都具有较好的保护；

④在手术过程中，可以较为方便的实现对导管头端处血管进行造影，从而了解导管导丝有血管的相对位置关系，提高手术安全性。

采用上述导管控制器对导管和导丝进行控制，主要完成对导管的夹持、推送、扭转和测力，以及导丝的夹紧和放松，对导管导丝的配合控制，满足介入手术的操作需求，下面对相应的操作步骤进行详细说明。

首先，将主体部分1通过插板A111安装到平台连接块1030的快接孔1031中，并通过销固定。

然后，导管夹紧机构3夹持导管及安装，具体为：先将导管的尾端连接安装到连接鞘324上，此步骤时同时将大齿轮A403与连接鞘324配合安装，为后续导管扭转组件4传动做准备；再将连接鞘324旋接到医用三通阀310的螺旋帽上；接着通过夹持组件320的夹持块322将医用三通阀310从两侧夹紧固定；最后，夹紧医用三通阀310后的夹持组件320插接到上盖120上方的导管连接板540上，拨动开关A323插入导管连接板540的插接孔A542中锁住，使得导管夹紧机构3与导管连接板540连接固定，此时，小齿轮A402和大齿轮A403也啮合传动连接；完成导管夹紧机构3对导管的夹持，以及安装到主体部分1上。

接着，在导丝控制器夹持导丝后，将导丝的头端经医用三通阀310穿入导管内，保证医用三通阀310后方的导丝穿过导丝辅助夹紧机构2中支撑件220与夹紧件230的压紧块231之间，从而将导丝安装到位。

经过以上的准备后，导管控制器即可对导管和导丝进行相应的控制，具体如下：

(一)当需要单独控制导管时

导丝辅助夹紧机构2松开导丝，即舵机A250失电，夹紧件230在弹簧240的作用力下，其压紧块231远离支撑件220的表面，从而压紧块231不会压紧导丝；平台驱动机构1040驱动平台连接块1030移动，带动主体部分1移动，进而驱动导管夹紧机构3移动，控制导管单独移动，完成推送。

(二)当需要同时控制导管和导丝时

导丝辅助夹紧机构2辅助夹紧导丝，即舵机A250得电，驱动线轮260转动，线轮260通过线将夹紧件230向下拉，夹紧件230克服弹簧240阻力向下运动，直至压紧块231将导丝压紧在支撑件220的表面，完成对导丝的夹紧；平台驱动机构1040驱动平台连接块1030带动主体部分1移动，进而导管夹紧机构3带动导管移动，同时，导丝辅助夹紧机构2带动导丝同步动作，实现导管和导丝的同步推送。此步骤时，导丝控制器松开对于导丝的夹紧。

(三)当需要单独控制导丝时

移动平台停止动作，导管夹紧机构3不动，导丝辅助夹紧机构2松开导丝，导丝控制器夹紧并带动导丝即可进行导丝的单独推送。

(四)对导管的扭转控制

电机A401动作，通过小齿轮A402和大齿轮A403的啮合传动，带动连接鞘324和医用三通阀310的螺旋帽一起旋转，进而驱动导管扭转，完成对导管的扭转操作，实现导管头端的角度调节。

(五)对导管推送力的检测

移动平台动作，带动主体部分1向前推送，其推动力经隔板A510、力传感器A550和导管连接板540传递到导管夹紧机构3，在推送过程中，力传感器A550接受推力信息，并转化为电信号输出，进而达到导管的推送力检测。

通过以上步骤可完成对导管的夹持、推送、扭转和推送力检测，以及导丝的辅助夹紧和放松，各步骤之间有序的工作，并配合导丝控制器即可完成对导管导丝的协同操作，从而可满足手术过程中的各种操作需求。下面对导丝控制器进行详细说明。

二、导丝控制器的机构

如图19所示，导丝控制器也主要包括五个部分，分别为基体部分6、导丝夹紧机构7、夹紧切换机构8、导丝扭转组件630和导丝测力组件9；其中，基体部分6是其它四个部分的安装基础，导丝夹紧机构7和夹紧切换机构8均可拆卸安装在基体部分6上，导丝夹紧机构7位于基体部分6的上侧，夹紧切换机构8位于基体部分6的后侧，导丝夹紧机构7用于夹紧导丝，夹紧切换机构8用于驱使导丝夹紧机构7松开对导丝的夹紧，而导丝扭转组件630用于完成对导丝的扭转操作，导丝测力组件9用于检测导丝的推送力。该装置通过各部分的相互配合，可完成对导丝的夹紧、放松、推送、扭转和测力，从而配合导管控制器对导管的控制，完成手术过程中的协同配合。下面分别对各部分的具体结构分别进行详细说明。

