CN112472232A - 一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法，涉及穿刺设备领域，包括基座、夹具和调整机构，夹具包括相对布置用于夹持穿刺针的一对夹块，调整机构包括丝杠、第一滑块、第二滑块和把手，第一滑块与丝杠转动连接并对接一个夹块，第二滑块与丝杠转动连接并对接另一个夹块，第一滑块、第二滑块分别与基座上预设的滑槽形成滑动连接，把手连接丝杠，用于带动丝杆绕轴线转动并驱动两个夹块调整其间距；在进行穿刺时，可以固定于机械臂上，整体安装于机械臂的力学传感器上，对于在穿刺过程中力学参数的采集，力学数值的损失较小，有利于穿刺过程中根据力学参数来进行路径规划的控制方式的实现。

Description

一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法

技术领域

本公开涉及穿刺设备领域，特别涉及一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

就当今医疗技术的发展，穿刺技术已经是一种比较常见且方便的诊疗技术，在医院中机械臂穿刺也应用的越来越多。对于手动操作进行穿刺来说，虽然可以使用实时CT影像进行引导穿刺，但仍有很大的局限性，而机械臂进行穿刺则可以避免穿刺医生受人为因素影响从而导致穿刺进针不准确，甚至会导致多次进针的问题，同时机械臂可以对配合实时CT影像的引导不断调整方向，提高穿刺的精确度，也可以避免CT扫描时医生用手扶持穿刺针，会遭受不必要的射线照射，从而对医生的身体造成额外的损害的问题。

使用机械臂穿刺时，已有技术中的固定穿刺针的装置不易更换针头固定组件，导致在穿刺诊疗中使用不便。

发明人发现，目前一些固定穿刺针的装置虽然解决了不易更换针头固定组件，导致在穿刺诊疗中存在使用不便的问题。但是装置适用的穿刺针种类较少，并且机械臂在穿刺时需要时刻接受穿刺力的检测反馈，来进行安全监控，该装置使得力学传感器收集穿刺针在穿刺过程中所受到的力损失增大；

对于一些减少穿刺针连接件径向体积，使得穿刺针连接的径向体积较小，拆装也较为简单的方案，其所利用的两个卡爪的耐用度低，并且适用范围窄，只能针对特定型号尺寸的穿刺针具有一定的局限性，难以满足力检测损失低、便于拆装、承受力大等需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法，在进行穿刺时，可以固定于机械臂上，整体安装于机械臂的力学传感器上，对于在穿刺过程中力学参数的采集，力学数值的损失较小，有利于穿刺过程中根据力学参数来进行路径规划的控制方式的实现，穿刺针的拆卸较为简单，同时对穿刺针还可进行紧固，并且适用的穿刺针型号范围较广。

本公开的第一目的是提供一种穿刺针夹持装置，采用以下技术方案：

包括基座、夹具和调整机构，夹具包括相对布置用于夹持穿刺针的一对夹块，调整机构包括丝杠、第一滑块、第二滑块和把手，第一滑块与丝杠转动连接并对接一个夹块，第二滑块与丝杠转动连接并对接另一个夹块，第一滑块、第二滑块分别与基座上预设的滑槽形成滑动连接，把手连接丝杠，用于带动丝杆绕轴线转动并驱动两个夹块调整其间距。

进一步地，所述基座为圆盘结构，端面上设有至少两条平行布置的滑槽，第一滑块和第二滑块上均分别设有对应滑槽的凸块，凸块与滑槽形成滑动配合，以约束滑块在丝杠驱动下沿滑槽移动。

进一步地，所述第一滑块和第二滑块上均设有贯穿凸块的钢珠通道，滑槽底面上设有半球型凹坑，钢珠通道内安装有钢珠，钢珠能够在钢珠通道轴线与凹坑球心重合时部分进入凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

