CN112120745B - 介入机器人从端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介入机器人从端，包括：固定平台，固定平台上设置有导轨，以及与导轨对应的导轨驱动机构，导轨上设置滑台，导轨驱动机构驱动滑台沿导轨滑动；输送机构，设置在滑台上；输送机构包括转动机构，转动机构包括转动轮和驱动转动轮转动的转动驱动机构，转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，以及将导管或导丝固定在开口槽底部的固定装置。本发明转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，也即导管或者导丝可以由开口槽直接安装到转动轮的轴心位置，相比现有技术中导管或者导丝从一端穿入的方式，安装更简单。导管或者导丝也可以从开口槽直接脱出，有效的解决现有技术中只能从一端脱出而导致导管或导丝脱出必须先从体内拔出的问题。

Description

介入机器人从端

技术领域

本发明涉及介入技术领域，特别涉及一种介入机器人从端。

背景技术

介入技术是应用现代高科技手段进行的一种微创性治疗，是在医学影像的引导下，将特制的导管，导丝等精密器械引入人体，对体内病灶进行诊断和局部治疗。介入治疗的多数项目都是在血管内进行的，它不需开刀，只需要在血管、皮肤上作直径微小的创口，把特制的导管、导丝插入血管内即可治疗过去无法治疗，必须手术治疗或内科治疗疗效欠佳的疾病，如肿瘤，血管瘤，各种出血，脑血管畸形等。

对于某种疾病类型，例如动脉硬化，患者的心脏的图像可显示一个或多个冠状动脉受阻。诊断程序之后，可对患者进行基于导管的介入治疗。介入治疗方法通常是，导丝被插入到血管内，然后推送导丝到达期望位置。导管随后沿着导丝被插入，并到达患者病灶位置。某些治疗中，导管配备有用于安装在人体的支架以及安装支架所需的球囊。在肿瘤治疗中，可以通过该导管灌注化疗药物，以及灌注用于栓塞的栓塞剂。

对于手动插入导丝，医生在导丝的近端施加轴向推力和转矩，用于控制导丝到达期望的位置。在此操作时，需要影像设备的辅助来帮助医生确定导丝在血管中的位置。目前常用的影像设备为DSA，该设备使用具有对人有辐射伤害的X射线进行成像。长期处于X射线的照射下会对医生的眼睛，皮肤，生殖系统造成不可逆的伤害。采用远程控制的机器人可以将医生从辐射环境中隔离出来，避免受到的辐射。

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。专利US7887549B2中的送导丝设备为进行心血管手术而设计，其导管与导丝呈Y型，导丝具有旋转和轴向运动两个自由度，导管从一侧进入与导丝汇合后进入血管。在外周血管介入手术中使用的导丝导管，导丝需要从导管尾部插入，该专利无法解决这个问题。专利2017208089972，公布了一种介入手术机器人从端及其移动平台可以解决导管与导丝的协作问题，但该专利的结构复杂，安装导丝和导管不方便，在术中取出导丝时需将导丝和导管从患者体内抽出。

发明内容

本发明提供了一种方便安装及更换导丝的介入机器人从端。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种介入机器人从端，包括：固定平台，固定平台上设置有导轨，以及与导轨对应的导轨驱动机构，导轨上设置滑台，导轨驱动机构驱动滑台沿导轨滑动；输送机构，设置在滑台上；输送机构包括转动机构，转动机构包括转动轮和驱动转动轮转动的转动驱动机构，转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，以及将导管或导丝固定在开口槽底部的固定装置。

进一步地，导轨包括相互平行的第一导轨和第二导轨，第一导轨上设置有第一滑台；第二导轨上设置有第二滑台；导轨驱动机构包括与第一导轨对应的第一导轨驱动机构和与第二导轨对应的第二导轨驱动机构；输送机构包括导管输送机构和导丝输送机构，导管输送机构设置在第一滑台上，导丝输送机构设置在第二滑台上，且导管输送机构上的导管与导丝输送机构上的导丝同轴。

进一步地，导管输送机构包括导管固定座和设置在导管固定座上的导管转动机构；导管转动机构包括导管转动轮和驱动导管转动轮转动的导管转动驱动机构；导管转动轮具有由侧面延伸至轴心的导管开口槽，以及将导管固定在导管开口槽底部的导管固定装置。

进一步地，导管开口槽在导管转动轮的轴心上形成直径大于导管开口槽宽度的安装孔。

进一步地，导管转动轮包括导管轮轴部和设置在导管轮轴部上的齿圈；导管转动驱动机构包括与齿圈啮合的齿轮和驱动齿轮的电机。

进一步地，齿圈为锥齿圈，齿轮为锥齿轮，电机的轴向与导管轮轴部垂直或呈预设角度布置。

进一步地，导管固定装置为与导管的尾翼卡合的卡扣。

进一步地，卡扣包括设置在导管轮轴部一端的与尾翼配合的尾翼槽，以及将尾翼压紧在尾翼槽中的压板。

进一步地，导丝输送机构包括导丝固定座和设置在导丝固定座上的导丝转动机构；导丝转动机构包括导丝转动轮和驱动导丝转动轮转动的导丝转动驱动机构；导丝转动轮具有由侧面延伸至轴心的导丝开口槽，以及将导丝固定在导丝开口槽底部的导丝固定装置。

进一步地，导丝固定座包括第一固定板和可转动地设置在第一固定板上的第二固定板，导丝转动机构设置在第二固定板上；导丝输送机构还包括检测导丝的轴向受力的阻力测量装置，阻力测量装置设置在第一固定板与第二固定板之间。

进一步地，第二固定板通过转动轴可转动地设置在第一固定板上；第一固定板上设置有限制第二固定板向导丝的前进方向转动的限位部；阻力测量装置包括设置在第一固定板上的挡块，以及两端分别与挡块和第二固定板抵接或连接的阻力传感器；限位部和挡块分别设置在转动轴的两侧。

