CN109091233A - 基于串并联结构的穿刺手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于串并联结构的穿刺手术机器人，包括底座、位姿调整机构和进针机构；位姿调整机构包括固定安装于底座上且沿X轴方向并排的第一驱动件和第二驱动件及滑动安装于底座上且沿Y轴方向并排的第三驱动件和第四驱动件，第三驱动件与第一驱动件的驱动端连接，第四驱动件与第二驱动件的驱动端连接；进针机构用于执行穿刺针的进针与退针动作并通过第一万向节和第二万向节分别与第三驱动件和第四驱动件的驱动端连接。穿刺手术机器人的动作通过串并混联型结构的五个自由度控制实现，可自动完成穿刺针位姿调整与进针，实现自主穿刺操作，整体结构简单，体积小，使用极其便利，能够辅助医生完成穿刺手术。

Description

基于串并联结构的穿刺手术机器人

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种基于串并联结构的穿刺手术机器人。

背景技术

随着科学技术的进步、医疗技术的发展以及二者之间技术的有益融合，机器人辅助经皮穿刺手术在图像引导穿刺和消融等领域中得到广泛的应用。另外，MRI图像以其软组织成像清晰、无辐射等优点成为机器人穿刺手术的重要图像引导模式。对于MRI图像引导的穿刺手术机器人，由于MRI环扫腔空间狭小，机器人必须结构紧凑才能有效完成穿刺手术操作，同时，MRI的核磁环境也需要机器人的驱动方式和结构材料符合核磁兼容要求。

目前，市场上已有的穿刺手术机器人主要有三种，第一，商业化的核磁兼容穿刺手术机器人有德国的INNOMOTION，其采用串联结构，有五个自由度，采用手动进针方式，然而该种穿刺手术机器人不能满足自动执行穿刺手术操作的要求。第二，公开号为CN104739512A的中国专利公开了“基于CT或MRI图像导航的胸腔穿刺手术机器人”，该机器人采用串联结构，有六个自由度，可实现自动进针，但结构较为复杂，且采用电机进行驱动，不能满足核磁兼容要求。第三，公开号为CN106388939A的中国专利公开了“一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人”，该机器人采用串联结构，有六个自由度，采用气缸进行驱动，可实现自动进针，但同样存在结构复杂的问题。

目前已有的核磁兼容穿刺手术机器人普遍存在结构复杂、机器人尺寸较大的问题，已经商用的核磁兼容穿刺手术机器人INNOMOTION、公开号为CN104739512A的中国专利“基于CT或MRI图像导航的胸腔穿刺手术机器人”以及公开号为CN106388939A的中国专利“一种磁共振兼容的气动穿刺手术机器人”均存在结构设计紧凑性不好的问题，且机器人体积较大，极大的降低了穿刺手术机器人在核磁环扫腔内布置的便利性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于串并联结构的穿刺手术机器人，旨在解决现有技术中的穿刺手术机器人存在结构体积大导致使用存在不便利的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于串并联结构的穿刺手术机器人，包括：

底座；

位姿调整机构，包括安装于所述底座上且沿X轴方向布置的第一驱动件和第二驱动件以及沿Y轴方向布置的第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件与所述第一驱动件的驱动端连接，所述第四驱动件与所述第二驱动件的驱动端连接；

进针机构，用于执行穿刺针的进针与退针动作，并通过第一万向节和第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端连接。

优选地，所述底座包括底板和两个侧框，所述底板包括相互连接的第一安装部和第二安装部，两个所述侧框间隔设置在所述第二安装部上；所述第一驱动件和所述第二驱动件呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部上，所述第三驱动件和所述第四驱动件呈上下方向布置且滑动连接于两个所述侧框之间，所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端均穿过其中一个所述侧框。

优选地，所述第三驱动件的外部设有第一壳套，所述第一壳套设有两个间隔布置的第一滑片，所述第四驱动件的外部设有第二壳套，所述第二壳套设有两个间隔布置的第二滑片；两个所述侧框分别设有位置对应下呈上下方向布置的第一导槽和第二导槽，所述第一滑片与所述第一导槽滑动连接，所述第二滑片与所述第二导槽滑动连接，所述第一驱动件的驱动端与所述第一壳套连接，所述第二驱动件的驱动端与所述第二壳套连接。

优选地，所述位姿调整机构还包括第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部上，所述第一激光测距传感器与所述第一驱动件电连接并通过发射激光至所述第一壳套上进行反射以测定所述第一壳套的距离值，所述第二激光测距传感器与所述第二驱动件电连接并通过发射激光至所述第二壳套上进行反射以测定所述第二壳套的距离值。

优选地，所述位姿调整机构还包括第三激光测距传感器27和第四激光测距传感器，所述第三驱动件的驱动端上设有第一挡板，所述第四驱动件的驱动端上设有第二挡板，所述第三激光测距传感器27固定于所述第一壳套的侧部且与所述第三驱动件电连接并通过发射激光至所述第一挡板上进行反射以测定所述第一挡板的距离值，所述第四激光测距传感器固定于所述第二壳套的侧部且与所述第四驱动件电连接并通过发射激光至所述第二挡板上进行反射以测定所述第二挡板的距离值。

优选地，所述第一驱动件和所述第二驱动件均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第一驱动件和所述第二驱动件均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

优选地，所述第三驱动件和所述第四驱动件均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第三驱动件和所述第四驱动件均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

优选地，所述进针机构包括穿刺针和第五驱动件，所述第五驱动件通过所述第一万向节和所述第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和第四驱动件的驱动端连接，所述穿刺针与所述第五驱动件的驱动端连接。

优选地，所述第五驱动件的驱动端上设有第三挡板，所述第五驱动件的外部设有第三壳套，所述第三壳套通过所述第一万向节和所述第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端连接，所述第三壳套上设有第五激光测距传感器，所述第五激光测距传感器固定于所述第三壳套的侧部且与所述第五驱动件电连接并通过发射激光至所述第三挡板上进行反射以测定所述第五驱动件的驱动端的位置量。

优选地，所述进针机构还包括穿刺针固定架，所述第三壳套的侧部设有滑道，穿刺针固定架滑动连接于所述滑道上，且所述穿刺针固定架的一端与所述第五驱动件的驱动端连接，所述穿刺针与所述穿刺针固定架的另一端连接。

优选地，所述第五驱动件为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第五驱动件为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

本发明的有益效果：本发明的基于串并联结构的穿刺手术机器人，主要包括底座、位姿调整机构和进针机构，底座的设置提供位姿调整机构的安装位置和运动导向，位姿调整机构为串并混联的四自由度机构，由两组串联的驱动件组成，两组驱动件分别包括并联的第一驱动件和第二驱动件以及并联的第三驱动件和第四驱动件，由此，通过第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件和第四驱动件共同完成穿刺针的位置和姿态的调整，而进针机构则串联在位姿调整机构的第三驱动件的驱动端和第四驱动件的驱动端上，由此可以完成穿刺针的进针与退针动作。穿刺手术机器人的整套动作通过串并混联型结构的五个自由度控制实现，可自动完成穿刺针位姿调整与进针，实现自主穿刺操作，整体结构简单，体积小，使用极其便利，能够在核磁环境下辅助医生完成穿刺手术。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于串并联结构的穿刺手术机器人的结构示意图一。

图2为本发明实施例提供的基于串并联结构的穿刺手术机器人的结构示意图二。

图3为本发明实施例提供的基于串并联结构的穿刺手术机器人的结构分解示意图。

图4为本发明实施例提供的基于串并联结构的穿刺手术机器人的底座的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10—底座 11—底板