进一步地，所述基座通过凸台连接有与基座相平行的端盖，端盖上设有沿轴向贯穿端盖的限位槽，两个夹块分别与限位槽滑动连接，能够在丝杠驱动下沿限位槽滑动。

进一步地，所述限位槽两侧设有多组与限位槽连通的凹槽，能够配合钢珠通道所连接的挡杆，以限定第一滑块、第二滑块与端盖的相对位置。

进一步地，所述丝杠转动安装在基座上，丝杠分为两段，一段对应配合第一滑块，另一段对应配合第二滑块，两段丝杠上的螺纹旋向相反。

进一步地，所述丝杠轴线与滑槽轨迹线平行布置，基座上沿沿丝杠轴线方向上间隔布置有至少两个支座，丝杆与支座转动连接。

进一步地，所述凸块上设有卡槽，两个凸块上的卡槽相对设置，能够共同配合穿刺针。

本公开的第二目的是提供一种机械臂，利用如上所述的穿刺针夹持装置。

本公开的第三目的是提供一种穿刺针夹持装置的工作方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

将基座安装在机械臂上；

将穿刺针放置在两个夹块之间，转动把手驱动丝杠转动带动夹块改变间距，对穿刺针进行夹持固定；

利用第一滑块和第二滑块上预设的贯穿凸块的钢珠通道，将钢珠穿过钢珠通道使钢珠部分进入滑槽上预设的凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)在进行穿刺时，可以固定于机械臂上，整体安装于机械臂的力学传感器上，对于在穿刺过程中力学参数的采集，力学数值的损失较小，有利于穿刺过程中根据力学参数来进行路径规划的控制方式的实现，穿刺针的拆卸较为简单，同时对穿刺针还可进行紧固，并且适用的穿刺针型号范围较广；

(2)通过更换夹持滑块可以使得本设备适用于更多型号的穿刺针，并且相同底座的穿刺针可直接拆装穿刺针来进行更换，相对于现有夹持装置大多只能夹持特定型号穿刺针的现状，提高了夹持装置的适用性；

(3)采用钢珠作为锁定销，在滑块到位后，利用钢珠与滑槽预设的凹坑配合，止挡滑块沿丝杠轴向的松动，实现在夹块夹紧穿刺针后的锁定。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2、3夹持装置的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2、3中基座与调整机构配合的结构示意图；

图3为本公开实施例1、2、3中基座的结构示意图；

图4是本公开实施例1、2、3中组成基座的半月底盘的结构示意图；

图5是本公开实施例1、2、3中丝杠的整体结构示意图；

图6是本公开实施例1、2、3中部分丝杠的结构示意图；

图7是本公开实施例1、2、3中端盖的俯视示意图；

图8是本公开实施例1、2、3中端盖的整体结构示意图；

图9是本公开实施例1、2、3中滑块与钢珠的配合示意图；

图10是本公开实施例1、2、3中滑块与夹块的结构示意图；

图11是本公开实施例1、2、3中把手的结构示意图。

图中，1.螺钉，2.上端盖，3.夹持滑块，4.紧固钢珠，5.固定基座，5-1.半月底盘，6.双向丝杠，6-1.互补丝杠，7.轴承，8.轴承端盖，9.紧固摇把，9-1.紧固块，9-2.旋转摇把。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅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设备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公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中采用的固定穿刺针的装置适用的穿刺针种类较少，并且机械臂在穿刺时穿刺力的检测反馈不够灵敏，夹持机构的耐用度交底，难以满足需求；针对上述问题，本公开提出了一种穿刺针夹持装置、机械臂及工作方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图11所示，提出了一种穿刺针夹持装置。

包括固定基座、双向丝杠、夹持滑块、固定钢珠、上端盖及紧固摇把；

其中，固定基座作为整体的承载机构，然后将整体结构通过固定基座安装在机械臂上，并直接与机械臂上设置的力学传感器连接，在穿刺过程中收集力学参数，由于将穿刺针和其他元件固连为一体，因此，力学传感器测取的力学数值损失较小，有利于穿刺过程中根据力学参数来进行路径规划的控制方式的实现。

调整机构包括丝杠、第一滑块、第二滑块和把手，第一滑块与丝杠转动连接并对接一个夹块，第二滑块与丝杠转动连接并对接另一个夹块，第一滑块、第二滑块分别与基座上预设的滑槽形成滑动连接，把手连接丝杠，用于带动丝杆绕轴线转动并驱动两个夹块调整其间距；

双向丝杠通过轴承7安装在固定基座上，所述固定基座的大端面上具有三个滑槽，三个滑槽的轴线依次间隔且呈平行布置；

在本实施例中，为了实现整体的对称布置，对于三个滑槽中位于中间的滑槽，其轴线与圆盘形基座的径向平行布置，其两侧的滑槽对称分布在该滑槽的两侧。

两侧的滑槽内有球型凹坑，中间滑槽内有三个在一条直线上的固定轴承孔座，

双向丝杠分为两段，一段对应配合第一滑块，另一段对应配合第二滑块，两段丝杠上的螺纹旋向相反。

紧固摇把与双向丝杠连接，转动紧固摇把带动双向丝杠也随之转动，，从而带动两个夹持滑块向中心滑动，夹紧穿刺针。

第一滑块和第二滑块上均分别设有对应滑槽的凸块，凸块与滑槽形成滑动配合，以约束滑块在丝杠驱动下沿滑槽移动；

第一滑块和第二滑块上均设有贯穿凸块的钢珠通道，滑槽底面上设有半球型凹坑，钢珠通道内安装有钢珠，钢珠能够在钢珠通道轴线与凹坑球心重合时部分进入凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