结合图20至图23所示，基体部分6结构与主体部分1结构基本相同，主要包括壳体B610和盖板620；在本实施例中，壳体B610为顶部和后端开放的壳状结构，盖板620安装在壳体B610的顶部，使得壳体B610内形成相对较为封闭的空间，为后续导丝扭转组件630和导丝测力组件9的安装腾出空间。导丝夹紧机构7安装在盖板620的上方，而夹紧切换机构8固定在壳体B610的后侧，安装位置合理分配，也符合各自功能实现的需要。由于基体部分6作为基础部分，整个装置是通过它安装到平台连接块1030上进行相应的操作，为了安装的便捷性，在壳体B610的底部设置一对插板B611，插板B611插入快接孔1031，再通过销固定。

结合图20至图23所示，导丝测力组件9安装在壳体B610内，其结构与导管测力组件5类似，它主要包括隔板B910、导丝连接件940和力传感器B950；其中，隔板B910安装在壳体B610的中间，将壳体B610内空间大致分为上下两部分，隔板B910相对的两侧边向上翻折形成侧板，两个侧板相对的内侧各安装一个直线导轨副B920，直线导轨副B920连接导丝连接件940，导丝连接件940用于连接导丝夹紧机构7，从而导丝连接件940可相对隔板B910滑动，这也是后续能够对导丝进行推送力检测的前提。本实施例中，直线导轨副B920也优选采用滚珠直线导轨副，摩擦力较小几乎可以忽略，从而导丝连接件940的运动阻力可忽略，保证导丝推送力检测的高精度。直线导轨副B920包括导轨和滑块，导轨固定在隔板B910的侧板上，滑块通过承托板B930与导丝连接件940进行连接。在隔板B910上还安装一个呈L形的传感器固定板B960，力传感器B950的一端与导丝连接件940连接，另一端与传感器固定板B960连接，这样，导丝的推力通过导丝夹紧机构7传递到导丝连接件940上，导丝连接件940相对隔板B910移动，对力传感器B950产生拉力，力传感器B950的转换元件，如应变片感应产生力信号，并将力信号转换成电信号并输出，从而获取力的大小。

当然，也为了方便导丝连接件940与导丝夹紧机构7之间的连接，本实施例在导丝连接件940上设置一对具有插接孔B942的插接板B941，插接板B941从壳体B610内穿过盖板620，使插接孔B942高出盖板620的表面，通过它使得导丝连接件940与导丝夹紧机构7能够快速连接或拆下。与此同时，为适应导丝连接件940的结构形式，对导丝夹紧机构7的结构也具有特定的要求，下面会具体说明。

如图24至27所示，导丝夹紧机构7包括导丝锁止套筒710、导丝锁止杆720、导丝锁止器730和套筒支撑组件790；其中，导丝锁止套筒710、导丝锁止杆720和导丝锁止器730都具有沿各自轴线贯穿的中心孔，以供导丝穿过；导丝锁止器730呈类似蘑菇状结构，两端大小不一，较小的一端可插入导丝锁止杆720的端部，较大的一端露在外，且具有外锥面，沿外锥面的圆周方向开设至少两个切口，在本实施例中开设4个切口，将锥形端切分成均匀的4份；而装入导丝锁止器730的导丝锁止杆720插入导丝锁止套筒710内，且导丝锁止器730内具有与导丝锁止器730的外锥面相配合的锥孔。同时，导丝锁止杆720靠近导丝锁止杆720的一端具有挡环，导丝锁止杆720上套有切换弹簧740，切换弹簧740的一端被挡环限位，再在导丝锁止套筒710的端部安装锁止器端盖760，将切换弹簧740压装在导丝锁止套筒710内，在锁止器端盖760和切换弹簧740的端部之间设置垫片750，以使锁止器端盖760更好的压紧切换弹簧740。这样，锁止器端盖760挤压切换弹簧740，切换弹簧740对导丝锁止杆720施加推力，进而导丝锁止杆720挤压导丝锁止器730，使得导丝锁止器730的外锥面与导丝锁止套筒710的锥孔表面发生相对移动，由于导丝锁止器730上切口的存在，从而导丝锁止器730具有锥面的端部会径向收缩，夹紧导丝，此种方式对导丝整个圆周上都受到夹持力，加持面积大，夹持可靠，对导丝的损伤小。