12—侧框 20—位姿调整机构

21—第一驱动件 22—第二驱动件

23—第三驱动件 24—第四驱动件

25—第一激光测距传感器 26—第二激光测距传感器

27—第三激光测距传感器 28—第四激光测距传感器

30—进针机构 31—穿刺针

32—第五驱动件 33—第三挡板

34—第五激光测距传感器 35—第三壳套

36—穿刺针固定架 37—盖板

111—第一安装部 112—第二安装部

113—第一支撑部 114—第二支撑部

121—第一导槽 122—第二导槽

123—第一避空缺口 124—第二避空缺口

211—第一连接件 221—第二连接件

231—第一壳套 232—第一滑片

233—第一挡板 241—第二壳套

242—第二滑片 243—第二挡板

351—第一万向节 352—第二万向节

353—滑道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～4描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～3所示，本发明实施例提供的一种基于串并联结构的穿刺手术机器人，其整体结构简单，体积小，使用极其便利，特别适用于MRI导航下的软组织穿刺手术，其具有至少五个自由度，可自动完成穿刺针31位姿调整与进针，实现自主穿刺操作。

具体地，穿刺手术机器人包括底座10、位姿调整机构20和进针机构30。具体地，穿刺机器人形成模块化设计，通过三大模块组成形成，分别为底座10、位姿调整机构20和进针机构30，底座10为提供支撑和安装的结构，进针机构30用于执行穿刺针31的进针与退针动作，而位姿调整机构20则实现对进针机构30的位置和姿态的调整，即实现对进针机构30的穿刺针31的位置和姿态的调整。

其中，位姿调整机构20具有四个自由度，而进针机构30具有一个自由度，如此使得整个穿刺手术机器人至少能够实现五个自由度上的活动，能够根据需要将穿刺针31调整至合适的位置和调整成合适的姿态。

进一步地，如图1～3所示，位姿调整机构20包括安装于所述底座10上且沿X轴方向布置的第一驱动件21和第二驱动件22以及沿Y轴方向布置的第三驱动件23和第四驱动件24，所述第三驱动件23与所述第一驱动件21的驱动端连接，所述第四驱动件24与所述第二驱动件22的驱动端连接；具体地，第一驱动件21和第二驱动件22以及第三驱动件23和第四驱动件24均安装在底座10上。其中，第一驱动件21和第二驱动件22固定安装在底座10上，而第三驱动件23和第四驱动件24则通过滑动连接的方式与底座10连接而实现安装在底座10上。第一驱动件21和第二驱动件22上下平行设置并且能够分别实现驱动第三驱动件23和第四驱动件24沿着X轴方向移动，而第三驱动件23和第四驱动件24上下平行设置并且能够实现共同驱动进针机构30实现Y轴方向的运动。

其中，上述的X轴和Y轴为相当位置，即定义的第一驱动件21和第二驱动件22的设置方向以及其驱动端的移动方向的X轴时，那么第三驱动件23和第四驱动件24的设置方向即为Y轴以及其驱动端的移动方向也为Y轴。

其中，第一驱动件21和第二驱动件22布置形成并联结构，同理，第三驱动件23和第四驱动件24布置也形成并联结构，而并联布置的第一驱动件21和第二驱动件22与并联布置的第三驱动件23和第四驱动件24之间则形成串联结构，如此，使得整个位姿调整机构20形成串并混联结构，并且具有四个自由度。

进一步地，进针机构30用于执行穿刺针31的进针与退针动作，并通过第一万向节351和第二万向节352分别与所述第三驱动件23的驱动端和所述第四驱动件24的驱动端连接。在上述的位姿调整机构20的控制驱动下，该进针机构30可以在四个自由度上实现位置的调整和变化，而其自身又具有一个用于控制穿刺针31实现进针和退针的自由度，那么该自由度配合位姿调整机构20共同控制穿刺针31实现辅助医生完成穿刺手术。并且，由于进针机构30通过两个万向节，即第一万向节351和第二万向节352分别与第三驱动件23和第四驱动件24连接，这样，第三驱动件23和第四驱动件24可以单独或者同时驱动进针机构30整体动作而不会出现相互干涉，例如当第三驱动件23驱动进针机构30动作时，进针机构30可以以第二万向节352作为基点摆动位置，同理，当第三驱动件23驱动进针机构30动作时，进针机构30可以以第一万向节351作为基点摆动位置，相互不干涉，动作自由，可以被调整至呈各种姿态。