进一步地，导丝转动轮包括导丝轮轴部和设置在导丝轮轴部上的第一齿轮；导丝转动驱动机构包括与第一齿轮啮合的第二齿轮和驱动第二齿轮的电机。

进一步地，导丝固定座还包括可拆卸地设置在第二固定板上活动板；导丝转动驱动机构的电机设置在第二固定板上；第一齿轮和第二齿轮设置活动板上。

进一步地，第一齿轮为第一锥齿轮，第二齿轮为第二锥齿轮，电机的轴向与导丝轮轴部垂直或呈预设角度布置；活动板与固定板通过沿电机的轴向延伸的定位柱和定位槽固定；第二齿轮与电机通过花键连接。

进一步地，导丝固定装置包括与导丝的尾翼卡合的卡槽。

进一步地，导丝固定装置还包括导丝锁紧器，导丝锁紧器与卡槽卡合。

进一步地，导轨驱动机构包括设置在导轨一端的主动轮和设置在导轨另一端的从动轮，与主动轮和从动轮配合的同步带，驱动主动轮转动的导轨驱动电机；滑台上设置有调节滑台与同步带的连接位置的调节机构。

进一步地，介入机器人从端还包括支撑架，支撑架位于导管输送机构和导丝输送机构之间。

进一步地，支撑架设置在导管输送机构的尾部；支撑架包括沿导丝延伸方向延伸的支撑杆和设置在支撑杆上的支撑板，支撑板的端部设置有供导丝通过并限位的导丝夹。

进一步地，介入机器人从端还包括轴向送管机构，轴向送管机构设置在固定平台的端部。

进一步地，轴向送管机构包括相对设置的至少一对摩擦轮和驱动摩擦轮的摩擦轮驱动机构；以及调节至少一对摩擦轮之间的距离的间距调节机构；至少一对摩擦轮之间形成导管轴向输送通道。

进一步地，摩擦轮驱动机构包括驱动轴和驱动驱动轴的电机，驱动轴设置有换向齿轮和同步带轮；至少一对摩擦轮中位于第一侧的摩擦轮通过驱动轴上的换向齿轮驱动，位于第二侧的摩擦轮通过驱动轴上的同步带轮驱动。

进一步地，摩擦轮为两对，两对摩擦轮沿导管轴向输送方向设置；轴向送管机构还包括固定架，驱动轴，位于第一侧的摩擦轮的轮轴设置在固定架上；间距调节机构包括设置在固定架上的调节座和相对调节座可沿垂直于导管输送方向移动的调节架；位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置在调节架上。

进一步地，驱动轴设置有换向齿轮、第一同步带轮和第二同步带轮，电机通过主动带轮、第一同步带与第一同步带轮驱动连接；位于第一侧的摩擦轮的轮轴上分别设置有从动齿轮，换向齿轮与从动齿轮啮合；位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置从动带轮，第二同步带轮通过第二同步带与从动带轮驱动连接；间距调节机构还包括张紧第二同步带的张紧机构。

进一步地，张紧机构包括张紧座、张紧架和张紧弹簧；张紧架沿预设方向可滑动地设置在张紧座上，张紧弹簧两端分别抵接在张紧座和张紧架上；张紧架的端部设置有张紧轮，张紧轮抵压在第二同步带的外侧。

进一步地，间距调节机构还包括手动调节机构，手动调节机构包括设置在调节座上的调节手柄与调节手柄固定连接的第一凸轮，调节架上设置有与第一凸轮配合的第一调节凸起。

进一步地，间距调节机构还包括自动调节机构，自动调节机构包括设置在调节座上的第二凸轮和驱动第二凸轮的电机，调节架上设置有与第二凸轮配合的第二调节槽。

进一步地，轴向送管机构还包括设置在摩擦轮入口端的限位夹和设置在摩擦轮出口端的管夹。

进一步地，轴向送管机构还包括可拆卸地设置在固定架上的安装板；限位夹、管夹和摩擦轮设置在安装板上，且摩擦轮与对应轮轴可拆卸连接。

进一步地，摩擦轮的入口端设置有第一限位夹；摩擦轮的出口端设置第二限位夹；安装板上还设置有位于摩擦轮的出口端的导向板，管夹设置在导向板的自由端上。

进一步地，导向板向下倾斜预设角度，或者倾斜角度可调节；或者导向板的长度可调节。

进一步地，固定架上设置有固定板，固定板上设置有向上延伸的卡扣，安装板的侧面设置有与卡扣配合的卡槽或者卡孔。

综上所述，本发明的介入机器人从端，输送机构的转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，也即导管或者导丝可以由开口槽直接安装到转动轮的轴心位置，相比现有技术中导管或者导丝从一端穿入的方式，安装更简单。更重要的是，导管或者导丝也可以从开口槽直接脱出，有效的解决现有技术中只能从一端脱出而导致导管或导丝脱出必须先从体内拔出的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的介入机器人从端的立体结构示意图；

图2是根据本发明的介入机器人从端的固定平台的俯视结构示意图；

图3是导管与导丝的配合示意图；

图4是根据本发明的介入机器人从端的导管输送机构的立体结构示意图；

图5是根据本发明的介入机器人从端的扭矩测量装置的立体结构示意图；

图6是根据本发明的介入机器人从端的导丝输送机构的分解结构示意图；

图7是图6的右视图；

图8是根据本发明的介入机器人从端的轴向送管机构的第一分解结构示意图；

图9是根据本发明的介入机器人从端的轴向送管机构的第二分解结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1至3所示，本发明提供了一种介入机器人从端，包括：固定平台10，固定平台10上设置有导轨11，以及与导轨11对应的导轨驱动机构12，导轨11上设置滑台13，导轨驱动机构12驱动滑台13沿导轨11滑动；输送机构，设置在滑台13上；输送机构包括转动机构，转动机构包括转动轮和驱动转动轮转动的转动驱动机构，转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，以及将导管或导丝固定在开口槽底部的固定装置。