需要特别说明的是，为满足上述导丝夹紧机构7与导丝连接件940的连接，以及后续导丝扭转组件630能够实现对导丝的扭转，本实施例对导丝锁止套筒710的支撑结构进行设计，采用导丝锁止套筒710通过套筒支撑组件790支撑设置在基体部分6上的结构形式。该套筒支撑组件790包括定位底座791、轴承压板794和定位压板795；其中，定位底座791具有U形的容纳腔，容纳腔内具有两个轴承卡槽，导丝锁止套筒710的两端各安装一个轴承780，两个轴承780卡在轴承卡槽中，用轴承压板794从轴承780上方压住轴承780，可防止导丝锁止套筒710的轴向窜动，在轴承压板794再通过定位压板795固定，防止导丝锁止套筒710的径向窜动，轴承压板794与定位底座791之间采用插接连接方式，插装方便。另外，在定位底座791底部的两侧各开设一个开口槽，开口槽内配合设置有连接座793，且在定位底座791与连接座793之间的空间中设置可以拨动的锁紧开关792，锁紧开关792用于锁住或解锁导丝连接件940。锁紧开关792由水平的卡板和竖直的拨动板组成，卡板滑动设置在连接座793上的滑槽中，拨动板穿过定位底座791上的孔，露出连接座793的表面，供拨动。在导丝夹紧机构7安装到盖板620的上方时，插接板B941插入定位底座791与连接座793之间形成的竖直插孔中，通过拨动锁紧开关792，可使得卡板插入插接板B941的插接孔B942中，从而实现导丝夹紧机构7与导丝连接件940的可拆卸连接。

结合图19至图23所示，导丝扭转组件630的结构也类似导管扭转组件4，它包括电机B631、小齿轮B632和大齿轮B633；其中，电机B631固定在壳体B610中，具有很好的保护作用，电机B631的输出轴连接小齿轮B632，大齿轮B633通过键与导丝锁止套筒710的前端连接，小齿轮B632和大齿轮B633啮合传动。使用中，电机B631驱动小齿轮B632转动，通过大小齿轮啮合传动，大齿轮B633带动导丝锁止套筒710转动，在导丝夹紧的前提下，导丝可根随导丝锁止套筒710一起转动，从而可调整导丝端头的角度，保证导管在血管内可顺利的推进。

通过导丝扭转组件630可实现对导丝的扭转操作，从而满足手术过程中对导丝头端的角度控制，保证导丝在导管内，以及血管内能够顺利向预定位置推进；导丝扭转组件630采用电机B631驱动齿轮的形式，通过调整大小齿轮的传动比，即可调整导丝的转动速度。

结合图28和图29所示，夹紧切换机构8包括舵机座810和舵机B820；其中，舵机座810用于将夹紧切换机构8安装到壳体B610上，舵机B820安装在舵机座810上，舵机B820连接有转盘830，并可驱动转盘830转动，转盘830上缠绕有线，线的自由端用于拉动导丝锁止杆720，使导丝锁止杆720松开对导丝锁止器730的挤压，从而使导丝锁止器730松开对导丝的夹紧。为了能够实现上述功能，且不影响导丝通常状态下对导丝的夹紧，对线与导丝锁止杆720的连接结构进行设计，在本实施中，导丝锁止杆720的末端通过螺纹连接一个锁止器拉板770，锁止器拉板770与锁止器端盖760之间相隔一段距离，此距离可以通过锁止器拉板770与导丝锁止杆720的螺纹配合长度调节；同时，在隔板B910上通过直线导轨副C850设置有切换板840，切换板840具有圆弧缺口，通过该缺口，切换板840卡在锁止器端盖760和锁止器拉板770之间，转盘830上线与切换板840连接，从而舵机B820驱动转盘830转动，通过线拉动切换板840向后移动，切换板840被锁止器拉板770挡住，带动导丝锁止杆720克服切换弹簧740向后移动，从而松开导丝。