以下对本发明实施例提供的基于串并联结构的穿刺手术机器人的结构作进一步说明：其主要包括底座10、位姿调整机构20和进针机构30，底座10的设置提供位姿调整机构20的安装位置和运动导向，位姿调整机构20为串并混联的四自由度机构，由两组串联的驱动件组成，两组驱动件分别包括并联的第一驱动件21和第二驱动件22以及并联的第三驱动件23和第四驱动件24，由此，通过第一驱动件21、第二驱动件22、第三驱动件23和第四驱动件24共同完成穿刺针31的位置和姿态的调整，而进针机构30则串联在位姿调整机构20的第三驱动件23的驱动端和第四驱动件24的驱动端上，由此可以完成穿刺针31的进针与退针动作。穿刺手术机器人的整套动作通过串并混联型结构的五个自由度控制实现，可自动完成穿刺针31位姿调整与进针，实现自主穿刺操作，整体结构简单，体积小，使用极其便利，能够在核磁环境下辅助医生完成穿刺手术。

本实施例中，如图3所示，第一驱动件21与第二驱动件22并联布置，第一驱动件21与第二驱动件22同步运动可实现穿刺手术机器人的进针机构30沿X轴方向的位置调整，第一驱动件21与第二驱动件22异步运动可实现穿刺手术机器人的进针机构30绕Y轴方向的姿态调整。第三驱动件23与第四驱动件24并联布置，并在Y轴方向上与第一驱动件21和第二驱动件22串联连接，第三驱动件23与第四驱动件24同步运动可实现穿刺手术机器人的进针机构30沿Y轴方向的位置调整，两第三驱动件23与第四驱动件24异步运动可实现穿刺手术机器人的进针机构30绕X轴方向的姿态调整。四个驱动件组成串并混联结构，极为紧凑的实现了穿刺手术机器人的进针机构30的位置与姿态调整。

其中，穿刺手术机器人在使用时可以外接至计算机等控制装置上，通过机器人等控制装置控制穿刺手术机器实现自动化的穿刺手术动作。

本实施例中，优选地，所述第一驱动件21和所述第二驱动件22均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；如此结构的穿刺手术机器人可以满足核磁兼容要求。并且采用气缸作为驱动件具有速度快，效率高的优点。同时结构极其简单，将气缸的活塞杆作为驱动端与其他部件连接即可。进一步地，作为第一驱动件21的气缸的活塞杆可以通过第一连接件211与其他部件连接(例如第三驱动件23)，同理，作为第二驱动件22的气缸的活塞杆可以通过第二连接件221与其他部件连接(例如第四驱动件24)。

或者，在其他实施例中，所述第一驱动件21和所述第二驱动件22均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。线性模组中的电机采用超声电机，如此同样可以使得穿刺手术机器人可以满足核磁兼容要求。

同理，本实施例中，优选地，所述第三驱动件23和所述第四驱动件24均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆。或者，在其他实施例中，所述第三驱动件23和所述第四驱动件24均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

进一步地，并联布置的第一驱动件21和第二驱动件22优选采用相同的结构，例如气缸或者线性模组。并联布置的第三驱动件23和第四驱动件24优选采用相同的结构，例如气缸或者线性模组。第一驱动件21、第二驱动件22、第三驱动件23和第四驱动件24也可以均采用气缸或者线性模组。

本实施例中，如图1～4所示，所述底座10包括底板11和两个侧框12，其中，优选地，底板11与两个侧框12一体成型，当然，两个侧框12也可以通过焊接的方式固定在底板11上，并且间隔设置。所述底板11包括相互连接的第一安装部111和第二安装部112，两个所述侧框12间隔设置在所述第二安装部112上；优选地，第一安装部111和第二安装部112一体成型而形成底板11，当然，也可以采用拼接或者焊接的方式将第一安装部111和第二安装部112固定连接而形成底板11。底板11和两个侧框12均可以采用金属件制造。