本发明的介入机器人从端，输送机构的转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，也即导管或者导丝可以由开口槽直接安装到转动轮的轴心位置，相比现有技术中导管或者导丝从一端穿入的方式，安装更简单。更重要的是，导管或者导丝也可以从开口槽直接脱出，有效的解决现有技术中只能从一端脱出而导致导管或导丝脱出必须先从体内拔出的问题。

具体地，结合图1所示，导轨11包括相互平行的第一导轨111和第二导轨112，第一导轨111上设置有第一滑台131；第二导轨112上设置有第二滑台132；导轨驱动机构12包括与第一导轨111对应的第一导轨驱动机构121和与第二导轨112对应的第二导轨驱动机构122；输送机构包括导管输送机构30和导丝输送机构40，导管输送机构30设置在第一滑台131上，导丝输送机构40设置在第二滑台132上，也即第一导轨驱动机构121通过第一滑台131驱动导管输送机构30沿第一导轨111滑动，从而驱动导管轴向移动，即进入和拔出操作。类似地，第二导轨驱动机构122通过第二滑台132驱动导丝输送机构40沿第二导轨112滑动，从而实现导丝的进入和拔出操作。根据需要，第一滑台131和第二滑台132通过控制，可以同步运动，也可以独立运动。通过合理布局导管输送机构30和导丝输送机构40上相应机构，实现其上的导管3和导丝5同轴设置，也即导丝5穿设在导管3中，从而保证导丝5和导管3的移动顺畅。

优选地，结合1和图4所示，介入机器人从端还包括支撑架20，支撑架20位于导管输送机构30和导丝输送机构40之间。通过支撑架20保持导丝输送机构40相对导管输送机构30的相对位置，从而避免导丝5受到压力发生挠变产生弯曲，使导丝5可以在导管3中顺畅移动。

具体地，支撑架20设置在导管输送机构30的尾部，支撑架20包括沿导丝延伸方向延伸的支撑杆21和设置在支撑杆21上的支撑板22，支撑板22的端部设置有供导丝通过并限位的导丝夹23。导丝夹23中具有供导丝自由通过的导丝孔，导丝夹23打开时，导丝从侧面放入导丝孔中，从而对导丝限位，并通过支撑杆21和支撑板22设置，从而将导丝限定到合适的位置，从而避免导丝完全或者过度完全导致导丝无法在导管中运动。

更具体地，导轨驱动机构12包括设置在导轨11一端的主动轮和设置在导轨11另一端的从动轮，与主动轮和从动轮配合的同步带，驱动主动轮转动的导轨11驱动电机；滑台13与同步带连接，从而通过同步带驱动滑台13前后运动。具体地，第一导轨驱动机构121通过相应的主动轮121a、从动轮121b、同步带121c和电机121d驱动第一滑台131，从而驱动导管输送机构30前后运动；第二导轨驱动机构122通过相应的主动轮122a、从动轮122b、同步带122c和电机122d驱动第二滑台132，从而驱动导丝输送机构40前后运动。另外，根据需要，导轨11两侧还设置相应的检测开关17，例如光电开关，或者行程开关，从而对相应的滑台13限位，电机上设置对应的编码器121e、122e，从而检测电机的转动角度，也能够检测滑台13移动的距离，与相应的检测开关17配合，能够更精准地控制滑台13位置及移动。

优选地，滑台13上设置有调节滑台13与同步带的连接位置的调节机构133、134，也即通过调节机构133、134松开及锁紧滑台13与同步带的连接，在松开后，可以手动调节滑台13的位置，从而适应不同规格的导管和导丝。根据需要，可以在导轨11侧面设置相应长度刻度或者标记，从而方便调节滑台13到准确的位置。

具体地，结合图4所示，导管输送机构30包括导管固定座31和设置在导管固定座31上的导管转动机构，导管转动机构包括导管转动轮32和驱动导管转动轮32转动的导管转动驱动机构33，导管转动轮32具有由侧面延伸至轴心的导管开口槽321，以及将导管固定在导管开口槽321底部的导管固定装置322。导管转动轮32具有由侧面延伸至轴心的导管开口槽321，也即导管可以由导管开口槽321直接安装到导管转动轮32的轴心位置，相比现有技术中导管从一端穿入的方式，安装更简单。更重要的是，导管也可以从导管开口槽321直接脱出，有效的解决现有技术中只能从一端脱出而导致导管脱出必须先将导管从体内拔出的问题。

如图4所示，导管开口槽321在导管转动轮32的轴心上形成直径大于导管开口槽321宽度的安装孔321a，使得导管安装到位，即到达安装孔321a后，便于导管转动调整或者其他操作，从而避免导管扭曲及方便导管固定装置322固定导管等。导管固定座31固定在第一滑台131上，从而通过第一滑台131驱动整个导管输送机构30运动，根据需要，第一滑台131与导管固定座31可以为一体结构，也可以为分体固定的两个结构。

结合图4所示，导管转动轮32包括导管轮轴部323和设置在导管轮轴部323上的齿圈324；导管开口槽321对应设置在导管轮轴部323和齿圈324上，导管轮轴部323延长了导管开口槽321的长度，从而更有利于将导管安装到位及保证安装后的导管稳定，同时避免安装过程中，导管与其他部位发生不必要的接触及摩擦等。导管转动驱动机构33包括与齿圈324啮合的齿轮331和驱动齿轮331的电机332。采用齿轮331与齿圈324啮合的方式，可以将导管开口槽321设置在齿圈324的齿槽位置，选择合适的齿间距，也可以保证二者平稳传动。另外，通过设置齿圈324和齿轮331，使电机332与导管不同轴，方便设置导管及导丝。