在本实施例中，所述的凸块有三个，分别对应布置在基座顶面上的三个凹槽，双向丝杠带动夹持滑块移动，所述夹持滑块由上部夹持部分与下部滑移部分结构组成，下部滑移紧固部分的底端面呈“山”型，与固定基座的三个滑槽相对应。

所述上部夹持部分的夹块具有穿刺针底座相同的空腔，所述上端盖与固定基座连接用螺栓经过夹持滑块的竖向螺纹孔推动固定钢珠，使得固定钢珠落入球型凹坑，将夹持滑块进行了紧固。

基座外边缘有四个凸台，凸台内部带有螺纹，基座通过凸台配合螺钉1,连接有与基座相平行的端盖，端盖上设有沿轴向贯穿端盖的限位槽，两个夹块分别与限位槽滑动连接，能够在丝杠驱动下沿限位槽滑动；

限位槽两侧设有多组与限位槽连通的凹槽，能够配合钢珠通道所连接的挡杆，以限定第一滑块、第二滑块与端盖的相对位置。

对于固定基座的结构，在本实施例中，固定基座5由两个相同的半月底盘5-1组成，半月底盘5-1小端面一侧安装到机械臂上，在径向上有两个螺纹通孔以此将两个半月底盘5-1组装成固定基座5，大端面有四个光孔与上端盖2的四个光孔相对应；

径向有三个滑槽，两侧的滑槽底部有球形凹坑，中间滑槽有三个同线的固定轴承孔座，两端的固定轴承孔座突出到外边缘台阶内，外边缘呈现台阶状，有四个凸台与上端盖2的四个凹槽相对应，凸台内有螺纹通孔，可用螺栓将固定基座5与上端盖2固定。

对于丝杠的具体结构，在本实施例中，双向丝杠6由两个互补丝杠6-1组成，互补丝杠6-1一侧有四方形长杆，用来连接紧固摇把9，互补丝杠6-1的另一端为四等分交错齿结构，两个互补丝杠6-1相互交错互补，组合成双向丝杠6。

滑块与夹块构成夹持滑块3，在本实施例中，由上部夹持与下部滑移紧固两部分组成，上部夹持部分具有穿刺针底座形状相同的空腔方块，两个夹持滑块3合拢后可以将穿刺针底座紧紧地夹持住；

下部滑移紧固部分有“山”型底座和竖向螺纹孔，“山”型底座与固定基座5的三个滑槽相对应，竖向螺纹孔底部有一球型凹槽，凹槽内放紧固钢珠4，可用一螺栓通过竖向螺纹孔将紧固钢珠4顶入固定基座5滑槽内的球形凹坑内，以此来完成紧固。

对于上端盖的结构，上端盖2的上端面内部有四个光孔与固定基座5的四个光孔相对应，外边缘有四个光孔与固定基座5的凸台螺纹孔相对应，中心的滑行固定槽的主体部分是夹持滑块的活动路径，两侧的附属部分末端对应固定基座5的滑槽凹坑位置；

上端盖的下端面有六个缺口，两个在夹持滑块活动方向的缺口用来紧固轴承端盖8，并且与紧固块9-1的前端形状互补，用来减少紧固摇把9转动过程的晃动，其余四个缺口位于上端面外边缘的四个光孔下方，与固定基座5的四个凸台形状互补，连接固定基座5与上端盖2。

紧固摇把9由紧固块9-1和旋转摇把9-2组成，紧固块9-1用来和上端盖2相连接，减少转动紧固摇把9时对双向丝杠6的损伤，旋转摇把9-2前端有四方形腔，与互补丝杠6-1的四方形长杆相对应，可带动双向丝杠旋转，从而带动夹持滑块移动。

在进行穿刺时，可以固定于机械臂上，整体安装于机械臂的力学传感器上，对于在穿刺过程中力学参数的采集，力学数值的损失较小，有利于穿刺过程中根据力学参数来进行路径规划的控制方式的实现，穿刺针的拆卸较为简单；