更具体地，所述第一驱动件21和所述第二驱动件22呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部111上，所述第三驱动件23和所述第四驱动件24呈上下方向布置且滑动连接于两个所述侧框12之间，所述第三驱动件23的驱动端和所述第四驱动件24的驱动端均穿过其中一个所述侧框12。即第三驱动件23在第一驱动件21的驱动下可以实现在侧框12上滑动，同样，第四驱动件24在第二驱动件22的驱动下可以实现在侧框12上滑动。而第三驱动件23和第四驱动件24的驱动端均至少穿过其中一个侧框12可以实现通过万向节与进针机构30连接，并且避免第三驱动件23和第四驱动件24的驱动端的动作受到侧框12干涉。

进一步地，如图1～3所示，至少有一个侧框12开设有分别供第三驱动件23的驱动端穿出以及供第四驱动件24的驱动端穿出的第一避空缺口123和第二避空缺口124。

更进一步地，第一安装部111上设有用于分别固定第一驱动件21的两端和第二驱动件22的两端的第一支撑部113和第二支撑部114，第一支撑部113和第二支撑部114间隔设置。

本实施例中，如图1～3所示，所述第三驱动件23的外部设有第一壳套231，所述第一壳套231设有两个间隔布置的第一滑片232，所述第四驱动件24的外部设有第二壳套241，所述第二壳套241设有两个间隔布置的第二滑片242；两个所述侧框12分别设有位置对应下呈上下方向布置的第一导槽121和第二导槽122，第一导槽121和第二导槽122平行设置。即每个侧框12上均设有上下平行布置的第一导槽121和第二导槽122，且两个侧框12设置的第一导槽121均处于同一水平面，设置的第二导槽122均处于同一水平面。

进一步地，如图1～3所示，所述第一滑片232与所述第一导槽121滑动连接，所述第二滑片242与所述第二导槽122滑动连接，所述第一驱动件21的驱动端与所述第一壳套231连接，所述第二驱动件22的驱动端与所述第二壳套241连接。具体地，通过第一滑片232与第一导槽121的滑动连接，如此即可使得第一壳套231能够沿着第一导槽121滑动，同理，通过第二滑片242与第二导槽122的滑动连接，即可使得第二壳套241能够沿着第二导槽122滑动。而第一壳套231用于供第三驱动件23安装固定，而第二壳套241则用于供第四驱动件24安装固定，这样在第一驱动件21和第二驱动件22的驱动下，第三驱动件23和第四驱动件24可以分别沿着相互平行的第一导槽121和第二导槽122滑动，即实现沿X轴方向移动。

本实施例中，如图1～3所示，所述位姿调整机构20还包括第一激光测距传感器25和第二激光测距传感器26，激光测距传感器包括激光二极管，工作时先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，如此实现测定目标距离。所述第一激光测距传感器25和所述第二激光测距传感器26呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部111上，所述第一激光测距传感器25与所述第一驱动件21电连接并通过发射激光至所述第一壳套231上进行反射以测定所述第一壳套231的距离值，所述第二激光测距传感器26与所述第二驱动件22电连接并通过发射激光至所述第二壳套241上进行反射以测定所述第二壳套241的距离值，进而反馈信号至第一驱动件21，第一驱动件21可以判断继续驱动或者停止驱动。其中，第一激光测距传感器25和第二激光测距传感器26均固定在底座10的底板11的第一安装部111上，这样可以避免第一激光测距传感器25和第二激光测距传感器26不会跟随着第一驱动件21和第二驱动件22的驱动端移动。如此设计，可以通过第一激光测距传感器25测定第一壳套231在第一驱动件21的驱动下沿着X轴方向移动的距离，进而判断第三驱动件23的位移量，进而反馈信号至第二驱动件22，第二驱动件22可以判断继续驱动或者停止驱动。同理，可以通过第二激光测距传感器26测定第二壳套241在第二驱动件22的驱动下沿着X轴方向移动的距离，进而判断第四驱动件24的位移量，进而能够实现更加智能地控制进针机构30的位移，实现更好地调整进针机构30的姿态。

