CN108015750A - 医用机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种医用机械臂，包括串联机械臂、并联机械臂及医疗部件；所述串联机械臂可执行一个或多个自由度运动，所述并联机械臂可执行多个自由度运动，所述并联机械臂与所述串联机械臂连接，所述并联机械臂与所述医疗部件连接；所述串联机械臂用于带动所述并联机械臂及所述医疗部件运动至指令位置，所述并联机械臂用于调整所述医疗部件的位置和/或角度。串联机械臂的工作空间大，并联机械臂无累计误差且精度高；使得医用机械臂的工作空间大、灵活性高，还能够调整医疗部件的角度及位置，保证手术的准确性、安全性。
Description
技术领域
本发明涉及医用设备技术领域，特别是涉及一种医用机械臂。
背景技术
穿刺活检、放射性粒子植入及射频消融等是临床诊断与治疗的重要手段，当病灶区域存在位置较深、手术暴露空间狭窄、内含神经等重要结构的问题时，徒手穿刺的成功率低且并发症高，即使在CT引导或神经导航辅助下穿刺，神经血管意外损伤的病例也不少见。随着图像和导航技术的应用，微创外科机器人在手术中主要用于导航定位和辅助插入手术工具。
目前，通常使用串联机构机械臂或并联机构机械臂进行介入手术，但是，串联机构机械臂容易存在累计误差，导致穿刺针入针位置与预设位置存在偏差，存在安全隐患；并联机构机械臂存在工作空间小的问题，这会导致穿刺针无法到达穿刺位置，进而影响手术的后续进程。
发明内容
基于此，有必要针对目前串联机构机械臂存在累计误差以及并联机构机械臂存在工作空间小的问题，提供一种能够在保证工作空间大的同时消除累计误差以保证手术准确性的医用机械臂。
上述目的通过下述技术方案实现：
一种医用机械臂，包括串联机械臂、并联机械臂及医疗部件；所述串联机械臂可执行一个或多个自由度运动，所述并联机械臂可执行多个自由度运动，所述并联机械臂与所述串联机械臂连接，所述并联机械臂与所述医疗部件连接；
所述串联机械臂用于带动所述并联机械臂及所述医疗部件运动至指令位置，所述并联机械臂用于调整所述医疗部件的位置和/或角度。
在其中一个实施例中，所述并联机械臂包括安装部、多个第一伸缩部件及多个第一驱动件，所述操作部件安装于所述安装部上，多个所述第一驱动件分别驱动多个所述第一伸缩部件做伸缩运动和/旋转运动。
在其中一个实施例中，所述医用机械臂还包括多个平行设置的第二伸缩部件及多个第二驱动件，多个所述第二伸缩部件分别与多个所述第一伸缩部件的另一端可转动连接，所述第一伸缩部件通过所述第二伸缩部件与所述串联机械臂连接；
多个所述第二驱动件分别驱动多个所述第二伸缩部件做伸缩运动和/或旋转运动。
在其中一个实施例中，每个所述第一伸缩部件和/或所述第二伸缩部件中均设置位姿检测件，所述位姿检测件用于检测所述第一伸缩部件的位移和/或角度信息。
在其中一个实施例中，所述医用机械臂还包括控制芯片，所述控制芯片分别与所述位姿检测件、所述第一驱动件及所述第二驱动件电连接。
在其中一个实施例中，所述并联机械臂还包括可旋转部件，每个所述第一伸缩部件与所述第二伸缩部件之间和/或每个所述第一伸缩部件与所述安装部之间通过所述可旋转部件连接。
在其中一个实施例中，所述医疗部件包括手术针或超声探头；
所述位姿检测件包括编码器或加速度传感器。
在其中一个实施例中，所述安装部上具有多个安装位，所述安装位用于可拆卸安装所述医疗部件，或者，所述安装位用于可拆卸安装所述医疗部件与辅助设备。
在其中一个实施例中，所述并联机械臂还包括外壳，所述外壳包裹多个所述第二伸缩部件，或者，所述外壳包裹多个所述第一伸缩部件与多个所述第二伸缩部件。
在其中一个实施例中，所述串联机械臂的输出轴上设置连接法兰，所述并联机械臂的末端设置过度法兰，所述过度法兰与所述连接法兰配合连接。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：