同时对穿刺针还可进行紧固，可以使得本设备适用于更多型号的穿刺针，并且相同底座的穿刺针可直接拆装穿刺针来进行更换，相对于现有夹持装置大多只能夹持特定型号穿刺针的现状，提高了夹持装置的适用性。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图所示，提出了一种机械臂。

机械臂末端安装有如实施例1所述的穿刺针夹持装置，基座末端与机械臂末端的力学传感器连接，力学传感器获取上述夹持装置整体的受力，并传递到机械手控制单元，实现反馈操作和精确控制。

实施例3

本公开的再一典型实施方式中，如图所示，提出了一种如实施例1中穿刺针夹持装置的工作方法。

具体包括以下步骤：

将基座安装在机械臂上；

将穿刺针放置在两个夹块之间，转动把手驱动丝杠转动带动夹块改变间距，对穿刺针进行夹持固定；

利用第一滑块和第二滑块上预设的贯穿凸块的钢珠通道，将钢珠穿过钢珠通道使钢珠部分进入滑槽上预设的凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

在本实施例中，结合实施例1对上述工作方法进行详细描述：

步骤1：根据穿刺针的型号尺寸选择合适的夹持滑块型号，将本装置安放于机械臂上，机械臂上带有螺纹孔，位置与固定基座与上端盖的光孔相对应，利用螺栓通过固定基座与上端盖的光孔，将本装置紧固在机械臂上。

步骤2：将穿刺针放于夹持滑块中间，紧固摇把与双向丝杠连接，转动紧固摇把，带动夹持滑块向中心移动，最终将穿刺针底座夹持住。

步骤3：利用螺栓拧进夹持滑块的竖向螺纹孔，直到将紧固钢珠紧紧地顶在固定基座滑槽的球形凹坑内，完成紧固。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种穿刺针夹持装置，其特征在于，包括基座、夹具和调整机构，夹具包括相对布置用于夹持穿刺针的一对夹块，调整机构包括丝杠、第一滑块、第二滑块和把手，第一滑块与丝杠转动连接并对接一个夹块，第二滑块与丝杠转动连接并对接另一个夹块，第一滑块、第二滑块分别与基座上预设的滑槽形成滑动连接，把手连接丝杠，用于带动丝杆绕轴线转动并驱动两个夹块调整其间距。

2.如权利要求1所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述基座为圆盘结构，端面上设有至少两条平行布置的滑槽，第一滑块和第二滑块上均分别设有对应滑槽的凸块，凸块与滑槽形成滑动配合，以约束滑块在丝杠驱动下沿滑槽移动。

3.如权利要求2所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述第一滑块和第二滑块上均设有贯穿凸块的钢珠通道，滑槽底面上设有半球型凹坑，钢珠通道内安装有钢珠，钢珠能够在钢珠通道轴线与凹坑球心重合时部分进入凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

4.如权利要求3所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述基座通过凸台连接有与基座相平行的端盖，端盖上设有沿轴向贯穿端盖的限位槽，两个夹块分别与限位槽滑动连接，能够在丝杠驱动下沿限位槽滑动。

5.如权利要求4所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述限位槽两侧设有多组与限位槽连通的凹槽，能够配合钢珠通道所连接的挡杆，以限定第一滑块、第二滑块与端盖的相对位置。

6.如权利要求1所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述丝杠转动安装在基座上，丝杠分为两段，一段对应配合第一滑块，另一段对应配合第二滑块，两段丝杠上的螺纹旋向相反。

7.如权利要求4所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述丝杠轴线与滑槽轨迹线平行布置，基座上沿沿丝杠轴线方向上间隔布置有至少两个支座，丝杆与支座转动连接。

8.如权利要求1所述的穿刺针夹持装置，其特征在于，所述凸块上设有卡槽，两个凸块上的卡槽相对设置，能够共同配合穿刺针。

9.一种机械臂，其特征在于，机械臂末端安装有如权利要求1-8任一项所述的穿刺针夹持装置。

10.一种如权利要求1-8任一项所述的穿刺针夹持装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将基座安装在机械臂上；

将穿刺针放置在两个夹块之间，转动把手驱动丝杠转动带动夹块改变间距，对穿刺针进行夹持固定；

利用第一滑块和第二滑块上预设的贯穿凸块的钢珠通道，将钢珠穿过钢珠通道使钢珠部分进入滑槽上预设的凹坑内，以锁定凸块与滑槽的相对位置。

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