另外，为方便将导夹紧切换机构8安装到壳体B610上，舵机座810设有用于将其安装到壳体B610上的一对插接块811，通过此插接块811插入壳体B610的后侧，并用螺栓进行固定即可完成连接。

现有技术中对于导丝的夹紧和放松是通过同一个机构实现的，并不将它们分开操作，导致夹持结构相对较为复杂，但是在具体使用时，导丝在大部分情况下都是需要夹紧的，一般在导管和导丝配合手术中，只有在导管夹持位置和导丝夹持位置达到极限位置，需要进行导丝夹持位置调整时才松开需要松开导丝，因此，本实施例在考虑实际使用情况，将导丝的夹紧和松开分开控制，导丝夹紧机构7默认一直夹紧导丝，而在需要松开导丝时，通过夹紧切换机构8进行切换，松开导丝，使得结构得到大大优化。

综合以上说明，已经对介入手术机器人用导丝控制器各部分的结构及其连接关系进行了清楚完整的表述，其具有与导管控制器类似的优点，即：

②能够同时实现导丝的夹紧、松开、推送、扭转和测力，从而了配合导管控制器对导管导丝协同控制操作，满足手术的各种操作需求；

采用上述导丝控制器主要可以完成对导丝的夹持、放松、推送、扭转和测力，满足介入手术的各种操作需求，下面对其相应的操作步骤进行详细说明。

首先，将基体部分6通过插板B611插装到平台连接块1030的快接孔1031中，并用销固定。然后，将导丝的前端依次穿过导丝锁止杆720、导丝锁止器730，并从导丝锁止套筒710的前端伸出，拧紧锁止器端盖760，使导丝锁止器730夹紧导丝。当然配合上述导管控制器，导丝的端头经医用三通阀310插入导管内。

经过以上的准备后，即可对导丝进行相应的控制，具体如下：

(一)导丝的推送操作

舵机B820不动作，导丝被导丝锁止器730夹紧，平台连接块1030移动，从而带动导丝一起向前移动，实现导丝的推送。

(二)导丝的推送力检测

在导丝推送过程中，导丝的推力经导丝夹紧机构7传递至力传感器B950，力传感器B950产生形变，并将力信号转变成电信号输出，从而测得推送力大小。

(三)导丝的扭转操作

在导丝夹紧的前提下，电机B631得电，通过小齿轮B632和大齿轮B633的啮合传动，驱动导丝锁止套筒710转动，从而带动导丝旋转，实现导丝的扭转操作。

(四)导丝的松开操作

舵机B820得电，驱动转盘830旋转，线缠绕到转盘830上，先带动切换板840后移，切换板840拉动导丝锁止杆720移动，导丝锁止器730松开对导丝的夹紧。

通过以上步骤可完成对导丝的夹紧、松开、推送、扭转和推送力检测，各步骤之间有序的进行即可完成导丝配合导管的协同操作，从而可满足手术过程中的各种操作需求。

对于整机而言，采用该介入机器人远程操作系统完成对导管和导丝协同操作的控制方法，是医生控制主端部分向从端部分发出控制指令，从端部分接受主端部分发出的控制指令，并完成相应对导管和导丝的控制动作；其中，从端部分完成对导管和导丝控制动作的步骤为：移动平台控制导管控制器和导丝控制器在移动方向上的相对位置，配合导管控制器和导丝控制器对导管和导丝的控制，完成导管和导丝的协同推送操作，可同时控制导管和导丝的夹紧、放松、推送、扭转或测力，完成复杂的手术动作；其中需要特别说明的是，在导丝控制器推送导丝接近导管控制器时，此时需要使导丝控制器后移，则导管控制器通过导丝辅助夹紧机构2夹紧导丝，而导丝控制器松开导丝并向后推到所需位置后，导丝夹持器重新夹紧导丝，此时导丝辅助夹紧机构2可松开导丝，实现导丝推送过程中的切换动作，此种形式保证在切换过程中导丝位置不会发生变化。