更优选地，齿圈324为锥齿圈，齿轮331为锥齿轮，电机332的轴向与导管轮轴部323垂直或呈预设角度布置，通过锥齿轮传动，一方面有利于传动更稳定，另外一方面，也可以改变电机332轴向，从而方便整个结构布局。

结合图4和5所示，导管转动驱动机构33还包括扭矩测量装置60，扭矩测量装置包括扭力传感器61和电机固定座62，电机固定座固定在导管固定座31，电机332的电机定子可转动地设置在电机固定座62上，扭力传感器61的第一端固定在电机固定座62上，第二端固定在电机定子上。也即电机定子与转子同轴地可转动地设置在电机固定座62上，且扭力传感器61两端分别固定在电机固定座62和电机定子上。也即电机定子在周向仅通过扭力传感器61固定，在电机332工作时，电机332转子受到电机定子施加的电磁扭矩和负载施加的阻力矩。根据物理学定律，当电机332转子作匀速运动时，所受外力和为零。此时电机332受到的两个方向相反的扭矩相等，即电磁扭矩与负载阻力矩相等。而此时，定子受到来自转子的电磁扭矩反作用力，其大小与转子受到的电磁扭矩相等，同时定子还受到电机固定座62通过扭力传感器61传递的反作用力矩，这两个力矩平衡保证定子不发生移动。该反作用力矩通过的扭力传感器61测量的力与力臂相乘即可得到。

因此，根据上述分析可知，根据扭力传感器61所测的力可以计算出匀速运动时电机332转子所受到的扭矩，解决了现有技术中需要通过滑环引线而导致结构复杂的问题，而且测量精度更高更可靠。

另外，在转子加速或减速运动时，相应的考虑转子的转动惯量进行补偿即可。本发明的扭矩测量装置，免去了滑环机构，利用现有的扭力传感器61，使系统稳定性更容易保证。

结合图5所示，电机固定座62设置有具有环状部的支座，环状部上具有轴承孔621，电机定子通过轴承63固定在轴承孔621中，从而保证电子定子与电机固定座62之间周向仅通过扭力传感器61受力。

优选地，为了方便安装和加工，导管输送机构30还包括转动座64，转动座64与电机定子固定连接，转动座64具有与轴承内孔配合的轴部。也即通过设置一个转动座64与轴承配合，从而避免在电机定子上直接加工，能够有效地降低加工复杂度。

结合图5所示，扭矩测量装置还包括固定在环状部上的第一支架65和固定在转动座64上的第二支架66；扭力传感器61两端分别固定在第一支架65和第二支架66上。通过设置第一支架65和第二支架66，方便扭力传感器61安装和固定。优选地，结合图4和图5所示，第一支架65和第二支架66与扭力传感器61相对的两个侧面分别固定，提高安装固定可靠性。

结合图4所示，导管固定装置322为与导管的尾翼卡合的卡扣，通过卡扣直接将导管的尾翼固定，方便简单。更具体地，卡扣包括设置在导管轮轴部323一端的与尾翼配合的尾翼槽322a，以及将尾翼压紧在尾翼槽322a中的压板322b。尾翼卡入尾翼槽322a，并通过压板332b固定后，相对导管转动轮32固定，从而使导管转动轮32驱动转动导管同步转动。

如图6和7所示，类似地，导丝输送机构40包括导丝固定座41和设置在导丝固定座41上的导丝转动机构，导丝转动机构包括导丝转动轮42和驱动导丝转动轮42转动的导丝转动驱动机构43，导丝转动轮42具有由侧面延伸至轴心的导丝开口槽421，以及将导丝固定在导丝开口槽421底部的导丝固定装置422。导丝转动轮42具有由侧面延伸至轴心的导丝开口槽421，也即导丝可以由导丝开口槽421直接安装到导丝转动轮42的轴心位置，相比现有技术中导丝从一端穿入的方式，安装更简单。更重要的是，导丝也可以从导丝开口槽421直接脱出，有效的解决现有技术中只能从一端脱出而导致导丝脱出必须先将导丝从体内拔出的问题。导丝固定座41固定在第二滑台132上，从而通过第二滑台132驱动整个导丝输送机构40前后运动。根据需要，导丝固定座41可以与第二滑台132为一体结构，也可以为分体固定的两个结构。

优选地，导丝固定座41还包括第一固定板413和可转动地设置在第一固定板413上的第二固定板411，导丝转动机构设置在所述第二固定板411上。导丝输送机构40还包括检测导丝的轴向受力的阻力测量装置45，阻力测量装置45设置在第一固定板413与第二固定板411之间。也即第一固定板413和第二固定板411之间仅通过阻力测量装置45来限制转动，通过阻力测量装置45测量的阻力，并经过相关的力臂转换计算，可以得到导丝前进方向（即轴向）的阻力。

具体地，如图6所示，第二固定板411通过转动轴413a可转动地设置在第一固定板413上；第一固定板413上设置有限制第二固定板411向导丝的前进方向转动的限位部413b，即限位部413b限制第二固定板411向前（导丝前进方向）运动，保持第二固定板411的稳定。

阻力测量装置45包括设置在第一固定板413上的挡块452，以及两端分别与挡块452和第二固定板411抵接或连接的阻力传感器451；限位部413b和挡块452分别设置在转动轴413a的两侧。也即阻力传感器451与挡块452配合，限制第二固定板411向后（导丝拔出方向）运动。根据力矩平衡原理，导丝在前进过程中受到的阻力相对转动轴413a的力矩与阻力传感器451相对的转动轴413a的力矩二者相互平衡，才能是第二固定板411保持平衡，因此，通过阻力传感器451测量的阻力与相应的力臂比例即可计算出导丝前进过程中所受阻力。