本发明的医用机械臂，采用并联机械臂与串联机械臂相连接的方式带动医疗部件运动，并联机械臂连接串联机械臂与医疗部件，串联机械臂带动并联机械臂及医疗部件运动到预定操作位置后，并联机械臂带动医疗部件运动，使得医疗部件对准患者的病灶位置；串联机械臂的工作空间大，并联机械臂无累计误差且精度高；有效的解决目前串联机构机械臂存在累计误差以及并联机构机械臂存在工作空间小的问题；使得医用机械臂的工作空间大、灵活性高。本发明的医用机械臂在操作之前利用串联机械臂与并联机械臂冗余的自由度对患者进行避障，并通过并联机械臂消除串联机械臂累积的误差，同时并联机械臂能够调整医疗部件的角度及位置，保证手术的准确性、安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例的医用机械手对患者的头部进行穿刺介入手术的示意图；
图2为图1所示的医用机械臂中并联机械臂上安装医疗部件的示意图；
其中：
100-医用机械臂；
110-串联机械臂；
120-并联机械臂；
121-第一伸缩部件；
122-第二伸缩部件；
123-安装部；
124-可旋转部件；
125-外壳；
130-医疗部件；
200-患者的头部。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图1和图2，本发明提供一种医用机械臂100，该医用机械臂100用于对患者的病灶位置进行穿刺介入手术或者扫描等操作。当患者的病灶位置较深如在脑部或者胸腹等区域时，采用本发明医用机械臂100进行穿刺介入手术能够实现紧密入针定位及角度控制，保证手术的精度，避免医护人员徒手操作导致的成功率低且并发症高的问题，进而保证手术的准确性。
在本发明中，医用机械臂100包括串联机械臂110、并联机械臂120及医疗部件130。串联机械臂110可执行一个或多个自由度，并联机械臂120可执行多个自由度，并联机械臂120与串联机械臂110连接，并联机械臂120与医疗部件130连接。本实施例中，串联机械臂110可执行多个自由度。可执行多个自由度的串联机械臂110具有工作空间大，运动分析较容易的特点，适于大行程的定位运动。并联机械臂120具有无累计误差、精度高、结构紧凑且刚度较高的特点，适合小行程精密作业。由于串联机械臂110的工作空间大，串联机械臂110能够带动并联机械臂120及其上的医疗部件130运动至任一所需位置；由于并联机械臂120的精度高、无累计误差，然后再通过并联机械臂120对医疗部件130的进行细微调节，有效的解决目前串联机构机械臂存在累计误差以及并联机构机械臂存在工作空间小的问题，实现医疗部件130的精密入针定位以及角度调节，保证手术的准确性。
可以理解的是，由于并联机械臂120的运动行程小，通过串联机械臂110带动并联机械臂120运动至任一所需位置，以满足运动行程要求；而且，串联机械臂110还能利用冗余的自由度实现对患者的避障，避免撞击患者发生干涉，保证医用机械臂100运行平稳，进而保证手术的安全性。由于串联机械臂110在运行时会存在累计误差，通过并联机械臂120连接串联机械臂110与医疗部件130，能够补偿串联机械臂110产生的累积误差，保证手术的安全性。
本发明的医用机械臂100采用串联机械臂110与并联机械臂120的混联结构，综合串联机械臂110与并联机械臂120的优点，实现工作空间大、灵活性高的工况要求，以满足不同病灶位置的手术需求。而且，采用并联机械臂120连接串联机械臂110与医疗部件130，即以并联机械臂120作为医用机械臂100的腕部，赋予医用机械臂100的腕部多自由度的功能，提高医疗部件130的灵活性，便于医疗部件130位的置及角度的控制。
