CN109259867B - 一种战地手术机器人系统 - Google Patents

一种战地手术机器人系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109259867B
CN109259867B CN201811210446.1A CN201811210446A CN109259867B CN 109259867 B CN109259867 B CN 109259867B CN 201811210446 A CN201811210446 A CN 201811210446A CN 109259867 B CN109259867 B CN 109259867B
Authority
CN
China
Prior art keywords
platform
electric cylinder
operating table
cylinders
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811210446.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109259867A (zh
Inventor
姜飞龙
曹坚
高慧敏
黄风立
张海军
朱海滨
朱荷蕾
杨德山
沈建英
戴婷
宋玉来
钱承
刘睿莹
陈晟
周丽
汪斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing University
Original Assignee
Jiaxing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing University filed Critical Jiaxing University
Priority to CN201811210446.1A priority Critical patent/CN109259867B/zh
Publication of CN109259867A publication Critical patent/CN109259867A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109259867B publication Critical patent/CN109259867B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明公开了一种战地手术机器人系统，以气缸、电缸作为动力元件驱动机器人的运动，具有远程战地手术的功能，本发明的战地手术机器人主要由手术机械手、手术台、摄像头组成，手术机械手由电缸、以一定角度连接的并联机构，保证了机械手具有较大的直线和旋转运动空间，手术台由电缸和并联机构组成具有较大的直线运动空间，同时可以根据需要调节病人的姿态，机械手与手术台之间通过Modbus网络控制，保证了系统的协调性。本发明以气缸和气缸驱动，具有结构紧凑，运动范围较大、控制精度高的特点，可用于战地手术、教学演示。

Description

一种战地手术机器人系统
技术领域
本发明属于医疗机器人技术领域，具体涉及一种战地手术机器人系统。
背景技术
战场危险的环境以及造成的大量伤员，急需手术进行救助和治疗，但是医务人员的战场救助比较危险。并联机构具有精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力大、工作空间较小的特点，已经被广泛应用。中国专利201510033110.2、201710877943.6、201710579720.1、201710642849.2提出基于并联机构的手术机器人，但是运动范围较小。针对上述存在的缺点中国专利201310424534.2采用电缸提高了其空间直线运动的范围，但是转动的范围仍然受到限制。中国专利201710202661.6、201710203335.7提出基于柔性并联机构串联的机械手，但是由于柔性结构本身难以实现较高精度控制以及柔性并联机构串联在末端积累较多的误差，导致其末端的精度难以控制。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种战地手术机器人系统，该系统结构紧凑、运动范围较大、控制精度高。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种战地手术机器人系统，它包括：
一种战地手术机器人系统，其特征在于，该系统包括手术台(6)和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置；
所述的机械手装置包括支架、电缸一、电缸二、机械手、摄像头，所述的电缸一和电缸二均包括电机、缸体和滑台，所述的电缸一的缸体固定在所述的支架上，所述的电缸二的缸体固定在所述的电缸一的滑台上，所述的机械手包括平台一、N个气缸一、平台二、平台三、M个气缸二、平台四，所述的N个气缸一并联布置在平台一和平台二之间，且两端均与平台一和平台二可转动连接，所述的M个气缸二并联布置在平台三和平台四之间，且两端均与平台三和平台四可转动连接，N≥3，M≥3；所述的平台一与所述的电缸二的滑台固定连接，所述的平台二与所述的平台三呈一定角度固定连接，所述的平台四用于连接手术器械。
所述的手术台包括手术台平板一、手术台平板二、电缸三、电缸四以及可转动连接在所述的手术台平板一、手术台平板二之间的不少于三个的气缸三，所述的电缸三、电缸四平行布置，且与地面固定，所述的手术台平板二与所述的电缸三、电缸四的滑台固定连接，可沿水平滑动，所述的手术台平板一用于固定病人；