结合图6和7所示，导丝转动轮42包括导丝轮轴部423和设置在导丝轮轴部423上的第一齿轮424；导丝开口槽421对应设置在导丝轮轴部423和第一齿轮424上，导丝轮轴部423延长了导丝开口槽421的长度，从而更有利于将导丝安装到位及保证安装后的导丝稳定，同时避免安装过程中，导丝与其他部位发生不必要的接触及干涉等。导丝转动驱动机构43包括与第一齿轮424啮合的第二齿轮432和驱动第二齿轮432的电机431。采用两个齿轮啮合的方式，将导丝开口槽421设置在齿槽位置，选择合适的齿间距，也可以保证二者平稳传动。另外，通过设置第一齿轮424和第二齿轮432，使电机431与导丝不同轴，方便设置导管及导丝。

优选地，如图6和7所示，导丝固定座41还包括可拆卸地设置在第二固定板411上活动板412；第二固定板411可转动地设置在第一固定板413上；电机431设置在第二固定板411上；第一齿轮424和第二齿轮432设置活动板412上。也即可以通过活动板412的整体拆装，从而拆卸某些一次性或者经常需要更换的部件，实现模块化拆装，能够有效地提高效率，方便使用。

优选地，第一齿轮424为第一锥齿轮，第二齿轮432为第二锥齿轮，电机431的轴向与导丝轮轴部423垂直或呈预设角度布置；通过锥齿轮传动，一方面有利于传动更稳定，另外一方面，也可以改变电机431轴向，从而方便整个结构布局。

结合图5至7所示，导丝转动驱动机构43同时设置有测量电机431的扭矩的扭矩测量装置60，扭矩测量装置60与导管输送机构30扭矩测量装置相同，也即电机431的定子与固定结构之间可转动设置，仅通过扭力传感器61限制转动，根据扭力传感器61测量的数据，经过相应的转换，即可得到导管3受到的轴向阻力。

结合图7所示，为了便于方便导丝固定，导丝固定装置422包括与导丝的尾翼卡合的卡槽422a。对于有尾翼的导丝，通过卡槽422a直接将导丝的尾翼固定，从而使导丝在导丝转动轮42中无法自由转动，方便简单。另外，对于没有尾翼的导丝，可以使用导丝锁紧器422b先将导丝锁紧，然后将导丝锁紧器422b放入卡槽422a中，使导丝无法自由转动。导丝放入后导丝的转动由导丝转动轮42决定。

结合图8和9所示，介入机器人从端还包括轴向送管机构50，轴向送管机构50设置在固定平台10的端部。也即轴向送管机构50设置在固定平台10的前端部，用于夹持导管鞘，并驱动导管沿轴线方向运动，与第一导轨111和第二导轨112上的导管输送机构和导丝输送机构配合，从而实现导管及导丝的运动。当然，轴向送管机构50也可以用于夹持多层导管的其中一层导管，例如常见的是在肝动脉栓塞时，夹持在主动脉中的最外层导管。

具体地，轴向送管机构50包括相对设置的至少一对摩擦轮51和驱动摩擦轮51的摩擦轮驱动机构52；以及调节至少一对摩擦轮51之间的距离的间距调节机构53；至少一对摩擦轮51之间形成导管轴向输送通道，通道两侧的摩擦轮51转动方向相反，从而通过摩擦力驱动导管前后运动。根据需要，可以在摩擦轮51的外周面上设置与导管配合的凹槽，从而增大摩擦轮51与导管的接触面积，保证可靠传动。

具体地，如图8和9所示，摩擦轮51为两对，两对摩擦轮51沿导管轴向输送方向设置，两对摩擦轮51中，位于第一侧的两个摩擦轮51的外周面上设置有与导管配合的凹槽，位于第二侧的两个摩擦轮51的外周面为平面结构。

进一步地，摩擦轮驱动机构52包括驱动轴521和驱动驱动轴521的电机525，驱动轴521设置有换向齿轮521a和同步带轮；位于第一侧的摩擦轮51通过驱动轴521上的换向齿轮521a驱动，位于第二侧的摩擦轮51通过驱动轴521上的同步带轮驱动。也即通过同步带同向传动，齿轮反向传动的特点，从而使位于两侧的摩擦轮51转动方向相反，共同驱动导管运动。另外，为了测量导管及摩擦轮51所受阻力，同样设置有测量电机525上扭矩的扭矩测量装置60，扭矩测量装置60与导管输送机构30和导丝输送机构40中扭矩测量装置相同，也即电机定子与固定结构之间可转动设置，仅通过扭力传感器61限制转动，根据扭力传感器61测量的数据，经过相应的转换，即可得到导管3受到的轴向阻力。

结合图8和9所示，轴向送管机构50还包括固定架54，驱动轴521和位于第一侧的摩擦轮51的轮轴设置在固定架54上，间距调节机构53包括设置在固定架54上的调节座531和相对调节座531可沿垂直于导管输送方向移动的调节架532；位于第二侧的摩擦轮51的轮轴设置在调节架532上。也即驱动轴521和第一侧的摩擦轮51的位置固定不变，第二侧的摩擦轮51通过调节架532移动，从而调节相对第一侧的摩擦轮51的距离，适应不同直径规格的导管3。优选地，为了保证调节架532移动的稳定性和可靠性，可以在调节架532和调节座531上设置相互配合的滑槽和滑轨。

结合图8和9所示，驱动轴521设置有换向齿轮521a、第一同步带轮521b和第二同步带轮521c，电机525通过主动带轮522、第一同步带523与第一同步带轮521b驱动连接；位于第一侧的摩擦轮51的轮轴上分别设置有从动齿轮511，换向齿轮521a与从动齿轮511啮合；位于第二侧的摩擦轮51的轮轴设置从动带轮512，第二同步带轮521c通过第二同步带524与从动带轮512驱动连接。也即电机525通过第一同步带523驱动驱动轴521，驱动轴521上的换向齿轮521a驱动位于第一侧的两个摩擦轮51；驱动轴521上的第二同步带轮521c通过第二同步带524驱动第二侧两个摩擦轮51。通过第一同步带523和第二同步带524的分开设置，使得摩擦轮51的间距调节时，第一同步带523及第一侧的摩擦轮51的传动均不受到影响，仅改变第二同步带524的传动，提高整个机构的可靠性。间距调节机构53还包括张紧第二同步带524的张紧机构537，也即通过张紧机构537配合，保证在第二侧摩擦轮51位置调整时，还能够可靠传动。