串联机械臂110用于带动并联机械臂120及医疗部件130运动至指令位置，并联机械臂120用于调整医疗部件130的位置和/或角度，并带动医疗部件130执行手术操作。控制医用机械臂100运动的工作站会预先定位患者及患者的病灶位置，并生成指令位置以及规划医疗部件130的入针位置以及入针角度。工作站控制串联机械臂110伸展并运动，使得串联机械臂110的输出端带动并联机械臂120运动至指令位置，串联机械臂110停止运动；然后，通过并联机械臂120带动医疗部件130运动，在矫正串联机械臂110输出端的定位误差的同时，采用高精密增量式控制方法调整医疗部件130，实现医疗部件130位置和/或角度的调整，使得医疗部件130的位置和/或角度与预先规划的医疗部件130的入针位置与角度相匹配，实现精密入针定位及角度控制，保证手术的准确性；医疗部件130的位置和/或角度调整后，通过并联机械臂120带动医疗部件130运动，执行介入手术操作。当然，在本发明的其他实施方式中，医护人员也可手动规划医疗部件130的入针位置以及入针角度。
示例的，串联机械臂110的输出端与并联机械臂120的末端连接，并联机械臂120的首端与医疗部件130连接。可以理解的是，串联机械臂110的输出端是指图1中串联机械臂110与并联机械臂120连接的部分，用于输出串联机械臂110的运动。并联机械臂120的末端是指图1中并联机械臂120与串联机械臂110的输出端连接的端部。指令位置是指串联机械臂110运动到该位置后，并联机械臂120调整医疗部件130的位置和/或角度后，并能够带动医疗部件130运动至患者的病灶位置，以保证入针的准确性，避免医疗部件130运动行程不够或者超行程运行。
示例的，医疗部件130包括但不限于接触式治疗部件、非接触式治疗部件或者检测部件等等。接触式治疗部件包括但不限于手术针、超声探头或者手术刀等医疗器械。需要说明的是，这里的手术刀是指浅层手术的手术刀。非接触式治疗部件包括但不限于用于放疗的射线源等。检测部件包括但不限于超声探头等，通过对超声探头的位置和/或角度的调整，能够获得超声成像的工作截面，进而实现图像的融合，满足不同病灶情况的使用需求。本实施例中，仅以医疗部件130为接触式治疗部件的手术针为例进行说明，通过手术针进行穿刺介入手术。手术针包括但不限于活检针、穿刺针、消融针等。
示例的，串联机械臂110包括多个可转动且串联连接的旋转轴，即串联机械臂110具有多个自由度，加之串联连接的多个旋转轴的工作空间大，这样能够使得串联机械臂110的输出端运动至任一位置，进而带动并联机械臂120运动至指令位置。可以理解的是，串联机械臂110可以采用四个旋转轴、五个旋转轴、六个旋转轴甚至更多个旋转轴，以满足不同病灶位置的运动需求。当串联机械臂110的输出端运动至指令位置后，工作站会控制串联机械臂110的位置锁定，进而避免串联机械臂110继续运动导致并联机械臂120的位置发生变化而影响入针位置的控制，保证手术的准确性。示例的，本实施例中，串联机械臂110还包括控制电机，通过控制电机实现串联机械臂110运动的驱动，当串联机械臂110运动至指令位置后，锁定控制电机，使得控制电机停止运动，进而实现串联机械臂110的锁定。另外，医用机械臂100还可包括用于安装串联机械臂110的底座或AGV小车(Automated GuidedVehicle，自动导引运输车)。
采用上述的医用机械臂100进行穿刺介入手术，在进针之前可以利用串联机械臂110与并联机械臂120冗余的自由度对患者进行避障，并通过并联机械臂120消除串联机械臂110累积的误差，同时并联机械臂120能够调整医疗部件130的角度及位置，保证手术的准确性、安全性，并通过并联机械臂120带动医疗部件130执行穿刺介入手术。可以理解的是，当病灶位置存在位置较深、手术暴露空间狭窄、内含神经等重要结构的问题，本发明的医用机械臂100通过串联机械臂110及并联机械臂120带动医疗部件130如手术针能够避开上述位置，保证输送的准确性、安全性。
可选地，串联机械臂110的输出轴上设置连接法兰(未示出)，并联机械臂120的末端设置过度法兰(未示出)，过度法兰与连接法兰配合连接。连接法兰与过度法兰起连接作用，以建立串联机械臂110与并联机械臂120之间的机械连接，实现串联机械臂110带动并联机械臂120运动。