本实施例中，如图1～3所示，所述位姿调整机构20还包括第三激光测距传感器27和第四激光测距传感器28，所述第三驱动件23的驱动端上设有第一挡板233，所述第四驱动件24的驱动端上设有第二挡板243，所述第三激光测距传感器27固定于所述第一壳套231的侧部且与所述第三驱动件23电连接并通过发射激光至所述第一挡板233上进行反射以测定所述第一挡板233的距离值，进而反馈信号至第三驱动件23，第三驱动件23可以判断继续驱动或者停止驱动，所述第四激光测距传感器28固定于所述第二壳套241的侧部且与所述第四驱动件24电连接并通过发射激光至所述第二挡板243上进行反射以测定所述第二挡板243的距离值，进而反馈信号至第四驱动件24，第四驱动件24可以判断继续驱动或者停止驱动。

其中，第三激光测距传感器27和第四激光测距传感器28分别固定在第一壳套231和第二壳套241上可以避免第三激光测距传感器27跟随着第三驱动件23的驱动端移动，以及避免第四激光测均传感器跟随着第四驱动件24的驱动端移动。如此设计，可以通过第三激光测距传感器27测定第一挡板233在第三驱动件23的驱动下沿着Y轴方向移动的距离，进而判断进针机构30在第三驱动件23驱动下沿Y轴方向的位移量。同理，可以通过第四激光测距传感器28测定第二挡板243在第四驱动件24的驱动下沿着Y轴方向移动的距离，进而判断进针机构30在第四驱动件24驱动下的位移量，进而能够实现更加智能地控制进针机构30的位移，实现更好地调整进针机构30的姿态。

本实施例中，所述进针机构30包括穿刺针31和第五驱动件32，所述第五驱动件32通过所述第一万向节351和所述第二万向节352分别与所述第三驱动件23的驱动端和第四驱动件24的驱动端连接，所述穿刺针31与所述第五驱动件32的驱动端连接。具体地，第五驱动件32用于驱动进针机构30沿着直线移动，进而实现控制穿刺针31的进针与退针动作。第五驱动件32由于通过第一万向节351和第二万向节352连接，那么第五驱动件32的位置和姿态可以通过并联布置的第一驱动件21和第二驱动件22以及并联布置的第三驱动件23和第四驱动件24的共同作用下实现调整。

本实施例中，如图1～3所示，所述第五驱动件32的驱动端上设有第三挡板33，所述第五驱动件32的外部设有第三壳套35，所述第三壳套35通过所述第一万向节351和所述第二万向节352分别与所述第三驱动件23的驱动端和所述第四驱动件24的驱动端连接。所述第三壳套35上设有第五激光测距传感器34，所述第五激光测距传感器34固定于所述第三壳套35的侧部且与所述第五驱动件32电连接并通过发射激光至所述第三挡板33上进行反射以测定所述第五驱动件32的驱动端的位置量。其中，第五激光测距传感器34固定在第三壳套35上可以避免第五激光测距传感器34跟随着第五驱动件32的驱动端移动。如此，可以通过第五激光测距传感器34测定第三挡板33在第五驱动件32的驱动下沿着直线方向移动的距离，进而判断进针机构30的穿刺针31在第五驱动件32驱动下的位移量，进而能够实现更加智能地控制进针机构30的穿刺针31的进针和退针，实现更好地进行穿刺手术。

本实施例中，如图1～3所示，所述进针机构30还包括穿刺针固定架36，所述第三壳套35的侧部设有滑道353，穿刺针固定架36滑动连接于所述滑道353上，且所述穿刺针固定架36的一端与所述第五驱动件32的驱动端连接，所述穿刺针31与所述穿刺针固定架36的另一端连接。具体地，穿刺针固定架36的作用是用于将穿刺针31与第五驱动件32的驱动件连接，这样，一方面可以更好地固定穿刺针31，另一方面还可以通过该穿刺针31固定件改变穿刺针31的安装方向。进一步地，在穿刺针31与穿刺针固定架36的连接处设定盖板37以保护穿刺针31与穿刺针固定架36的连接位。

其中，如图1～3所示，第三壳套35的侧部设置的滑道353供穿刺针固定架36滑动，起到导向穿刺针31的移动的作用，确保穿刺针31在进行手术时的进针和退针更加稳定和可靠。