所述的摄像头固定在所述的支架的最上方。
进一步地，所述的支架为铝合金支架。
进一步地，所述的平台一、平台二、平台三、平台四、手术台平板一、手术台平板二均由铝合金制成。
进一步地，所述的气缸均可替换为电缸。
进一步地，所述的连接件一为L形，连接件二为V形。
进一步地，该系统还包括三个DSP模块，所述的其中一个机械手由DSP模块一控制，再由该DSP模块一通过Modbus通信控制DSP模块二和DSP模块三来间接控制另一个机械手和手术台，从而保证整个系统的协调。
本发明的有益效果如下：
1.本发明利用多个并联的平台以一定的角度连接，既具有并联机构又精度高、结构紧凑、刚度高、承载能力大、工作空间较小的特点，又保证手术机械手具有较大的旋转工作空间；
2.本发明利用电缸与六自由度并联平台一起组成手术台，保证了手术台具有较大的直线运动空间，同时可以根据需要调整病人的姿态，与手术机械手相配合。
3.本发明在各手术机械手和手术台采用计算机远程控制和modbus通信实现各部分有序协调的工作。
附图说明
图1为本发明的战地手术机器人系统的整体结构示意图；
图2为机械手装置的结构示意图；
图3为手术台的结构示意图；
图中，支架1、电缸一2、电缸二3、机械手4、摄像头5、手术台6、连接件一4-1、平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4、连接件二4-5、平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8、手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3、电缸三6-4、电缸四6-5。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明的战地手术机器人系统包括手术台6和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置，两个机械手装置结构相同，均包括支架1、电缸一2、电缸二3、机械手4、摄像头5，电缸一2、电缸二3均包括电机、缸体和滑台，电缸一2的缸体固定在支架1上，电缸二3的缸体固定在电缸一2的滑台上，机械手4包括连接件一4-1、平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4、连接件二4-5、平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8，平台一4-2通过连接件一4-1固定连接在电缸二3的滑台上，平台一4-2与平台二4-4之间可转动连接六个气缸一4-3，且六个气缸一4-3并联布置，平台二4-4与平台三4-6之间通过连接件二4-5固定连接，平台三4-6与平台四4-8之间可转动连接六个气缸二4-7，且六个气缸二4-7并联布置，平台四4-8用于连接用于连接手术器械。为了保证手术器械运动过程中的平稳性，还可以在平台四4-8与手术器械之间增加无摩擦气缸。
手术台6包括手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3、电缸三6-4、电缸四6-5，电缸三6-4、电缸四6-5平行布置，且均与地面固定，电缸三6-4、电缸四6-5的滑台与手术台平板二6-3固定连接，手术台平板一6-1与手术台平板二6-3之间可转动连接六个气缸，手术台平板一6-1用于固定病人。
摄像头5固定在所述的支架的最上方。
由于平台二4-4，平台四4-8的转动范围分别受到气缸一4-3、气缸二4-7的直线运动范围和末端可转动球铰可转动范围的影响，最终为了实现平台四4-8可以360°范围运动，限定连接件一4-1为L形，连接件二4-5为V形。
为了减轻重量，保证强度，支架1、平台一4-2、平台二4-4、平台三4-6、平台四4-8、手术台平板一6-1、手术台平板二6-3均由铝合金制成。
本发明中所有的气缸均可替换为电缸。
整个系统的运动如下：电缸一2带动电缸二3、机械手的第一段(包括平台一4-2、气缸一4-3、平台二4-4)、机械手第二段(包括平台三4-6、气缸二4-7、平台四4-8)在Y方向直线运动，电缸二3带动机械手的第一段、机械手第二段在Z方向直线运动，机械手的第一段则在六个气缸一4-3的驱动下带动平台二4-4实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动；机械手第二段则在气缸二4-7的驱动下带动平台四4-8实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动。
电缸三6-4、电缸四6-5带动手术台平板一6-1、气缸三6-2、手术台平板二6-3在X方向直线运动；手术台平板一6-1在六个气缸三6-2的驱动下实现X、Y、Z三个方向的移动以及分别绕X、Y、Z三个方向的转动，病人被固定在手术台平板一6-1上。
战地手术机器人系统控制原理为：本发明的战地手术机器人系统还包括三个DSP模块，
远程计算机直接与DSP模块一相连，DSP模块一直接控制其中一个机械手，DSP模块一通过Modbus通信控制另外DSP模块二和三间接控制另一个机械手和手术台，从而保证整个系统的协调。摄像头用于实时采集手术的状态，反馈给远程计算机。
本发明，通过控制各电缸和气缸，实现战地手术机械人位姿的控制，可以完成手术需要的动作，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他手术机械手无法比拟的优势。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种战地手术机器人系统，其特征在于，该系统包括手术台(6)和对称固定在手术台两侧的两个机械手装置；