作为一种可实施方式，并联机械臂120包括安装部123、多个第一伸缩部件121及多个第一驱动件(未示出)，多个第一伸缩部件121的一端分别可转动地安装于安装部123上，多个第一伸缩部件121的另一端与串联机械臂110连接，多个第一驱动件分别驱动多个第一伸缩部件121做伸缩运动和/或旋转运动。医疗部件130安装于安装部123上，第一伸缩部件121的伸缩运动和/或旋转运动能够带动安装部123及医疗部件130运动，以调整医疗部件130的位置和/或角度。安装部123起承载连接作用，用于承载医疗部件130即手术针。可以理解的是，医疗部件130相对固定的设置于安装部123上，这样能够通过调整安装部123的位置和/或角度即可调节医疗部件130的角度。示例的，安装部123可为安装平台，当然，在本发明的其他实施方式中，安装部123还可为安装卡扣、安装夹具或者其他能够实现医疗部件130安装固定的结构。
第一驱动件驱动对应的第一伸缩部件121做伸缩运动和/或旋转运动，能够带动安装部123运动，加之第一伸缩部件121与安装部123之间可转动连接，还能够实现安装部123的角度的调节，进而调节安装部123的位置和/或角度。可以理解的是，工作站预先规划医疗部件130的入针位置及角度后，工作站控制串联机械臂110运动至指令位置后并锁定，工作站能够分别控制多个第一驱动件带动对应的第一伸缩部件121运动，以调整安装部123的位置和/或角度，使得安装部123上的医疗部件130的位置和/或角度与预先规划的入针位置及角度相匹配，以实现精密入针定位及角度控制，使得医疗部件130按照预先规划的路径进行穿刺介入手术，保证手术的准确性、安全性。
进一步地，医用机械臂100还包括多个平行设置的第二伸缩部件122及多个第二驱动件(未示出)，多个第二伸缩部件122分别与多个第一伸缩部件121的另一端可转动连接，第一伸缩部件121通过第二伸缩部件122与串联机械臂110连接。多个第二驱动件分别驱动多个第二伸缩部件122做伸缩运动和/或旋转运动。第二伸缩部件122的伸缩运动和/或旋转运动能够带动第一伸缩部件121运动，以调整第一伸缩部件121的位置和/或角度。
由于第一伸缩部件121的运动行程较短，为了保证医疗部件130如手术针能够准确穿刺至患者的病灶位置，在第一伸缩部件121与串联机械臂110之间增加第二伸缩部件122，通过第二伸缩部件122的伸缩运动增加第一伸缩部件121的运动行程，进而增加安装部123及医疗部件130的运动行程。而且，多个第一伸缩部件121与多个第二伸缩部件122之间分别可转动连接，这样，第二伸缩部件122带动对应的第一伸缩部件121运动能够在增加第一伸缩部件121的运动行程的同时，还能调节第一伸缩部件121的角度，进而实现安装部123的角度，且能够实现安装部123的大角度调整，以满足不同病灶位置的手术需求。并且，多个第二伸缩部件122平行设置，这样能够避免多个第一伸缩部件121之间发生干涉，方便第一伸缩部件121的位置及角度控制，进而方便安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度调节。
需要说明的是，本实施例中，并联机械臂120通过多个第一伸缩部件121与多个第二伸缩部件122共同实现安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度的调节，并保证医疗部件130的运动行程；此时，第一伸缩部件121通过第二伸缩部件122连接于串联机械臂110的输出端上。可以理解的是，第二伸缩部件122通过上述的连接法兰及过度法兰与串联机械臂110的输出端连接。当然，在本发明的其他实施例中，并联机械臂120也可只包括第一伸缩部件121，即仅通过第一伸缩部件121的伸缩运动实现医疗部件130的位置和/或角度的调节以及保证医疗部件130的运动行程，此时，第一伸缩部件121连接于串联机械臂110的输出端上。可以理解的是，第一伸缩部件121通过上述的连接法兰及过度法兰与串联机械臂110的输出端连接。
示例的，第一驱动件包括但不限于电机、电磁铁、气缸等等，只要能够产生动力驱动第一伸缩部件121伸缩即可。相应的，第二驱动件也包括但不限于电机、电磁铁、气缸等等，并且，第一驱动件可以为同一种驱动部件，也可以采用不同的驱动部件。第一伸缩部件121包括但不限于伸缩杆、推杆、滚珠丝杆等等，只要能够实现伸缩运动带动安装部123运动即可。相应的，第二伸缩部件122也包括但不限于伸缩杆、推杆、滚珠丝杆等等。可选地，第一驱动件也可与第一伸缩部件121集成设置，如为电动缸等等。可以理解的是，并联机械臂120的多个自由度通过多个第一伸缩部件121体现，原则上第一伸缩部件121的数量不受限制，可以根据医疗部件130的运动精度确定第一伸缩部件121的数量。本实施例中，并联机械臂120的自由度为六个，相应的，第一伸缩部件121的数量为六个，第二伸缩部件122的数量也为六个。
另外，第一驱动件可以设置于第一伸缩部件121的外侧，也可以集成到第一伸缩部件121中，相应的，第二驱动件也可设置于第二伸缩部件122的外侧，也可集成到第二伸缩部件122中。在本实施例中，第一驱动件与第二驱动件均为电机，第一伸缩部件121与第二伸缩部件122均为推杆，第一驱动件集成到第一伸缩部件121中，第二驱动件集成到第二伸缩部件122中。
本发明的医用机械臂100运行时，串联机械臂110先根据预先规划的运动路径运动，当串联机械臂110的输出端运动至指令位置后并锁定串联机械臂110；并联机械部动作，第二驱动件驱动第二伸缩部件122运动，以调节第一伸缩部件121的位置及角度，随后，第一驱动件驱动第一伸缩部件121运动，以调整安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度；当医疗部件130的位置和/或角度与预先规划的入针位置及角度相匹配后，多个第二驱动件驱动多个第二伸缩部件122整体运动，以推动第一伸缩部件121带动安装部123及其上的医疗部件130平动，使得医疗部件130在穿刺介入手术时穿刺到病灶位置。
可选地，每个第二伸缩部件122的伸出行程为第二伸缩部件122缩回后长度的0.3倍～2倍。这样能够保证第二伸缩部件122具有较长的运动行程，进而增加安装部123的运动行程，以满足不同病灶位置的手术需求。
又可选地，并联机械臂120还包括可旋转部件124，每个第一伸缩部件121与第二伸缩部件122之间和/或每个第一伸缩部件121与安装部123之间通过可旋转部件124连接。可旋转部件124能够实现第一伸缩部件121相对于第二伸缩部件122任意角度的转动，以及实现安装部123相对于第一伸缩部件121任意角度的旋转，以实现医疗部件130的角度的调节。示例的，可旋转部件124包括但不限于球铰、万向节、旋转轴承等等。
可选地，安装部123上具有多个安装位(未示出)，安装位用于可拆卸安装医疗部件130，或者，安装位用于可拆卸安装医疗部件130与辅助设备(未示出)。可以理解的是，医疗部件130的安装位置原则上不受限制，可以为安装部123上的任意位置，使用时，医护人员可以根据患者的病灶位置选择医疗部件130在安装部123上的位置，以保证手术的准确性。而且，医疗部件130可拆卸的安装于安装位上，这样，当医疗部件130为手术针等一次性或需要消毒的手术器械时，穿刺介入手术后可以更换安装部123上的医疗部件130，方便下次穿刺介入手术使用，以提高安装部123的利用率，节省成本。
另外，在本发明的其他实施方式中，安装部123上还可安装辅助设备，即安装部123上除安装医疗部件130外，还可安装辅助设备，以方便穿刺介入手术的进行。这里的辅助设备包括但不限于激光灯、测距仪、3D成像设备等等。示例的，安装位可为安装孔或者安装凸台等等，只要能够实现医疗部件130的安装即可；医疗部件130可以通过轴套、卡设、夹紧等方式安装于安装位上，使得医疗部件130可靠的固定在安装位上，避免医疗部件130窜动而影响手术的准确性。在本实施例中，医疗部件130安装于安装部123的边缘位置，以便于角度的调节。