本实施例中，优选地，所述第五驱动件32为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者，在其他实施例中，所述第五驱动件32为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。作为第五驱动件32的线性模组的电机采用超声电机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：包括：

底座；

位姿调整机构，包括固定安装于所述底座上且沿X轴方向布置的第一驱动件和第二驱动件以及滑动安装于所述底座上且沿Y轴方向布置的第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件与所述第一驱动件的驱动端连接，所述第四驱动件与所述第二驱动件的驱动端连接；

进针机构，用于执行穿刺针的进针与退针动作，并通过第一万向节和第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端连接。

2.根据权利要求1所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述底座包括底板和两个侧框，所述底板包括相互连接的第一安装部和第二安装部，两个所述侧框间隔设置在所述第二安装部上；所述第一驱动件和所述第二驱动件呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部上，所述第三驱动件和所述第四驱动件呈上下方向布置且滑动连接于两个所述侧框之间，所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端均穿过其中一个所述侧框。

3.根据权利要求2所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述第三驱动件的外部设有第一壳套，所述第一壳套设有两个间隔布置的第一滑片，所述第四驱动件的外部设有第二壳套，所述第二壳套设有两个间隔布置的第二滑片；两个所述侧框分别设有位置对应下呈上下方向布置的第一导槽和第二导槽，所述第一滑片与所述第一导槽滑动连接，所述第二滑片与所述第二导槽滑动连接，所述第一驱动件的驱动端与所述第一壳套连接，所述第二驱动件的驱动端与所述第二壳套连接。

4.根据权利要求3所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述位姿调整机构还包括第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器呈上下方向布置且均固定在所述第一安装部上，所述第一激光测距传感器与所述第一驱动件电连接并通过发射激光至所述第一壳套上进行反射以测定所述第一壳套的距离值，所述第二激光测距传感器与所述第二驱动件电连接并通过发射激光至所述第二壳套上进行反射以测定所述第二壳套的距离值。

5.根据权利要求4所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述位姿调整机构还包括第三激光测距传感器和第四激光测距传感器，所述第三驱动件的驱动端上设有第一挡板，所述第四驱动件的驱动端上设有第二挡板，所述第三激光测距传感器固定于所述第一壳套的侧部且与所述第三驱动件电连接并通过发射激光至所述第一挡板上进行反射以测定所述第一挡板的距离值，所述第四激光测距传感器固定于所述第二壳套的侧部且与所述第四驱动件电连接并通过发射激光至所述第二挡板上进行反射以测定所述第二挡板的距离值。

6.根据权利要求1～5任一项所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述第一驱动件和所述第二驱动件均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第一驱动件和所述第二驱动件均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

7.根据权利要求1～5任一项所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述第三驱动件和所述第四驱动件均为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第三驱动件和所述第四驱动件均为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。

8.根据权利要求1～5任一项所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述进针机构包括穿刺针和第五驱动件，所述第五驱动件通过所述第一万向节和所述第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和第四驱动件的驱动端连接，所述穿刺针与所述第五驱动件的驱动端连接。

9.根据权利要求8所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述第五驱动件的驱动端上设有第三挡板，所述第五驱动件的外部设有第三壳套，所述第三壳套通过所述第一万向节和所述第二万向节分别与所述第三驱动件的驱动端和所述第四驱动件的驱动端连接，所述第三壳套上设有第五激光测距传感器，所述第五激光测距传感器固定于所述第三壳套的侧部且与所述第五驱动件电连接并通过发射激光至所述第三挡板上进行反射以测定所述第五驱动件的驱动端的位置量。

10.根据权利要求9所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述进针机构还包括穿刺针固定架，所述第三壳套的侧部设有滑道，穿刺针固定架滑动连接于所述滑道上，且所述穿刺针固定架的一端与所述第五驱动件的驱动端连接，所述穿刺针与所述穿刺针固定架的另一端连接。

11.根据权利要求8所述的基于串并联结构的穿刺手术机器人，其特征在于：所述第五驱动件为气缸，所述气缸包括作为驱动端的活塞杆；或者所述第五驱动件为线性模组，所述线性模组包括作为驱动端的滑板。