所述的机械手装置包括支架(1)、电缸一(2)、电缸二(3)、机械手(4)、摄像头(5)，所述的电缸一(2)和电缸二(3)均包括电机、缸体和滑台，所述的电缸一(2)的缸体固定在所述的支架(1)上，所述的电缸二(3)的缸体固定在所述的电缸一(2)的滑台上，所述的机械手(4)包括平台一(4-2)、六个气缸一(4-3)、平台二(4-4)、平台三(4-6)、六个气缸二(4-7)、平台四(4-8)，所述的六个气缸一(4-3)并联布置在平台一(4-2)和平台二(4-4)之间，且两端均与平台一(4-2)和平台二(4-4)可转动连接，所述的六个气缸二(4-7)并联布置在平台三(4-6)和平台四(4-8)之间，且两端均与平台三(4-6)和平台四(4-8)可转动连接；所述的平台一(4-2)与所述的电缸二(3)的滑台固定连接，所述的平台二(4-4)与所述的平台三(4-6)呈一定角度固定连接，所述的平台四(4-8)用于连接手术器械；
所述的手术台包括手术台平板一(6-1)、手术台平板二(6-3)、电缸三(6-4)、电缸四(6-5)以及可转动连接在所述的手术台平板一(6-1)、手术台平板二(6-3)之间的不少于三个的气缸三(6-2)，所述的电缸三(6-4)、电缸四(6-5)平行布置，且与地面固定，所述的手术台平板二(6-3)与所述的电缸三(6-4)、电缸四(6-5)的滑台固定连接，可沿水平滑动，所述的手术台平板一(6-1)用于固定病人；
所述的摄像头(5)固定在所述的支架的最上方；
所述的支架(1)为铝合金支架；
所述的平台一(4-2)、平台二(4-4)、平台三(4-6)、平台四(4-8)、手术台平板一(6-1)、手术台平板二(6-3)均由铝合金制成；
所述的气缸均可替换为电缸；
所述的平台一(4-2)通过连接件一(4-1)固定连接在电缸二(3)的滑台上,所述的平台二(4-4)与平台三(4-6)之间通过连接件二(4-5)固定连接,所述的连接件一(4-1)为L形，连接件二(4-5)为V形；
该系统还包括三个DSP模块，一个机械手由DSP模块一控制，再由该DSP模块一通过Modbus通信控制DSP模块二和DSP模块三来间接控制另一个机械手和手术台，从而保证整个系统的协调；
所述的平台四(4-8)与手术器械之间增加无摩擦气缸。
CN201811210446.1A 2018-10-17 2018-10-17 一种战地手术机器人系统 Active CN109259867B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811210446.1A CN109259867B (zh) 2018-10-17 2018-10-17 一种战地手术机器人系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811210446.1A CN109259867B (zh) 2018-10-17 2018-10-17 一种战地手术机器人系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109259867A CN109259867A (zh) 2019-01-25
CN109259867B true CN109259867B (zh) 2021-02-02

Family

ID=65193763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811210446.1A Active CN109259867B (zh) 2018-10-17 2018-10-17 一种战地手术机器人系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109259867B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102962848A (zh) * 2012-11-14 2013-03-13 北京航空航天大学 一种用于机器人腕部、肩部的三自由度并联机构
CN203228227U (zh) * 2013-01-21 2013-10-09 青岛科技大学 一种并-串联工业机器人的结构
CN204219617U (zh) * 2014-10-20 2015-03-25 苏州大学张家港工业技术研究院 六自由度并联放射治疗床
CN104626163A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 骨科机械手的整体控制系统
CN105126261A (zh) * 2015-10-09 2015-12-09 温州职业技术学院 利用Stewart机器人平台进行跟踪定位的放疗装置
CN105188592A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 Sri国际公司 超灵巧型手术系统
CN105213030A (zh) * 2014-07-02 2016-01-06 韩商未来股份有限公司 手术机器人系统以及其具有的主动导向单元
CN105395254A (zh) * 2015-12-22 2016-03-16 哈尔滨工业大学 一种分体式微创手术机器人的控制系统
CN205924387U (zh) * 2016-06-24 2017-02-08 唐艳琴 一种b超床
CN107283405A (zh) * 2017-08-24 2017-10-24 上海岭先机器人科技股份有限公司 一种机械臂
CN107584476A (zh) * 2017-09-07 2018-01-16 嘉兴学院 一种具有恒张力与零重力的多自由度机械手系统