具体地，张紧机构537包括张紧座537a、张紧架537b和张紧弹簧（图中未示出）；张紧架537b沿预设方向可滑动地设置在张紧座537a上，张紧弹簧两端分别抵接在张紧座537a和张紧架537b上，张紧架537b的端部设置有张紧轮537c，张紧轮537c抵压在第二同步带524的外侧。即通过张紧弹簧的预压弹力，使得在间距调节过程中，张紧轮537c始终压紧在第二同步带524上，从而保证第二同步带524张紧，能够可靠地驱动第二侧的摩擦轮51。

优选地，间距调节机构53还包括手动调节机构533，手动调节机构533包括设置在调节座531上的调节手柄533a与调节手柄533a固定连接的第一凸轮533b，调节架532上设置有与第一凸轮533b配合的第一调节凸起533c或者第一调节槽；即通过调节手柄533a转动第一凸轮533b，第一凸轮533b与第一调节凸起533c挤压或者与第一调节槽侧壁挤压，从而推动整个调节架532移动，进而使得第二侧的摩擦轮51相对第一侧的摩擦轮51间距调节，适应不同直径规格的导管。

根据需要，间距调节机构53还可以包括自动调节机构534，自动调节机构534同样可以采用与手动调节机构533类似的凸轮凹槽机构，即自动调节机构534包括设置在调节座531上的第二凸轮534a和驱动第二凸轮534a的电机534d，调节架532上设置有与第二凸轮534a配合的第二调节槽534b，电机534d通过齿轮组534c驱动第二凸轮534a，从而实现自动调节间距。

另外，为了进一步提高稳定性和可靠性，轴向送管机构50还包括设置在摩擦轮51入口端的限位夹55和设置在摩擦轮51出口端的管夹56，通过在入口端设置限位夹55，将导管限制在一定范围内，保证导管的位置相对稳定，防止干扰导致导管从摩擦轮51之间脱落。在出口端设置管夹56，用于夹持导管鞘或导管，保持导管稳定。

优选地，轴向送管机构50还包括可拆卸地设置在固定架54上的安装板57；限位夹55、管夹56和摩擦轮51设置在安装板57上，且摩擦轮51与对应轮轴可拆卸连接。上述结构均可以采用塑胶件制作成一次性使用，用以满足医疗中的要求。

为了方便拆卸，上述安装板57与固定架54卡接。具体地，可以在固定架54上设置有固定板541，固定板541上设置有向上延伸的卡扣542，安装板57的侧面设置有与卡扣542配合的卡槽或者卡孔572。根据需要，还可以设置相应的定位孔柱，从而提高连接可靠性，并且实现方便拆卸。另外，为了防止可拆卸摩擦轮51与对轮轴发生轴向窜动，可以在轮轴上设置相应的弹性凸起，对摩擦轮51轴向限位。

如图8和9所示，为了进一步提高可靠性，可以在摩擦轮51的入口端设置有第一限位夹551；摩擦轮51的出口端设置第二限位夹552，从而将导管限制在一定范围内。安装板57上具有向前延伸一定距离的导向板571，也即导向板571位于摩擦轮51的出口端并向前延伸一定距离，管夹56设置在导向板571的自由端上，也即使管夹56更接近于介入操作口，有利于提高操作的精准度。优选地，导向板571向下倾斜预设角度，预设角度与介入操作口的自然角度匹配，更进一步提高介入操作的精准度。另外，根据需要，该倾斜角度可调节或者导向板571的长度可调节，从而满足不同介入操作需求。

结合图1至9来说明本发明的介入机器人从端操作过程，具体包括：

一、导管装入过程：

1、首先，打开轴向送管机构50前端的管夹56，将导管鞘卡入管夹56中，并且扣紧。

2、将导管3前端插入导管鞘，操作手动调节机构533的调节手柄533a，从而使调节架532相对调节座531运动，使两侧的摩擦轮51之间的间隙足够大，打卡摩擦轮51入口端和出口端的限位夹55，将导管放入摩擦轮之间间隙。

3、手持导管3剩余部分，松开调节机构133，移动第一滑台131到导管3尾部位置，并锁紧调节机构133，手动转动导管转动轮32，使导管转动轮32的导管开口槽321朝上，从而将导管3放入导管开口槽321中，并将导管3尾部的尾翼放入尾翼槽322a中，并通过压板322b卡紧。导管3装入后，导管3的轴向移动由轴向送管机构50和第一导轨驱动机构121共同完成，导管3的转动由导管输送机构30上的电机332驱动完成。通过在固定平台10前端设置轴向送管机构50，离导管鞘及人体更近，从而保证轴向输送的可靠性，防止导管挠曲。通过轴向送管机构50和导管输送机构30二者配合，实现导管的可靠轴向输送，并进一步通过导管输送机构30驱动导管旋转，从而可以实现导管螺旋前进。

二、导丝装入过程：

1、待导管3安装完毕后，将导丝5前端插入导管，操作第二滑台132的调节机构134，使第二滑台132移动到导丝5尾部附近。对于有尾翼的导丝可以将尾翼放入相应的卡槽中，使导丝在其中无法自由转动。如果对于没有尾翼的导丝，需要使用导丝锁紧器先将导丝锁紧，然后将导丝锁紧器422b放入卡槽中，使导丝5无法自由转动。导丝5放入后导丝5的转动由导丝转动机构决定，导丝的轴向移动由第二导轨驱动机构122决定。