实施例4

本实施例提供一种介入机器人远程操作系统，与实施例3基本相同，所不同的是，该系统中移动平台采用实施例2中的移动平台。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种介入机器人远程操作系统，包括主端部分和从端部分，主端部分通过无线或有线通讯方式连接从端部分，其特征在于：所述主端部分接受操作信号，控制从端部分动作，并接受从端部分的反馈信号；所述从端部分接受并执行主端部分发出的操作信号；

所述的从端部分包括移动平台、安装在移动平台上并可以单独控制的导管控制器和导丝控制器；所述的导管控制器用于控制导管的动作；所述导丝控制器用于控制导丝的动作；

所述导管控制器包括主体部分(1)、导管夹紧机构(3)和导丝辅助夹紧机构(2)，导管夹紧机构(3)用于夹持导管，导丝辅助夹紧机构(2)用于夹紧或松开导丝；所述的导管夹紧机构(3)和导丝辅助夹紧机构(2)均可拆卸安装在主体部分(1)上；

导管控制器还包括用于检测导管的推送力的导管测力组件(5)；所述导管测力组件(5)包括设置在主体部分(1)中的隔板A(510)、导管连接板(540)和力传感器A(550)；所述导管连接板(540)用于连接导管夹紧机构(3)，它通过直线导轨副A(520)可移动设置；所述力传感器A(550)一端与隔板A(510)连接，另一端与导管连接板(540)连接。

2.根据权利要求1所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的移动平台包括平台主梁(1010、1110)，平台主梁(1010、1110)上通过直线导轨副D(1020、1120)设置有平台连接块(1030、1130)；所述平台连接块(1030、1130)通过平台驱动机构(1040、1140)驱动，它用于安装导管控制器或导丝控制器。

3.根据权利要求2所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述平台连接块(1030、1130)具有两个，分别用于安装导管控制器和导丝控制器，每个平台连接块(1030、1130)通过一个平台驱动机构(1040、1140)单独控制。

4.根据权利要求3所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的平台驱动机构(1040)包括平台电机(1041)和同步带(1044)；所述平台电机(1041)设置在平台主梁(1010)的一端，它连接有主同步轮(1042)，平台主梁(1010)的另一端安装从同步轮(1043)，主同步轮(1042)和从同步轮(1043)之间通过同步带(1044)传动连接，平台连接块(1030)连接同步带(1044)。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：还包括用于检测平台连接块(1030)在平台主梁(1010)上位移的位置检测机构(1050)。

6.根据权利要求5所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：位置检测机构(1050)包括设置在平台主梁(1010)一侧的光栅尺(1051)和固定在平台连接块(1030)上的光栅尺读头(1052)。

7.根据权利要求6所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述光栅尺读头(1052)上沿平台连接块(1030)的运动方向设置有两个反向的限位传感器(1053)。

8.根据权利要求3所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的每个平台驱动机构(1140)包括固定在平台主梁(1110)上的驱动电机(1142)、绳索(1141)和张紧机构(1150)；所述张紧机构(1150)具有两个，分别设置在平台主梁(1110)的两端；绳索(1141)张紧在两个张紧机构(1150)上，它连接平台连接块(1130)；所述驱动电机(1142)连接绳轮(1143)，绳轮(1143)用于驱动绳索(1141)带动平台连接块(1130)移动。

9.根据权利要求8所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述张紧机构(1150)包括导向固定套(1151)和调节螺套(1152)，导向固定套(1151)中安装导向杆(1153)，导向杆(1153)的一端连接张紧支架(1154)，张紧支架(1154)的两端各设有一个支撑绳索(1141)的导向轮(1155)；所述调节螺套(1152)安装有螺杆(1156)，螺杆(1156)可调节导向杆(1153)在导向固定套(1151)内的位置，使导向轮(1155)张紧绳索(1141)。

10.根据权利要求1所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的导管夹紧机构(3)包括医用三通阀(310)和夹持组件(320)；所述的医用三通阀(310)用于连接导管，它通过夹持组件(320)固定在主体部分(1)上；所述的主体部分(1)包括壳体A(110)和安装在壳体A(110)上的上盖(120)，夹持组件(320)可拆卸安装在上盖(120)上。