作为一种可实施方式，每个第一伸缩部件121和/或第二伸缩部件122中均设置位姿检测件(未示出)，位姿检测件用于检测第一伸缩部件121的位移和/或角度信息。每个位姿检测件能够检测对应的第一伸缩部件121的位移和/或角度，将多个位姿检测件检测到的多个第一伸缩部件121的位移和/或角度信息集成，以获取安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度信息。每个第二伸缩部件122中设置位姿检测件时，位姿检测件能够检测对应的第二伸缩部件122的位置和/或角度，进而通过第二伸缩部件122当前的位置和/或角度计算出对应的第一伸缩部件121的位置和/或角度，以获取安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度信息。
可以理解的是，位姿检测件可与工作站通信连接，位姿检测件将检测到的第一伸缩部件121的位移和/或角度信息反馈给工作站，以获取安装部123及其上的医疗部件130的位置和/或角度信息，并将其与预先规划的医疗部件130的入针位置及角度进行比对，以判断医疗部件130是否运动到位。如医疗部件130运动到位，则可以执行穿刺介入手术；如医疗部件130运动不到位，还需通过第二驱动件配合第二伸缩部件122以及第一驱动件配合第一伸缩部件121实现安装部123及其上医疗部件130的位置和/或的调节。
在本实施例中，医用机械臂100还包括控制芯片(未示出)，控制芯片分别与位姿检测件、第一驱动件及第二驱动件电连接。位姿检测件将第一伸缩部件121的位移和/或角度信息传输给控制芯片，控制芯片根据第一伸缩部件121的位移和/或角度信息控制第一驱动件和/或第二驱动件运动，以调整医疗部件130的位置及角度。控制芯片与工作站通信连接，工作站能够将预先规划的医疗部件130的入针位置及角度传输到控制芯片中。控制芯片实时采集第一伸缩部件121的位置和/或角度，并生成医疗部件130的位置和/或角度，将其与控制芯片中存储的预先规划的医疗部件130的入针位置及角度进行比对，并根据比对结果控制第一驱动件及第二驱动件运动，以实现精密入针定位及角度控制，保证手术的准确性。可以理解的是，控制芯片可以设置在并联机械臂120上，也可设置在串联机械臂110上，还可设置在其他结构如外部设备上等等。
示例的，位姿检测件包括编码器。编码器能够将第一伸缩部件121的角位移或直线位移转化成电信号，以形成医疗部件130的位置信息及角度信息，并将上述信息反馈给控制芯片或工作站，以确定医疗部件130是否处于预先规划的入针位置及角度。当然，在本发明的其他实施方式中，位姿检测件还可以使用陀螺仪、加速度传感器等检测医疗部件130的位置及角度信息。
需要说明的是，控制芯片的数量可以为一个，通过一个控制芯片采集多个位姿检测件的检测信息，并控制多个第一驱动件及第二驱动件运动；当然，在控制芯片的数量为多个，每个第一伸缩部件121中集成一个控制芯片，每个控制芯片与对应的第一驱动件及对应的第二驱动件电连接，控制芯片检测对应的第一伸缩部件121的位置和/或角度，并控制对应的第一驱动件和/或第二驱动件运动，以调整安装部123及其上医疗部件130的位置和/或角度。
作为一种可实施方式，并联机械臂120还包括外壳125，外壳125包裹多个第二伸缩部件122，或者，外壳125包裹多个第一伸缩部件121与多个第二伸缩部件122。可以理解的是，外壳125可以只包裹第二伸缩部件122，还可以包裹第一伸缩部件121与第二伸缩部件122。外壳125能够起到防护作用，避免其他零部件与外壳125内部的第二伸缩部件122或者第一伸缩部件121与第二伸缩部件122发生干涉，同时还能满足手术的环境要求。
进一步地，外壳125为柔性外壳，即外壳125由柔性材料制成，这样能够避免外壳125与外壳125内部的第二伸缩部件122或者第一伸缩部件121与第二伸缩部件122发生干涉，保证医疗部件130位置和/或角度的调节准确。
另外，本发明的医用机械臂100可以配合医学成像设备使用。通过医学成像设备对患者的病灶位置进行成像，以预先规划医疗部件130的入针位置及角度，然后工作站控制医用机械臂100的串联机械臂110、并联机械臂120及医疗部件130运动，使得医疗部件130的位置和/或角度与预先规划的入针位置及角度相匹配，保证手术的准确性。本实施例中，医学成像设备指计算机断层成像(Computed Tomography，简称：CT)设备。在其他实施例中，本发明的医学成像设备可以为磁共振成像设备、正电子发射断层成像设备、放射治疗设备、X-ray成像设备、单光子发射计算机断层成像设备、超声成像设备等中的一种或多种的组合。可以理解的是当采用超声成像设备时，超声成像设备可以实时监控医疗部件130在患者体内的运动轨迹，使得医疗部件130能够准确的运动至患者的病灶位置，保证手术的安全性。
参见图1，本实施例以对患者的头部200进行穿刺手术为例进行说明。当医护人员确定手术方案后，串联机械臂110移动到患者待穿刺介入手术部位的上方或者侧方，串联机械臂110的输出端根据手术要求到达指令位置后并锁定，然后并联机械臂120微观调整医疗部件130即手术针的位置和/或角度，一方面可以矫正串联机械臂110的输出端的定位误差，另一方面提供高精密增量式控制方法，从而实现精密入针定位及角度控制，保证手术的准确性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种医用机械臂，其特征在于，包括串联机械臂、并联机械臂及医疗部件；所述串联机械臂可执行一个或多个自由度运动，所述并联机械臂可执行多个自由度运动，所述并联机械臂与所述串联机械臂连接，所述并联机械臂与所述医疗部件连接；
所述串联机械臂用于带动所述并联机械臂及所述医疗部件运动至指令位置，所述并联机械臂用于调整所述医疗部件的位置和/或角度。
2.根据权利要求1所述的医用机械臂，其特征在于，所述并联机械臂包括安装部、多个第一伸缩部件及多个第一驱动件，所述操作部件安装于所述安装部上，多个所述第一驱动件分别驱动多个所述第一伸缩部件做伸缩运动和/旋转运动。
3.根据权利要求2所述的医用机械臂，其特征在于，所述医用机械臂还包括多个平行设置的第二伸缩部件及多个第二驱动件，多个所述第二伸缩部件分别与多个所述第一伸缩部件的另一端可转动连接，所述第一伸缩部件通过所述第二伸缩部件与所述串联机械臂连接；
多个所述第二驱动件分别驱动多个所述第二伸缩部件做伸缩运动和/或旋转运动。
4.根据权利要求3所述的医用机械臂，其特征在于，每个所述第一伸缩部件和/或所述第二伸缩部件中均设置位姿检测件，所述位姿检测件用于检测所述第一伸缩部件的位移和/或角度信息。
5.根据权利要求4所述的医用机械臂，其特征在于，所述医用机械臂还包括控制芯片，所述控制芯片分别与所述位姿检测件、所述第一驱动件及所述第二驱动件电连接。
6.根据权利要求3至5任一项所述的医用机械臂，其特征在于，所述并联机械臂还包括可旋转部件，每个所述第一伸缩部件与所述第二伸缩部件之间和/或每个所述第一伸缩部件与所述安装部之间通过所述可旋转部件连接。
7.根据权利要求4或5所述的医用机械臂，其特征在于，所述医疗部件包括治疗部件或检测部件；
所述位姿检测件包括编码器或加速度传感器。
8.根据权利要求2至5任一项所述的医用机械臂，其特征在于，所述安装部上具有多个安装位，所述安装位用于可拆卸安装所述医疗部件，或者，所述安装位用于可拆卸安装所述医疗部件与辅助设备。
9.根据权利要求3至5任一项所述的医用机械臂，其特征在于，所述并联机械臂还包括外壳，所述外壳包裹多个所述第二伸缩部件，或者，所述外壳包裹多个所述第一伸缩部件与多个所述第二伸缩部件。
10.根据权利要求1所述的医用机械臂，其特征在于，所述串联机械臂的输出轴上设置连接法兰，所述并联机械臂的末端设置过度法兰，所述过度法兰与所述连接法兰配合连接。
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Legal Events
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180511 |
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