手术使用中将导丝5和导管3同时插入穿刺形成的通道，通常为导管鞘，导管鞘较导管导丝长度较短仅作为从体外进入血管的通道。如图3所示的导丝导管示意图中可以看到，导管3为一中空细长圆柱，图中直径及长度比例仅为示意性，导管轴向长度在70-120cm，直径在1.7mm，导丝的长度比导管要长，有不同规格从80-300cm均有。在国家有关导丝导管的标准中均有说明，导丝导管为成熟的商业产品。

导管3和导丝5进入人体血管后，先操作导丝5向远端（前端）移动一段距离，在此过程中可以通过旋转导丝5在血管分叉处选择路径，之后保持导丝5不动，操作导管3向远端（前端）移动一段距离，通常导管移动距离小于等于导丝5刚才移动的距离，导管3会沿导丝5移动。

本发明所进行的控制是基于上述的动作来进行的，具体操作要看操作者的实现。基本操作主要有四个，即导管3的前进后退；导管3的旋转；导丝5的前进后退；导丝5的旋转。导管3的前进后退由轴向送管机构50上摩擦轮51和第一导轨驱动机构121驱动导管输送机构30移动实现，前进时摩擦轮51转动产生摩擦力对导管产生一个前进的动力，导管3整体向远端移动，此时第一导轨驱动机构121根据摩擦轮产生的线性速度产生跟随运动，此运动必须是同步的，过快则导致导管发生弯曲，过慢则导致导管受到拉力过大破裂。导管旋转由导管输送机构30上的电机带动锥齿轮组转动，由于导管卡在锥齿轮的开口槽内与锥齿轮无相对运动，从而实现导管的转动。

导管3的转动与移动互相不会干涉，因此可以实现在导管3移动的同时进行转动，从而实现旋进运动。导丝5的前进由第二导轨驱动机构122驱动第二滑台132的移动决定。导丝的旋转由第二滑台132上导丝输送机构40上的导丝转动机构的电机带动锥齿轮实现。移动和旋转两个运动没有干涉，可以同时进行，从而可以实现旋进运动。

手术过程中，由于导丝远端（前端）在患者血管内，导丝近端（后端）在介入机器人从端另外一侧，导丝近端和远端之间的部分穿过介入机器人从端上的导丝输送机构40。导管3和导丝5近端（后端）有膨出的尾翼，尾翼无法通过导丝输送机构40。因此当需要将导丝与输送机构分离时，现有技术必须从导丝5远端穿出，因导丝5在血管内，则必须将导丝5先从血管中抽出，再顺此从导丝5输送端抽出。本发明通过设置开口槽安装导丝5和导管，3当需要将导丝5、导管3与输送机构分离时，只需从相应开口槽取出导丝5和导管3，导丝5远端（前端）的位置没有变动，不需要将导丝5从血管中抽出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种介入机器人从端，其特征在于，包括：

固定平台，所述固定平台上设置有导轨，以及与所述导轨对应的导轨驱动机构，所述导轨上设置滑台，所述导轨驱动机构驱动所述滑台沿所述导轨滑动；

输送机构，设置在所述滑台上；所述输送机构包括转动机构，所述转动机构包括转动轮和驱动所述转动轮转动的转动驱动机构，所述转动轮具有由侧面延伸至轴心的开口槽，以及将导管或导丝固定在所述开口槽底部的固定装置；

所述介入机器人从端还包括轴向送管机构，所述轴向送管机构设置在所述固定平台的前端部，并用于夹持导管鞘及驱动导管沿轴线方向运动；

所述输送机构包括导管输送机构和导丝输送机构，所述轴向送管机构与所述导管输送机构和所述导丝输送机构配合驱动导管及导丝的运动；

所述轴向送管机构包括相对设置的至少一对摩擦轮和驱动所述摩擦轮的摩擦轮驱动机构；以及调节所述至少一对摩擦轮之间的距离的间距调节机构；

所述至少一对摩擦轮之间形成所述导管轴向输送通道；

所述摩擦轮驱动机构包括驱动轴和驱动所述驱动轴的电机，所述驱动轴设置有换向齿轮和同步带轮；

所述至少一对摩擦轮中位于第一侧的摩擦轮通过所述驱动轴上的换向齿轮驱动，位于第二侧的摩擦轮通过所述驱动轴上的同步带轮驱动。

2.根据权利要求1所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导轨包括相互平行的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨上设置有第一滑台；所述第二导轨上设置有第二滑台；

所述导轨驱动机构包括与第一导轨对应的第一导轨驱动机构和与所述第二导轨对应的第二导轨驱动机构；

所述导管输送机构设置在所述第一滑台上，所述导丝输送机构设置在所述第二滑台上，且导管输送机构上的导管与所述导丝输送机构上的导丝同轴。

3.根据权利要求2所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导管输送机构包括导管固定座和设置在所述导管固定座上的导管转动机构；

所述导管转动机构包括导管转动轮和驱动所述导管转动轮转动的导管转动驱动机构；

所述导管转动轮具有由侧面延伸至轴心的导管开口槽，以及将所述导管固定在所述导管开口槽底部的导管固定装置。

4.根据权利要求3所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导管开口槽在所述导管转动轮的轴心上形成直径大于所述导管开口槽宽度的安装孔。

5.根据权利要求4所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导管转动轮包括导管轮轴部和设置在所述导管轮轴部上的齿圈；所述导管转动驱动机构包括与所述齿圈啮合的齿轮和驱动所述齿轮的电机。

6.根据权利要求5所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述齿圈为锥齿圈，所述齿轮为锥齿轮，所述电机的轴向与所述导管轮轴部垂直或呈预设角度布置。

7.根据权利要求5所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导管固定装置为与所述导管的尾翼卡合的卡扣。

8.根据权利要求7所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述卡扣包括设置在所述导管轮轴部一端的与所述尾翼配合的尾翼槽，以及将所述尾翼压紧在所述尾翼槽中的压板。

9.根据权利要求2所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝输送机构包括导丝固定座和设置在所述导丝固定座上的导丝转动机构；

所述导丝转动机构包括导丝转动轮和驱动所述导丝转动轮转动的导丝转动驱动机构；

所述导丝转动轮具有由侧面延伸至轴心的导丝开口槽，以及将所述导丝固定在所述导丝开口槽底部的导丝固定装置。

10.根据权利要求9所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝固定座包括第一固定板和可转动地设置在所述第一固定板上的第二固定板，所述导丝转动机构设置在所述第二固定板上；

所述导丝输送机构还包括检测所述导丝的轴向受力的阻力测量装置，所述阻力测量装置设置在所述第一固定板与所述第二固定板之间。

11.根据权利要求10所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述第二固定板通过转动轴可转动地设置在第一固定板上；

所述第一固定板上设置有限制所述第二固定板向所述导丝的前进方向转动的限位部；

所述阻力测量装置包括设置在所述第一固定板上的挡块，以及两端分别与所述挡块和所述第二固定板抵接或连接的阻力传感器；

所述限位部和所述挡块分别设置在所述转动轴的两侧。

12.根据权利要求10所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝转动轮包括导丝轮轴部和设置在所述导丝轮轴部上的第一齿轮；所述导丝转动驱动机构包括与所述第一齿轮啮合的第二齿轮和驱动所述第二齿轮的电机。

13.根据权利要求12所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝固定座还包括可拆卸地设置在所述第二固定板上活动板；

所述导丝转动驱动机构的电机设置在所述第二固定板上；

所述第一齿轮和所述第二齿轮设置所述活动板上。

14.根据权利要求13所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述第一齿轮为第一锥齿轮，所述第二齿轮为第二锥齿轮，所述电机的轴向与所述导丝轮轴部垂直或呈预设角度布置；

所述活动板与所述固定板通过沿所述电机的轴向延伸的定位柱和定位槽固定；

所述第二齿轮与所述电机通过花键连接。

15.根据权利要求9所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝固定装置包括与所述导丝的尾翼卡合的卡槽。

16.根据权利要求15所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导丝固定装置还包括导丝锁紧器，所述导丝锁紧器与所述卡槽卡合。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导轨驱动机构包括设置在所述导轨一端的主动轮和设置在所述导轨另一端的从动轮，与所述主动轮和从动轮配合的同步带，驱动所述主动轮转动的导轨驱动电机；

所述滑台上设置有调节所述滑台与所述同步带的连接位置的调节机构。

18.根据权利要求2至16中任一项所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述介入机器人从端还包括支撑架，所述支撑架位于所述导管输送机构和导丝输送机构之间。

19.根据权利要求18所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述支撑架设置在所述导管输送机构的尾部；

所述支撑架包括沿导丝延伸方向延伸的支撑杆和设置在所述支撑杆上的支撑板，所述支撑板的端部设置有供导丝通过并限位的导丝夹。

20.根据权利要求1所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述摩擦轮为两对，两对所述摩擦轮沿所述导管轴向输送方向设置；

所述轴向送管机构还包括固定架，所述驱动轴和位于第一侧的摩擦轮的轮轴设置在所述固定架上；

所述间距调节机构包括设置在所述固定架上的调节座和相对所述调节座可沿垂直于所述导管输送方向移动的调节架；

位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置在所述调节架上。

21.根据权利要求20所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述驱动轴设置有换向齿轮、第一同步带轮和第二同步带轮，所述电机通过主动带轮、第一同步带与所述第一同步带轮驱动连接；

位于第一侧的摩擦轮的轮轴上分别设置有从动齿轮，所述换向齿轮与所述从动齿轮啮合；

位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置从动带轮，所述第二同步带轮通过第二同步带与所述从动带轮驱动连接；

所述间距调节机构还包括张紧所述第二同步带的张紧机构。

22.根据权利要求21所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述张紧机构包括张紧座、张紧架和张紧弹簧；所述张紧架沿预设方向可滑动地设置在所述张紧座上，所述张紧弹簧两端分别抵接在所述张紧座和所述张紧架上；

所述张紧架的端部设置有张紧轮，所述张紧轮抵压在所述第二同步带的外侧。

23.根据权利要求20所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述间距调节机构还包括手动调节机构，所述手动调节机构包括设置在所述调节座上的调节手柄与所述调节手柄固定连接的第一凸轮，所述调节架上设置有与所述第一凸轮配合的第一调节凸起。

24.根据权利要求20或23所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述间距调节机构还包括自动调节机构，所述自动调节机构包括设置在所述调节座上的第二凸轮和驱动所述第二凸轮的电机，所述调节架上设置有与所述第二凸轮配合的第二调节槽。

25.根据权利要求20所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述轴向送管机构还包括设置在所述摩擦轮入口端的限位夹和设置在所述摩擦轮出口端的管夹。

26.根据权利要求25所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述轴向送管机构还包括可拆卸地设置在固定架上的安装板；

所述限位夹、所述管夹和所述摩擦轮设置在所述安装板上，且所述摩擦轮与对应轮轴可拆卸连接。

27.根据权利要求26所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述摩擦轮的入口端设置有第一限位夹；所述摩擦轮的出口端设置第二限位夹；

所述安装板上还设置有位于所述摩擦轮的出口端的导向板，所述管夹设置在所述导向板的自由端上。

28.根据权利要求27所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述导向板向下倾斜预设角度，或者倾斜角度可调节；或者所述导向板的长度可调节。

29.根据权利要求26所述的介入机器人从端，其特征在于，

所述固定架上设置有固定板，所述固定板上设置有向上延伸的卡扣，所述安装板的侧面设置有与所述卡扣配合的卡槽或者卡孔。

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