11.根据权利要求1所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：导管控制器还包括导管扭转组件(4)，导管扭转组件(4)用于驱动医用三通阀(310)的螺旋帽带动导管旋转；所述导管扭转组件(4)包括电机A(401)、小齿轮A(402)和大齿轮A(403)；所述电机A(401)安装在主体部分(1)中，它连接小齿轮A(402)；所述大齿轮A(403)与安装在医用三通阀(310)的螺旋帽上的连接鞘(324)配合，连接鞘(324)用于固定导管；所述的小齿轮A(402)和大齿轮A(403)啮合传动。

12.根据权利要求11所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的医用三通阀(310)通过两个夹持组件(320)从两侧将其夹持固定，每个夹持组件(320)包括夹持块(322)和固定在夹持块(322)下方的开关底座(321)，夹持块(322)和开关底座(321)之间设置可以拨动的开关A(323)，开关A(323)用于锁住或解锁导管连接板(540)。

13.根据权利要求1所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的导丝辅助夹紧机构(2)包括支撑件(220)、夹紧件(230)和驱动元件；所述夹紧件(230)通过弹簧(240)支撑设置在支撑件(220)中，夹紧件(230)的上端具有压紧块(231)，驱动元件可驱动支撑件(220)在竖直方向上下移动。

14.根据权利要求13所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的驱动元件为舵机A(250)，舵机A(250)连接线轮(260)，线轮(260)上缠绕有线，线的一端连接夹紧件(230)。

15.根据权利要求1所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述的导丝控制器包括基体部分(6)、安装在基体部分(6)上的导丝夹紧机构(7)和夹紧切换机构(8)，导丝夹紧机构(7)用于夹紧导丝，夹紧切换机构(8)用于驱使导丝夹紧机构(7)松开对导丝的夹紧。

16.根据权利要求15所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述导丝夹紧机构(7)包括导丝锁止套筒(710)、导丝锁止杆(720)和导丝锁止器(730)，导丝锁止杆(720)的一端安装导丝锁止器(730)后装入导丝锁止套筒(710)内；所述导丝锁止套筒(710)具有锥孔，导丝锁止器(730)具有与导丝锁止套筒(710)的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器(730)通过受力径向收缩夹紧导丝；所述导丝锁止杆(720)上套有切换弹簧(740)，切换弹簧(740)通过安装在导丝锁止套筒(710)端部的锁止器端盖(760)压装在导丝锁止套筒(710)内。

17.根据权利要求16所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述夹紧切换机构(8)包括舵机B(820)，舵机B(820)安装转盘(830)，转盘(830)上缠绕有线，线的端部连接有通过直线导轨副C(850)设置的切换板(840)；所述导丝锁止杆(720)上安装锁止器拉板(770)，切换板(840)卡在锁止器端盖(760)和锁止器拉板(770)之间。

18.根据权利要求17所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述导丝控制器还包括用于驱动导丝锁止套筒(710)旋转的导丝扭转组件(630)；所述导丝扭转组件(630)包括设置在基体部分(6)上的电机B(631)，电机B(631)连接小齿轮B(632)；所述的导丝锁止套筒(710)上安装有与小齿轮B(632)啮合的大齿轮B(633)；所述的导丝锁止套筒(710)通过套筒支撑组件(790)支撑设置在基体部分(6)上；所述套筒支撑组件(790)包括定位底座(791)，导丝锁止套筒(710)通过轴承(780)安装装在定位底座(791)中。

19.根据权利要求18所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述导丝控制器还包括用于检测导丝推送力的导丝测力组件(9)；所述的导丝测力组件(9)包括设置在基体部分(6)中的隔板B(910)、导丝连接件(940)和力传感器B(950)；所述的导丝连接件(940)用于连接套筒支撑组件(790)，它通过直线导轨副B(920)可移动设置在隔板B(910)上；所述力传感器B(950)的一端与隔板B(910)连接，另一端与导丝连接件(940)连接。

20.根据权利要求19所述的一种介入机器人远程操作系统，其特征在于：所述定位底座(791)的底部通过连接座(793)设置有可拨动的锁紧开关(792)；所述的导丝连接件(940)设置带有插接孔B(942)的插接板B(941)，拨动锁紧开关(792)可将锁紧开关(792)插入插接孔B(942)内，从而锁住导丝连接件(940)。