CN107613898A (zh) * 2015-06-29 2018-01-19 川崎重工业株式会社 手术机器人
CN107847282A (zh) * 2015-11-23 2018-03-27 阿里礼萨·米尔巴盖里 一种用于远程手术的机器人系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102962848A (zh) * 2012-11-14 2013-03-13 北京航空航天大学 一种用于机器人腕部、肩部的三自由度并联机构
CN203228227U (zh) * 2013-01-21 2013-10-09 青岛科技大学 一种并-串联工业机器人的结构
CN105188592A (zh) * 2013-03-15 2015-12-23 Sri国际公司 超灵巧型手术系统
CN104626163A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 骨科机械手的整体控制系统
CN105213030A (zh) * 2014-07-02 2016-01-06 韩商未来股份有限公司 手术机器人系统以及其具有的主动导向单元
CN204219617U (zh) * 2014-10-20 2015-03-25 苏州大学张家港工业技术研究院 六自由度并联放射治疗床
CN107613898A (zh) * 2015-06-29 2018-01-19 川崎重工业株式会社 手术机器人
CN105126261A (zh) * 2015-10-09 2015-12-09 温州职业技术学院 利用Stewart机器人平台进行跟踪定位的放疗装置
CN107847282A (zh) * 2015-11-23 2018-03-27 阿里礼萨·米尔巴盖里 一种用于远程手术的机器人系统
CN105395254A (zh) * 2015-12-22 2016-03-16 哈尔滨工业大学 一种分体式微创手术机器人的控制系统
CN205924387U (zh) * 2016-06-24 2017-02-08 唐艳琴 一种b超床
CN107283405A (zh) * 2017-08-24 2017-10-24 上海岭先机器人科技股份有限公司 一种机械臂
CN107584476A (zh) * 2017-09-07 2018-01-16 嘉兴学院 一种具有恒张力与零重力的多自由度机械手系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109259867A (zh) 2019-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107081760B (zh) 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂
CN2796972Y (zh) 五自由度空间定位机器人机构
CN102152314B (zh) 触感装置中的夹持力反馈系统
CN110680505B (zh) 一种含闭环连杆的八自由度手术机械臂
CN108621130B (zh) 具有2r1t和2t1r两种运动模式的并联机构
CN104908056A (zh) 一种可变构型的三指机械手爪
JP2008506545A (ja) ２つのサブアセンブリ手段から構成される可動要素を移動させる手段を備えるパラレルロボット
CN107157581B (zh) 一种用于体外微创手术的解耦四自由度远心机构
CN101817181B (zh) 基于气动肌肉的六自由度柔性机械手臂
CN103111998A (zh) 一种串并联力反馈遥操作手
CN102764157A (zh) 骨科手术机器人
CN102018574B (zh) 一种具有高负载能力的小体积医疗机械臂关节
CN205885526U (zh) 一种灵活的手术臂关节
US20190368652A1 (en) Redundant Parallel Positioning Table Device
US20230033189A1 (en) Minimally invasive surgical robot master manipulator and slave manipulator control method
CN107322582A (zh) 一种六自由度仿生机械臂
WO2021107819A1 (ru) Контроллер оператора для управления роботохирургическим комплексом
CN106584499A (zh) 柔性机械手、按摩机器人及机械按摩系统
CN109259867B (zh) 一种战地手术机器人系统
CN108858141B (zh) 一种空间两转动一平动的冗余约束并联机构及其工作方法
WO2021145792A1 (ru) Комбинированный манипулятор роботохирургического комплекса
RU2718568C1 (ru) Контроллер запястья для использования в контроллере оператора роботохирургического комплекса
CN114888780B (zh) 一种三分支6+3自由度运动冗余并联机构
CN105997249A (zh) 一种可实现空间三维定位和二维定向的五自由度混联机构
CN207223974U (zh) 一种六自由度仿生机械臂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant