CN113081282A - 六自由度兼容ct的呼吸补偿针穿刺机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人。包括穿戴式背心导轨模块、呼吸运动自适应机器人针座模块、穿刺针六自由度机器人模块；通过穿戴式背心导轨模块支撑呼吸运动自适应机器人针座模块并带动呼吸运动自适应机器人针座模块作姿态调整适应，由穿刺针六自由度机器人模块进行活检穿刺操作和运动；穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，通过四自由度姿态调整模块和进针模块的协同配合带动进针模块上活检穿刺针进行跟随呼吸补偿地进行活检检测协同运动。本发明实现了针穿刺手术过程中CT断面内没有金属致密物，可实现手术过程兼容CT成像，能实现穿刺机器人相对人体高度距离不随呼吸运动改变和可达所有穿刺点。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械制造及应用领域的一种针穿刺辅助手术机器人，具体来将，是一种兼容CT的电机外置式六自由度自适应呼吸运动针穿刺机器人及其固定装置。
背景技术
临床上，如果通过CT检查发现肺部有病灶，但无法确信它是感染、非病变感染，还是肿瘤引起的，特别是无法排除恶性肿瘤，就需要进行肺穿刺活检，明确病变性质。肺穿刺也是在CT的定位下穿刺到病灶取出一些组织进行常规检查。但CT导引下穿刺也有缺点:由于不是适时显像,呼吸移动会给准确定位造成误差,必须训练人体掌握好呼吸时相。当穿刺针需与横断面成一定角度时,穿刺技术有一定的难度,所以需要不断地通过CT图像进行穿刺针的位姿调整。但往往CT图片的产生需要一定时间，且CT图片的观察需要离开手术台。因此在肺穿刺手术过程中，穿刺针在此入过程前需要根据CT图像不断调整穿刺针的位姿，在初步确定姿态后，医生在合适的地方粘贴定位纸初步确定穿刺点的位置。因此，手术医生需要不断地调整穿刺针后，将穿刺针进行固定。完成初步定位后，医生需要离开手术室，对人体再次进行CT扫描确定进针方向、角度最终确定刺入点。在确定进针后，穿刺针进入预定深度后，需要再次CT扫描确定针尖位置；若针尖未达到病灶，则需要根据扫描结果进行调整，如此反复最后完成刺入。现今大多数情况下医护人员都是通过穿刺定位针的方式将刺入到一半的穿刺针固定于人体身上。但由于人体的呼吸作用会带动穿刺针一起运动，术中穿刺针极易发生移位，甚至脱落。最后导致手术失败、定位不准、切除肺部组织过多等等问题。现在医护人员的解决方式是直接采用胶带或者纱布缠绕固定方式，部分采用在手术台设置龙门支架以固定穿刺针。但由于人体呼吸作用，往往这样的效果很差。所以很难真正的将穿刺针进行固定。并且由于考虑到医护人员的健康原因也不能让医护人员长时间处于射线之下，且CT扫描过程也不能有干预，所以也不能安排一个医护人员手动固定。因此，现在迫切需要研制一款可固定于人体身上的穿刺针固定装置，且该固定装置需要实现多自由度的运动，以方便医生实现穿刺针的刺入角度运动轨迹控制及刺入过程穿刺针的固定，同时该装置需要提供呼吸适应功能，以保证穿刺针在呼吸状态下保持与胸腔表面的相对位置不变。
由于在实际应用中，该固定装置用于肺部穿刺手术使用，所以该装置需要实现在100mm*100mm平面内的移动，以保证穿刺针能刺入任意位置。同时穿刺位置的不确定性，往往不仅仅需要控制穿刺针的平面位置，还需要控制穿刺针的空间姿态，即刺入角度，所以该固定装置同时需要控制穿刺针的摆角。同时为了方便医生不进入CT手术室降低辐射，需要给穿刺针添加主动穿刺模块，因此添加了穿刺针自身的进给、转动功能模块。所以现需要设计该装置能控制穿刺针的六个自由度，以实现穿刺针任意姿态调整以及自身的进给、角度调整，同时为了适应呼吸运动以及保证更大的可达空间，该装置需要一姿态可调的适应呼吸运动的并联式支架。
发明内容
为了实现背景技术中所需要的功能和解决背景技术中的问题，本发明提供了一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人。本发明可以提供六自由度控制穿刺针，以辅助医生在不进入CT扫描室的情况下进行活检针穿刺，降低医生在CT手术室中受到的辐射，同时保证穿刺过程穿刺机器人不受到人体呼吸运动的影响。
本发明采用的技术方案如下：
本发明包括穿戴式背心导轨模块、呼吸运动自适应机器人针座模块、穿刺针六自由度机器人模块；穿戴式背心导轨模块位于在人体周围，呼吸运动自适应机器人针座模块安装在穿戴式背心导轨模块上，穿刺针六自由度机器人模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上。
通过穿戴式背心导轨模块支撑呼吸运动自适应机器人针座模块并带动呼吸运动自适应机器人针座模块作姿态调整适应，由穿刺针六自由度机器人模块进行活检穿刺操作和运动。
所述穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，四自由度姿态调整模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上，进针模块安装在四自由度姿态调整模块的中部，进针模块上安装有活检穿刺针；通过四自由度姿态调整模块和进针模块的协同配合带动进针模块上活检穿刺针进行跟随呼吸补偿地进行活检检测协同运动。
所述穿戴式背心导轨模块包括真空吸附背心、L支架和L形导轨；真空吸附背心穿戴于人体背部通过真空吸附与人体保持固定，真空吸附背心的两侧面均设有插槽通道，每个插槽通道均连接装有一个L支架；L支架的一端插入到插槽通道，另一端从人体侧方向人体前方延伸布置；每个L支架另一端均通过螺栓和L形导轨一端固定连接，真空吸附背心两侧面的各个L形导轨均连接到一个呼吸运动自适应机器人针座模块，各个呼吸运动自适应机器人针座模块均连接到穿刺针六自由度机器人模块。
在插槽通道所在的真空吸附背心表面开设一排间隔均布的螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后压紧连接到插入到插槽通道的L支架一端表面，使得L支架一端和真空吸附背心固定，通过调节L支架插入插槽通道的深度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架另一端与人体侧面的间距距离ha；L支架另一端在和L形导轨连接处设有多个间隔排布的螺栓孔，螺栓穿过L支架的螺栓孔后压紧连接到L形导轨表面，使得L支架另一端和L形导轨固定，通过调节L支架和L形导轨重合连接的长度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架另一端与人体胸腔表面的垂直距离hb；通过调节间距距离ha和垂直距离hb能使得穿戴式背心导轨模块的框架适合所有人体体型。
每个所述呼吸运动自适应机器人针座模块包括微型电机、凸轮、底座外壳、平底滑块、弹力绳、螺纹柱和套筒；微型电机和底座外壳均固定于L形导轨侧面上，微型电机的电机轴和凸轮同轴连接，凸轮置于底座外壳内腔，底座外壳内腔的外侧为水平滑动槽，平底滑块置于水平滑动槽并沿水平滑动槽滑动，平底滑块与靠近凸轮的底座外壳内腔壁通过弹力绳弹性连接，弹力绳处于张紧状态，使得平底滑块与凸轮始终紧密接触；平底滑块的一部分穿出底座外壳后和螺纹柱下端铰接，螺纹柱上端螺纹装于套筒下端的螺纹孔中并通过螺母套装旋紧，套筒上端与穿刺针六自由度机器人模块的内齿圈底座铰接形成转动副。
所述穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，通过四自由度姿态调整模块调整控制活检穿刺针相对于人体胸腔表面的平面位置和姿态；通过进针模块调整控制活检穿刺针的升降进给、绕针轴角度。
所述的四自由度姿态调整模块包括内齿圈底座、底座齿轮、环形滑块、齿圈驱动步进电机、两个电机盒、螺杆驱动步进电机、螺纹杆、光杆、齿条螺母块、齿条转接件、齿条、舵机、齿轮和齿轮螺母块；内齿圈底座主体为一圆环，内齿圈底座内圈的下部开设环形凹槽，环形凹槽中活动嵌装环形滑块，环形滑块可绕环形凹槽周向旋转，内齿圈底座内圈的上部为内齿圈结构；环形滑块内圈通过电机固定座固定安装齿圈驱动步进电机，齿圈驱动步进电机的电机轴和底座齿轮同轴连接，底座齿轮和内齿圈底座的内齿圈结构啮合；
两个电机盒之间连接有两组平行间隔布置的直线导轨件，每个电机盒主要有电机盒盖盖在电机模块盒上构成，每个电机盒内均安装有螺杆驱动步进电机，两个电机盒分别对称布置与内齿圈底座内的空间中，一个电机盒经转接件A和环形滑块内周面的一侧铰接，另一个电机盒经转接件B和舵机的舵机轴固接，舵机固定在环形滑块内周面的另一侧；
每组直线导轨件包括一根螺纹杆和一根光杆，两组直线导轨件的螺纹杆通过各自的联轴器分别和两个电机盒中的螺杆驱动步进电机的电机轴同轴连接，齿条螺母块通过螺纹套装在第一组直线导轨件的螺纹杆上而形成螺纹副，同时齿条螺母块活动套装在第一组直线导轨件的光杆上而形成滑动副；齿轮螺母块通过螺纹套装在第二组直线导轨件的螺纹杆上而形成螺纹副，同时齿轮螺母块活动套装在第二组直线导轨件的光杆上而形成滑动副；
齿条螺母块和齿条转接件一端固接，齿条转接件另一端和齿条一端固接，齿条平行于螺纹杆/光杆布置，齿条上啮合安装有齿轮，齿轮固定于螺母轴，螺母轴与齿轮螺母块形成转动副，齿轮铰接地按照于齿轮螺母块上；两组直线导轨件之间布置进针模块，进针模块通过螺母轴和齿轮同轴连接安装。
所述的活检穿刺针主要由上端的活检枪和下端的活检针固接构成；
所述的进针模块包括转动模块外壳、进给模块上端盖、进给模块外壳、针筒外壳、进给模块下端盖、内螺纹管、内螺纹滑块、内螺纹滑块导筒、盘形凸轮套和转动内柱；转动模块外壳固定在进给模块上端盖上端面，进给模块上端盖和进给模块下端盖分别固定封装在进给模块外壳的上下端面，转动模块外壳和进给模块外壳内部中空具有空腔；转动模块外壳的空腔中活动安装转动内柱，进给模块外壳的空腔中套装有内螺纹管，内螺纹管中套装有内螺纹滑块导筒，内螺纹滑块导筒中套装有内螺纹滑块，进给模块外壳外套装盘形凸轮套，盘形凸轮套外套装针筒外壳，针筒外壳和四自由度姿态调整模块的齿轮同轴固接；
转动内柱、内螺纹管和盘形凸轮套的外周面均绕制布置有各自的转动柱导绳，转动柱导绳穿出转动模块外壳后和外部的驱动轴连接形成线驱机构，通过线驱机构分别带动转动内柱、内螺纹管和盘形凸轮套旋转；
内螺纹滑块导筒的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，内螺纹管内周面加工有内凹的螺旋槽，内螺纹滑块外壁设有凸起，凸起穿过内螺纹滑块导筒的条形通槽嵌装于内螺纹管的螺旋槽内，使得内螺纹滑块导筒的旋转能够带动内螺纹滑块在内螺纹滑块导筒条形通槽和内螺纹管螺旋槽的共同导向下实现上下移动；针筒外壳的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，盘形凸轮套侧壁开设有波浪形通槽，进给模块外壳外壁设有凸起，凸起穿过针筒外壳的条形通槽嵌装于盘形凸轮套的波浪形通槽内，使得盘形凸轮套的旋转能够带动进给模块外壳在针筒外壳条形通槽和盘形凸轮套波浪形通槽的共同导向下实现上下移动；
转动模块外壳、转动内柱、进给模块上端盖、内螺纹滑块、进给模块下端盖均同轴布置且开设有同轴的贯穿通孔，活检针从上向下依次穿过转动模块外壳、转动内柱、进给模块上端盖、内螺纹滑块、进给模块下端盖的贯穿通孔后穿出；转动内柱贯穿通孔和活检针之间设有转动内柱气囊，转动内柱气囊经导气管b和外部的气源连通；内螺纹滑块贯穿通孔和活检针之间设有内螺纹气囊，内螺纹气囊经导气管a和外部的气源连通。
所述的线驱机构包括从动轴和驱动轴，转动内柱/内螺纹管/盘形凸轮套作为从动轴，转动柱导绳分为两根导绳，从动轴和驱动轴表面开设相同螺旋旋向的螺旋槽作为导绳槽，两根导绳的一端沿从动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在从动轴上，两根导绳的另一端沿驱动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在驱动轴上；同一根导绳分别在从动轴和驱动轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相同，两根导绳分别在从动轴或者驱动轴的同一根轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相反，这样通过旋转驱动轴沿任意时针方向旋转进而带动从动轴同时针方向旋转。
本发明的有益效果是：
本发明采用电机置于边界、线驱机构等方式保证了针穿刺手术过程中CT断面内没有金属致密物，可实现手术过程兼容CT成像。
本发明采用吸附于人体背部的真空背心，保证了穿刺机器人主体相对人体固定。
本发明在并联支座底部增设实时高度调节底座，保证穿刺机器人相对人体高度距离不随呼吸运动改变。
本发明可调整支架以保证穿刺机器人相对人体的侧边距、相对人体胸腔高度处于合适范围内。
本发明为穿刺针提供了四自由度姿态控制以保证穿刺针可达所有穿刺点。
本发明为穿刺针提供进给、针转角调节功能模块，以替代医生进入CT室进行手动刺入的动作，降低了医生受到CT辐射强度。
附图说明
图1为本发明的总体装配图；
图2为针穿刺机器人及针座示意图；
图3为进针模块的侧视图；
图4为进针模块的剖视图；
图5为进针模块爆炸图；
图6为内螺纹滑块零件图；
图7为内螺纹管零件图；
图8为盘形凸轮套零件图；
图9为真空吸附背心零件示意图；
图10为线驱机构工作示意图；
图11为凸轮处进行高度调整的结构示意图；
图12为环形滑块的结构立体图；
图13为旋转工作流程结构状态变化图。
图14为进针工作流程的结构状态变化图；
图15为跟随呼吸浮动补偿的高度调整结构状态变化图；
图16是电机的安装示意图；
图17是凸轮机构放大图(补充弹力绳示意)。
图中：真空吸附背心1、L支架2、螺栓3、L形导轨4、微型电机5、凸轮6、底座外壳7、平底滑块8、弹力绳9、螺纹柱10、螺母11、套筒12、螺栓13、内齿圈底座14、底座齿轮15、环形滑块16、齿圈驱动步进电机17、电机盒盖18、转接件A19、电机模块盒20、螺杆驱动步进电机21、螺纹杆22、光杆23、齿条螺母块24、齿条转接件25、齿条26、联轴器27、舵机28、转接件B29、齿轮30、齿轮螺母块31、螺母轴32、活检枪33、活检针34、转动模块外壳35、进给模块上端盖36、进给模块外壳37、针筒外壳38、进给模块下端盖39、导气管a40、内螺纹管41、内螺纹滑块42、内螺纹气囊43、内螺纹滑块导筒44、盘形凸轮套45、转动柱导绳46、转动内柱47、转动内柱气囊48、端盖气孔49、导套孔50、导气管b51。
1、真空吸附背心1设有真空吸附吸盘，吸附于人体背部，底板设有两平行安装孔，用作安装支架2，平行安装孔底面设有系列排孔，用作调节支架2相对人体侧面的距离；
2、支架：支架为L形，底部与真空吸附背心1通过螺纹连接，上部设有系列排孔，用作安装固定L形导轨3；
3、螺栓：固定支架2与L形导轨4，螺栓固定孔可以选择，以调节支架与导轨之间的相对高度；
4、L形导轨：固定于两平行L形支架2上，可以选择安装的螺纹孔以调节L形导轨相对人体胸腔的初始高度，以调节穿刺机器人整体相对胸腔的初始高度；
5、微型电机：固定于L形导轨4上，驱动凸轮6转动提供支架呼吸运动补偿的驱动力；
6、凸轮：由微型电机5驱动，与平底滑块8组成平底凸轮机构，凸轮转动动态调整平底滑块8相对L形导轨4的相对高度；
7、底座外壳：用作安装固定凸轮6、平底滑块8，限制平底滑块8在凸轮驱动下的运动方向与导轨4垂直；
8、平底滑块：与凸轮6组成平底凸轮机构，用作动态调整并联支架底部相对导轨4的高度，以适应呼吸运动带来的胸腔表面与穿刺针的距离变化；
9、弹力绳：其一端固定于底座外壳7底部，一端固定于平底滑块8底部，提供拉力保持平底滑块8与凸轮6紧密贴合；
10、螺纹柱：其通过光轴与平底滑块8形成转动副，同时与螺母11形成螺纹副，螺自身套于套筒12中；
11、螺母：螺母与螺纹柱10通过螺纹固定，通过拧动螺母11调节螺母11在螺纹柱10上的位置以调节螺纹柱10与套筒12之间的重合长度；
12、套筒：套在螺纹杆10上，底部与螺母11接触，顶部通过螺栓13与穿刺机器人底座14形成转动副；
13、螺栓：通过穿刺机器人底座14上的螺纹副施加夹紧力，限制套筒12与穿刺机器人底座14之间的转动自由度；
14、内齿圈底座：其主体为一圆环，内部设有内齿圈，在厚度方向中间设有圆形凹槽，为环形滑块提供转动导轨槽；
15、底座齿轮：与内齿圈底座14内部的内齿圈啮合形成内齿圈齿轮副；
16、环形滑块：其置于内齿圈底座14中间，在内齿圈齿轮副的驱动下可绕内齿圈中心轴自由转动即xy平面内的转动角度，同时用作步进电机17固定支座；
17、齿圈驱动步进电机：驱动底座齿轮14，作为环形滑块16驱动动力；
18、电机盒盖：用作电机模块盒的封装，以及传递转接件19的支撑力；
19、转接件：用作环形滑块16与电机盒盖18之间的连接；
20、电机模块盒：其内置有步进电机，用作安装固定两根螺纹杆22、两根光杆23；
21、螺杆驱动步进电机：其内置于电机模块盒20中，用作驱动螺纹杆22；
22、螺纹杆：由电机通过联轴器27驱动，螺纹杆再驱动齿条螺母块24或齿轮螺母块31结合光杆，使得螺母在螺纹杆上完成直线运动；
23、光杆：限制螺母转动，保证螺母24、31在螺纹杆22的驱动下不发生转动，从而沿着螺纹杆22进行直线移动；
24、齿条螺母块：由螺纹杆22驱动，通过齿条转接件25驱动齿条26；
25、齿条转接件：穿刺齿条螺母块24的驱动力给齿条；
26、齿条：驱动齿轮30转动，从而驱动螺母轴32，最终驱动进针模块整体绕x轴转动；
27、联轴器：用作螺母驱动电机21轴和螺纹杆22的连接；
28、舵机：驱动整个直线导轨整体转动，调整针筒绕y轴转动；
29、转接件B：传递舵机28的扭力；
30、齿轮：固定于齿轮螺母块31上，由螺纹杆驱动，沿着螺纹杆完成直线运动；
31、齿轮螺母块：由螺纹杆22驱动，沿着螺纹杆完成直线运动；
32、螺母轴：与齿轮30相对固定；
33、活检枪：驱动穿刺内针完成活检；
34、活检针：刺入人体肺部，提取活体组织；
35、转动模块外壳：为转动内柱47提供转动空间；
36、进给模块上端盖：用作进给模块各个零件的连接固定；
37、进给模块外壳：其外设有凸起，该凸起在盘形凸轮套45的推动下沿着针筒外壳38两侧的直线导槽进行直线运动，从而带动整个针筒完成针轴向方向的微动调节；
38、针筒外壳：两侧设有直线导槽，用作限制进给模块外壳37外侧凸起转动；
39、进给模块下端盖：用作进给模块各个零件的连接；
40、导气管a：为内螺纹气囊43导气；
41、内螺纹管：其外侧设有导绳槽，内部设有螺纹槽，其中导绳槽用作线驱绳索驱动内螺纹管自身转动，内部螺纹槽与内螺纹滑块41配合使用；
42、内螺纹滑块：其中间固定有内螺纹气囊43，两侧设有与内螺纹管41内部螺纹槽相配合的不完全螺纹；
43、内螺纹气囊：充气状态下，夹紧活检针34，以保持活检针34与内螺纹滑块42相对固定；
44、内螺纹滑块导筒：其两侧设有直线导槽，内螺纹滑块42两侧的不完全螺纹穿过直线导槽，滑块在内螺纹管41的驱动下，沿着导槽完成直线运动；
45、盘形凸轮套：其外侧设有导绳槽，在绳索驱动下凸轮绕自身轴线转动，从而驱动进给模块外壳37完成上下移动；
46、转动柱导绳：驱动转动内柱47绕中心轴转动；
47、转动内柱：其中间固定有转动内柱气囊48，在导绳47驱动下完成转动；
48、转动内柱气囊：充气状态下，夹紧活检针34，以保持活检针34与转动内柱47相对固定；
49、端盖气孔：端盖设有导气管通道，导气管b通过气管通道与转动内柱气囊48相连；
50、导套孔：用作导绳的保护和引出；
51、导气管b：为转动内柱气囊48导气。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
如图1所示，机器人包括穿戴式背心导轨模块、呼吸运动自适应机器人针座模块、穿刺针六自由度机器人模块；穿戴式背心导轨模块位于在人体周围，通常是胸部周围，呼吸运动自适应机器人针座模块安装在穿戴式背心导轨模块上，穿刺针六自由度机器人模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上；通过穿戴式背心导轨模块支撑呼吸运动自适应机器人针座模块并带动呼吸运动自适应机器人针座模块作姿态调整适应，由穿刺针六自由度机器人模块进行活检穿刺操作和运动。
穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，四自由度姿态调整模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上，进针模块安装在四自由度姿态调整模块的中部，进针模块上安装有活检穿刺针；通过四自由度姿态调整模块和进针模块的协同配合带动进针模块上活检穿刺针进行跟随呼吸补偿地进行活检检测协同运动。
如图1所示，穿戴式背心导轨模块包括真空吸附背心1、L支架2和L形导轨4；真空吸附背心1穿戴于人体背部通过真空吸附与人体保持固定，如图9所示，真空吸附背心1设有真空吸附吸盘，吸附于人体背部，真空吸附背心1的两侧面均设有两个插槽通道，每个插槽通道均连接装有一个L支架2；L支架2的一端插入到插槽通道，另一端从人体侧方向人体前方延伸布置；每个L支架2另一端均通过螺栓3和L形导轨4一端固定连接，L形导轨位于人体胸腔上方，真空吸附背心1两侧面的各个L形导轨4均连接到一个呼吸运动自适应机器人针座模块，各个呼吸运动自适应机器人针座模块均连接到穿刺针六自由度机器人模块。
在插槽通道所在的真空吸附背心1表面开设一排间隔均布的螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后压紧连接到插入到插槽通道的L支架2一端表面，使得L支架2一端和真空吸附背心1固定，通过调节L支架2插入插槽通道的深度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架2另一端与人体侧面的间距距离ha；
L支架2另一端在和L形导轨4连接处设有多个间隔排布的螺栓孔，螺栓穿过L支架2的螺栓孔后压紧连接到L形导轨4表面，使得L支架2另一端和L形导轨4固定，通过调节L支架2和L形导轨4重合连接的长度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架2另一端与人体胸腔表面的垂直距离hb；
通过调节间距距离ha和垂直距离hb能使得穿戴式背心导轨模块的框架适合所有人体体型，适应不同胸宽、胸厚人体体型。
如图1和图17所示，每个呼吸运动自适应机器人针座模块包括微型电机5、凸轮6、底座外壳7、平底滑块8、弹力绳9、螺纹柱10和套筒12；微型电机5和底座外壳7均固定于L形导轨4侧面上，微型电机5的电机轴和凸轮6同轴连接，驱动凸轮6旋转，凸轮6置于底座外壳7内腔，底座外壳7内腔的外侧为水平滑动槽，水平滑动槽垂直于凸轮6轴向，平底滑块8置于水平滑动槽并沿水平滑动槽滑动，平底滑块8与靠近凸轮6的底座外壳7内腔壁通过弹力绳9弹性连接，弹力绳9处于张紧状态，使得平底滑块8与凸轮6始终紧密接触；微型电机5驱动凸轮6转动提供支架呼吸运动补偿的驱动力。由微型电机5、凸轮6、底座外壳7、平底滑块8和弹力绳9整体组成一平底凸轮机构，通过微型电机5驱动凸轮6，利用平底凸轮机构调节平底滑块8相对L形导轨4侧面之间的距离。
由此，本发明在并联支座底部增设一平底凸轮机构用作实时调整并联支座相对胸腔表面的高度，以适应呼吸运动，保持并联支座与胸腔表面相对静止。
平底滑块8的一部分穿出底座外壳7后和螺纹柱10下端铰接，螺纹柱10上端螺纹装于套筒12下端的螺纹孔中并通过螺母11套装旋紧，套筒12上端与穿刺针六自由度机器人模块的内齿圈底座14铰接形成转动副，套筒12和内齿圈底座14铰接处安装有螺栓13；
螺母11与螺纹柱10通过螺纹套装连接，通过调节螺母11以调节螺纹柱10的螺纹置于套筒12内的长度，从而调节螺纹柱10和套筒12形成的整体支柱长度(螺纹柱底端到套筒顶端的距离)，螺栓13用作限制套筒12与内齿圈底座14之间形成的转动自由度。
微型电机5运行带动凸轮6旋转，进而驱动平底滑块8在弹力绳9限制力下沿水平滑动槽往复滑动，进而经螺纹柱10和套筒12形成的整体支柱的传递带动内齿圈底座14运动，由多个呼吸运动自适应机器人针座模块共同作用到内齿圈底座14进而带动穿刺针六自由度机器人模块整体相对人体胸腔的倾角方向和角度。
具体实施中，穿戴式背心导轨模块的一个L支架2、一个L形导轨4和一个呼吸运动自适应机器人针座模块组成并联支架的支架单元，并联支架由四个支架单元组成，四个支架单元分为左右两组，且左右两组支架单元之间相互平行。通过调节各个支架单元自身的长度、支架单元相对角度能够调整内齿圈底座14相对人体胸腔表面的高度和倾角。
由此，本发明采用基于螺纹-套筒结构调节支柱长度的并联式结构，调整穿刺机器人底座姿态，以调整穿刺机器人整体的初始姿态。
穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，通过四自由度姿态调整模块调整控制活检穿刺针相对于人体胸腔表面的平面位置和姿态，具有4个自由度；通过进针模块调整控制活检穿刺针的升降进给、绕针轴角度，具有2个自由度。
如图2所示，四自由度姿态调整模块包括内齿圈底座14、底座齿轮15、环形滑块16、齿圈驱动步进电机17、两个电机盒、螺杆驱动步进电机21、螺纹杆22、光杆23、齿条螺母块24、齿条转接件25、齿条26、舵机28、齿轮30和齿轮螺母块31；内齿圈底座14主体为一圆环，内齿圈底座14内圈的下部开设环形凹槽，环形凹槽中活动嵌装环形滑块16，环形滑块16和内齿圈底座14同轴，环形凹槽为环形滑块16提供转动导轨槽，环形滑块16可绕环形凹槽周向旋转，内齿圈底座14内圈的上部为内齿圈结构；环形滑块16内圈通过电机固定座固定安装齿圈驱动步进电机17，齿圈驱动步进电机17的电机轴和底座齿轮15同轴连接，底座齿轮15和内齿圈底座14的内齿圈结构啮合；齿圈驱动步进电机17运行驱动底座齿轮15，带动环形滑块16绕内齿圈底座14中心轴相对内齿圈底座14转动，可调节转动角度thetaA。
两个电机盒之间连接有两组平行间隔布置的直线导轨件，每个电机盒主要由电机盒盖18盖在电机模块盒20上构成，如图16所示，每个电机盒内均安装有螺杆驱动步进电机21，螺杆驱动步进电机21被电机盒盖18和电机模块盒20封装，两个电机盒分别对称布置与内齿圈底座14内的空间中，一个电机盒经转接件A19和环形滑块16内周面的一侧铰接，另一个电机盒经转接件B29和舵机28的舵机轴固接，舵机28固定在环形滑块16内周面的另一侧，这样两个电机盒分别通过转接件A19、转接件B29分别与环形滑块16、舵机28轴相连，舵机28固定于环形滑块16上，其中舵机28的舵机轴、转接件A19、转接件B29轴心在一条线上；舵机28通过转接件B29驱动两个电机盒和直线导轨件形成的整体绕舵机轴转动，可调整转动角度thetaB，为绕y轴转动角度。
每组直线导轨件包括一根螺纹杆22和一根光杆23，具体实施中，两组直线导轨件的两根螺纹杆22和两根光杆23均处于同一平面，两根光杆23分别平行置于螺纹杆22两侧，两组直线导轨件的螺纹杆22通过各自的联轴器27分别和两个电机盒中的螺杆驱动步进电机21的电机轴同轴连接，齿条螺母块24通过螺纹套装在第一组直线导轨件的螺纹杆22上而形成螺纹副，同时齿条螺母块24活动套装在第一组直线导轨件的光杆23上而形成滑动副；齿轮螺母块31通过螺纹套装在第二组直线导轨件的螺纹杆22上而形成螺纹副，同时齿轮螺母块31活动套装在第二组直线导轨件的光杆23上而形成滑动副。
齿条螺母块24和齿条转接件25一端固接，齿条转接件25另一端横跨到第二组直线导轨件一侧后和齿条26一端固接，齿条26平行于螺纹杆22/光杆23布置，齿条26上啮合安装有齿轮30，齿轮30固定螺母轴上，螺母轴与齿轮螺母块31形成转动副；两组直线导轨件之间布置进针模块，进针模块通过螺母轴32和齿轮30同轴连接安装，进针模块轴线与舵机28的舵机轴、转接件A19、转接件B29的共有轴线共面。
两个电机盒的螺杆驱动步进电机21分别运行带动由齿条螺母块24、齿条转接件25、齿条26形成的整体与由齿轮30和齿轮螺母块31形成的整体沿螺纹杆22/光杆23轴向移动，进而能带动进针模块的移动和旋转，具体为：在两个电机盒的螺杆驱动步进电机21协同运行带动由齿条螺母块24、齿条转接件25、齿条26形成的整体相对于由齿轮30和齿轮螺母块31形成的整体不相对移动仅沿螺纹杆22/光杆23轴向移动，进而带动进针模块沿螺纹杆22/光杆23轴向移动；在两个电机盒的螺杆驱动步进电机21协同运行带动由齿条螺母块24、齿条转接件25、齿条26形成的整体相对于由齿轮30和齿轮螺母块31形成的整体相对移动，进而利用齿轮齿条副带动进针模块绕齿轮30中心轴旋转，且可会有沿螺纹杆22/光杆23轴向移动。
由此本发明采用齿轮齿条差动结构结合内啮合齿轮副机构，实现电机外置情况下的穿刺针姿态控制。
在齿轮30和齿条26相对静止、且齿轮30和齿条26的整体沿着光杆23移动时，此时进针模块在平面内沿着径向移动位移R，以内齿圈底座14所在平面作为xy平面建立极坐标系，参数R和thetaA的关系为，x＝R*sin(thetaA)，y＝R*cos(thetaA)；
在齿轮30和齿条26相对移动时，齿条26驱动齿轮30转动，齿轮30带动进针模块绕齿轮30中心轴整体转动，可调节转动角度thetaC，thetaC为绕x轴转动角度。
如图5所示，活检穿刺针主要由上端的活检枪33和下端的活检针34固接构成；活检枪34用作控制活检针34进行组织取样，驱动穿刺内针完成活检；活检针刺入人体肺部，提取活体组织。
如图3-图5所示，进针模块包括转动模块外壳35、进给模块上端盖36、进给模块外壳37、针筒外壳38、进给模块下端盖39、内螺纹管41、内螺纹滑块42、内螺纹滑块导筒44、盘形凸轮套45和转动内柱47；转动模块外壳35固定在进给模块上端盖36上端面，进给模块上端盖36和进给模块下端盖39分别固定封装在进给模块外壳37的上下端面，转动模块外壳35和进给模块外壳37内部中空具有空腔；转动模块外壳35的空腔中活动安装转动内柱47，进给模块外壳37的空腔中套装有内螺纹管41，内螺纹管41中套装有内螺纹滑块导筒44，内螺纹滑块导筒44中套装有内螺纹滑块42，进给模块外壳37外套装盘形凸轮套45，盘形凸轮套45外套装针筒外壳38，针筒外壳38外壁和四自由度姿态调整模块的齿轮30同轴固接。
转动内柱47、内螺纹管41和盘形凸轮套45的外周面均绕制布置有各自的转动柱导绳46，转动柱导绳46穿出转动模块外壳35后和外部的驱动轴连接形成线驱机构，通过线驱机构分别带动转动内柱47、内螺纹管41和盘形凸轮套45旋转。
如图10所示，线驱机构包括从动轴和驱动轴，转动内柱47/内螺纹管41/盘形凸轮套45作为从动轴，如图7和图8所示，转动柱导绳46分为两根导绳，从动轴和驱动轴表面开设相同螺旋旋向的螺旋槽作为导绳槽，导绳槽用作线驱绳索驱动内螺纹管自身转动，两根导绳的一端沿从动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在从动轴上，两根导绳的另一端沿驱动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在驱动轴上；同一根导绳分别在从动轴和驱动轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相同，两根导绳分别在从动轴或者驱动轴的同一根轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相反，这样通过旋转驱动轴沿任意时针方向旋转进而带动从动轴同时针方向旋转。利用如图10所示的线驱机构完成对进针模块的机构的驱动，避免电机置于活检针附近对CT成像造成影响。
内螺纹滑块导筒44的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，内螺纹管41内周面加工有内凹的螺旋槽，内螺纹滑块42外壁设有凸起，凸起穿过内螺纹滑块导筒44的条形通槽嵌装于内螺纹管41的螺旋槽内，使得内螺纹滑块导筒44的旋转能够带动内螺纹滑块42在内螺纹滑块导筒44条形通槽和内螺纹管41螺旋槽的共同导向下实现上下移动；针筒外壳38的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，盘形凸轮套45侧壁开设有非闭环的波浪形通槽，进给模块外壳37外壁设有凸起，凸起穿过针筒外壳38的条形通槽嵌装于盘形凸轮套45的波浪形通槽内，使得盘形凸轮套45的旋转能够带动进给模块外壳37在针筒外壳38条形通槽和盘形凸轮套45波浪形通槽的共同导向下实现上下移动；
转动内柱47、内螺纹管41和盘形凸轮套45的线驱机构中的转动柱导绳46均需要从内部结构中引出。在具体实施中，转动模块外壳35的侧壁开设有用于转动内柱47的线驱机构中转动柱导绳46穿出的两个导套孔50，进给模块外壳37的侧壁开设有用于内螺纹管41的线驱机构中转动柱导绳46穿出的两个导套孔50，针筒外壳38的侧壁开设有用于盘形凸轮套45的线驱机构中转动柱导绳46穿出的两个导套孔50。进给模块外壳37两个导套孔50分别开设在针筒外壳38上下方的进给模块外壳37侧壁，与针筒外壳38位置错开不干涉。
转动模块外壳35、转动内柱47、进给模块上端盖36、内螺纹滑块42、进给模块下端盖39均同轴布置且开设有同轴的贯穿通孔，活检针34从上向下依次穿过转动模块外壳35、转动内柱47、进给模块上端盖36、内螺纹滑块42、进给模块下端盖39的贯穿通孔后穿出；如图6所示，转动内柱47贯穿通孔和活检针34之间设有转动内柱气囊48，转动内柱气囊48固定于转动内柱47贯穿通孔的孔壁，转动内柱气囊48经导气管b51和外部的气源连通；内螺纹滑块42贯穿通孔和活检针34之间设有内螺纹气囊43，内螺纹气囊43固定于内螺纹滑块42贯穿通孔的孔壁，内螺纹气囊43经导气管a40和外部的气源连通。内螺纹气囊43和转动内柱气囊48被气源充气能够夹紧活检针34夹紧，利用气动驱动气囊使得气囊膨胀夹紧的方式来完成对活检针的夹紧。
具体实施中，转动模块外壳35顶端和进给模块下端盖39底端均开设有端盖气孔49，导气管b51贯穿经过转动模块外壳35的端盖气孔49和气源连通，导气管a40贯穿经过进给模块下端盖39的端盖气孔49和气源连通。
上述描述可见，进针模块实际分为三个功能，具体是分为穿刺针角度调整、穿刺针进给、针筒整体高度调整。
如图13所示，穿刺针角度调整：转动模块外壳35、转动柱导绳46、转动内柱47、转动内柱气囊48、端盖气孔49共同组成穿刺针角度进给功能模块，导气管51通过端盖气孔49给转动内柱气囊48充气，气囊膨胀挤压活检针34，以保持活检针34与转动内柱47相对固定，转动柱导绳46驱动转动内柱47于转动模块外壳35内部转动，从而控制活检针34的转动角度。
图14说明：当气囊48充气，针被气囊48夹紧，气囊43放气对针不夹持，气囊48自身通过线驱完成转动，从而带动针34及活检枪33完成角度调整。
如图14所示，穿刺针进给：进给模块上端盖36、进给模块外壳37、进给模块下端盖39、导气管a40、内螺纹管41、内螺纹滑块42、内螺纹气囊43、内螺纹导筒44共同组成穿刺针进给功能模块：导气管a40穿过进给模块下端盖39给内螺纹气囊43充气，气囊膨胀挤压活检针34，以保持活检针34与内螺纹滑块42相对固定，内螺纹滑块42置于内螺纹管41内部与之形成螺纹副，内螺纹导筒44两侧设有直线导槽，内螺纹滑块42两侧的不完全螺纹穿过直线导槽，滑块在内螺纹管41的驱动下，沿着导槽完成直线运动，从而带动活检针34完成进给。
图14说明：A-1状态下，气囊48充气，气囊43放气，旋转模块对针夹紧，进针模块对针不夹紧，此时42处于41顶部；A-2状态下，气囊43充气，进针模块对针夹紧，旋转模块对针夹紧；A-3状态下，气囊48放气，气囊43充气，进针模块对针夹紧，旋转模块对针不夹紧；A-3到B-1则通过线驱转动41,41通过正向旋转驱动42运动至41底部，42带动针34和活检枪35整体完成一次进给；B-1到B-2，旋转模块充气，对针夹紧，进针模块放气，对针不夹紧；B-2到B-3，通过线驱转动41,41通过反向旋转运动驱动42运动至41顶部，此时针和活检枪不受42带动。B-3重新进入A-1状态，准备下一轮进针准备。
如图15所示，针筒整体高度调整：进给模块外壳37、针筒外壳38、盘形凸轮套45共同组成针筒高度调整功能模块：盘形凸轮套45外侧设有导绳槽，在绳索驱动下凸轮绕自身轴线转动，由于针筒外壳38两侧设有直线导槽，用作限制进给模块外壳37外侧凸起转动，从而驱动进给模块外壳37完成上下往复移动，从而完成活检针34随呼吸补偿地高度调整。
本发明的进针模块实现呼吸补偿针穿刺完成过程如下：
如图13所示，初始状态，由导气管b51向转动内柱47内孔的转动内柱气囊48充气膨胀夹紧活检针34；可以通过转动内柱47的线驱机构带动转动内柱47旋转，进而带动活检针34自身旋转。
如图14所示，进针工作状态：
首先，通过内螺纹管41的线驱机构带动内螺纹管41正向旋转，进而带动内螺纹滑块42沿内螺纹滑块导筒44的条形通槽上升移动；
接着，由导气管a40向内螺纹滑块42内孔的内螺纹气囊43充气膨胀夹紧活检针34；
再，由导气管b51将转动内柱47内孔的转动内柱气囊48向外排气，使得转动内柱47内孔的转动内柱气囊48放松夹紧活检针34；
然后，通过内螺纹管41的线驱机构带动内螺纹管41反向旋转，进而带动内螺纹滑块42沿内螺纹滑块导筒44的条形通槽下降移动，进而带动活检针34实现下降进针。
最后，再由导气管b51向转动内柱47内孔的转动内柱气囊48充气膨胀夹紧活检针34，再由导气管a40将内螺纹滑块42内孔的内螺纹气囊43向外排气，使得内螺纹滑块42内孔的内螺纹气囊43放松夹紧活检针34。
反复重复上述步骤不断实现多次进针。
如图15所示，在进针过程中，通过盘形凸轮套45的线驱机构带动盘形凸轮套45旋转，进而带动进给模块外壳37沿针筒外壳38的条形通槽上下升降往复动，进而带动活检针34实现随人体胸腔呼吸进行同步运动，实现呼吸补偿运动。
Claims (9)
1.一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：
包括穿戴式背心导轨模块、呼吸运动自适应机器人针座模块、穿刺针六自由度机器人模块；穿戴式背心导轨模块位于在人体周围，呼吸运动自适应机器人针座模块安装在穿戴式背心导轨模块上，穿刺针六自由度机器人模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上；通过穿戴式背心导轨模块支撑呼吸运动自适应机器人针座模块并带动呼吸运动自适应机器人针座模块作姿态调整适应，由穿刺针六自由度机器人模块进行活检穿刺操作和运动。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，四自由度姿态调整模块安装在呼吸运动自适应机器人针座模块上，进针模块安装在四自由度姿态调整模块的中部，进针模块上安装有活检穿刺针；通过四自由度姿态调整模块和进针模块的协同配合带动进针模块上活检穿刺针进行跟随呼吸补偿地进行活检检测协同运动。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述穿戴式背心导轨模块包括真空吸附背心(1)、L支架(2)和L形导轨(4)；真空吸附背心(1)穿戴于人体背部通过真空吸附与人体保持固定，真空吸附背心(1)的两侧面均设有插槽通道，每个插槽通道均连接装有一个L支架(2)；L支架(2)的一端插入到插槽通道，另一端从人体侧方向人体前方延伸布置；每个L支架(2)另一端均通过螺栓(3)和L形导轨(4)一端固定连接，真空吸附背心(1)两侧面的各个L形导轨(4)均连接到一个呼吸运动自适应机器人针座模块，各个呼吸运动自适应机器人针座模块均连接到穿刺针六自由度机器人模块。
4.根据权利要求3所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：在插槽通道所在的真空吸附背心(1)表面开设一排间隔均布的螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔后压紧连接到插入到插槽通道的L支架(2)一端表面，使得L支架(2)一端和真空吸附背心(1)固定，通过调节L支架(2)插入插槽通道的深度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架(2)另一端与人体侧面的间距距离ha；
L支架(2)另一端在和L形导轨(4)连接处设有多个间隔排布的螺栓孔，螺栓穿过L支架(2)的螺栓孔后压紧连接到L形导轨(4)表面，使得L支架(2)另一端和L形导轨(4)固定，通过调节L支架(2)和L形导轨(4)重合连接的长度并且同时调节螺栓穿过的螺栓孔位置进而调节L支架(2)另一端与人体胸腔表面的垂直距离hb；通过调节间距距离ha和垂直距离hb能使得穿戴式背心导轨模块的框架适合所有人体体型。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：每个所述呼吸运动自适应机器人针座模块包括微型电机(5)、凸轮(6)、底座外壳(7)、平底滑块(8)、弹力绳(9)、螺纹柱(10)和套筒(12)；微型电机(5)和底座外壳(7)均固定于L形导轨(4)侧面上，微型电机(5)的电机轴和凸轮(6)同轴连接，凸轮(6)置于底座外壳(7)内腔，底座外壳(7)内腔的外侧为水平滑动槽，平底滑块(8)置于水平滑动槽并沿水平滑动槽滑动，平底滑块(8)与靠近凸轮(6)的底座外壳(7)内腔壁通过弹力绳(9)弹性连接，弹力绳(9)处于张紧状态，使得平底滑块(8)与凸轮(6)始终紧密接触；
平底滑块(8)的一部分穿出底座外壳(7)后和螺纹柱(10)下端铰接，螺纹柱(10)上端螺纹装于套筒(12)下端的螺纹孔中并通过螺母(11)套装旋紧，套筒(12)上端与穿刺针六自由度机器人模块的内齿圈底座(14)铰接形成转动副。
6.根据权利要求1所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述穿刺针六自由度机器人模块包括四自由度姿态调整模块和进针模块，通过四自由度姿态调整模块调整控制活检穿刺针相对于人体胸腔表面的平面位置和姿态；通过进针模块调整控制活检穿刺针的升降进给、绕针轴角度。
7.根据权利要求6所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述的四自由度姿态调整模块包括内齿圈底座(14)、底座齿轮(15)、环形滑块(16)、齿圈驱动步进电机(17)、两个电机盒、螺杆驱动步进电机(21)、螺纹杆(22)、光杆(23)、齿条螺母块(24)、齿条转接件(25)、齿条(26)、舵机(28)、齿轮(30)和齿轮螺母块(31)；内齿圈底座(14)主体为一圆环，内齿圈底座(14)内圈的下部开设环形凹槽，环形凹槽中活动嵌装环形滑块(16)，环形滑块(16)可绕环形凹槽周向旋转，内齿圈底座(14)内圈的上部为内齿圈结构；环形滑块(16)内圈通过电机固定座固定安装齿圈驱动步进电机(17)，齿圈驱动步进电机(17)的电机轴和底座齿轮(15)同轴连接，底座齿轮(15)和内齿圈底座(14)的内齿圈结构啮合；
两个电机盒之间连接有两组平行间隔布置的直线导轨件，每个电机盒主要有电机盒盖(18)盖在电机模块盒(20)上构成，每个电机盒内均安装有螺杆驱动步进电机(21)，两个电机盒分别对称布置与内齿圈底座(14)内的空间中，一个电机盒经转接件A(19)和环形滑块(16)内周面的一侧铰接，另一个电机盒经转接件B(29)和舵机(28)的舵机轴固接，舵机(28)固定在环形滑块(16)内周面的另一侧；
每组直线导轨件包括一根螺纹杆(22)和一根光杆(23)，两组直线导轨件的螺纹杆(22)通过各自的联轴器(27)分别和两个电机盒中的螺杆驱动步进电机(21)的电机轴同轴连接，齿条螺母块(24)通过螺纹套装在第一组直线导轨件的螺纹杆(22)上而形成螺纹副，同时齿条螺母块(24)活动套装在第一组直线导轨件的光杆(23)上而形成滑动副；齿轮螺母块(31)通过螺纹套装在第二组直线导轨件的螺纹杆(22)上而形成螺纹副，同时齿轮螺母块(31)活动套装在第二组直线导轨件的光杆(23)上而形成滑动副；
齿条螺母块(24)和齿条转接件(25)一端固接，齿条转接件(25)另一端和齿条(26)一端固接，齿条(26)平行于螺纹杆(22)/光杆(23)布置，齿条(26)上啮合安装有齿轮(30)，齿轮(30)铰接地按照于齿轮螺母块(31)上；两组直线导轨件之间布置进针模块，进针模块通过螺母轴(32)和齿轮(30)同轴连接安装。
8.根据权利要求2所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述的活检穿刺针主要由上端的活检枪(33)和下端的活检针(34)固接构成；
所述的进针模块包括转动模块外壳(35)、进给模块上端盖(36)、进给模块外壳(37)、针筒外壳(38)、进给模块下端盖(39)、内螺纹管(41)、内螺纹滑块(42)、内螺纹滑块导筒(44)、盘形凸轮套(45)和转动内柱(47)；转动模块外壳(35)固定在进给模块上端盖(36)上端面，进给模块上端盖(36)和进给模块下端盖(39)分别固定封装在进给模块外壳(37)的上下端面，转动模块外壳(35)和进给模块外壳(37)内部中空具有空腔；转动模块外壳(35)的空腔中活动安装转动内柱(47)，进给模块外壳(37)的空腔中套装有内螺纹管(41)，内螺纹管(41)中套装有内螺纹滑块导筒(44)，内螺纹滑块导筒(44)中套装有内螺纹滑块(42)，进给模块外壳(37)外套装盘形凸轮套(45)，盘形凸轮套(45)外套装针筒外壳(38)，针筒外壳(38)和四自由度姿态调整模块的齿轮(30)同轴固接；
转动内柱(47)、内螺纹管(41)和盘形凸轮套(45)的外周面均绕制布置有各自的转动柱导绳(46)，转动柱导绳(46)穿出转动模块外壳(35)后和外部的驱动轴连接形成线驱机构，通过线驱机构分别带动转动内柱(47)、内螺纹管(41)和盘形凸轮套(45)旋转；
内螺纹滑块导筒(44)的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，内螺纹管(41)内周面加工有内凹的螺旋槽，内螺纹滑块(42)外壁设有凸起，凸起穿过内螺纹滑块导筒(44)的条形通槽嵌装于内螺纹管(41)的螺旋槽内，使得内螺纹滑块导筒(44)的旋转能够带动内螺纹滑块(42)在内螺纹滑块导筒(44)条形通槽和内螺纹管(41)螺旋槽的共同导向下实现上下移动；针筒外壳(38)的侧壁开设有轴向布置的条形通槽，盘形凸轮套(45)侧壁开设有波浪形通槽，进给模块外壳(37)外壁设有凸起，凸起穿过针筒外壳(38)的条形通槽嵌装于盘形凸轮套(45)的波浪形通槽内，使得盘形凸轮套(45)的旋转能够带动进给模块外壳(37)在针筒外壳(38)条形通槽和盘形凸轮套(45)波浪形通槽的共同导向下实现上下移动；
转动模块外壳(35)、转动内柱(47)、进给模块上端盖(36)、内螺纹滑块(42)、进给模块下端盖(39)均同轴布置且开设有同轴的贯穿通孔，活检针(34)从上向下依次穿过转动模块外壳(35)、转动内柱(47)、进给模块上端盖(36)、内螺纹滑块(42)、进给模块下端盖(39)的贯穿通孔后穿出；转动内柱(47)贯穿通孔和活检针(34)之间设有转动内柱气囊(48)，转动内柱气囊(48)经导气管b(51)和外部的气源连通；内螺纹滑块(42)贯穿通孔和活检针(34)之间设有内螺纹气囊(43)，内螺纹气囊(43)经导气管a(40)和外部的气源连通。
9.根据权利要求8所述的一种六自由度兼容CT的呼吸补偿针穿刺机器人，其特征在于：所述的线驱机构包括从动轴和驱动轴，转动内柱(47)/内螺纹管(41)/盘形凸轮套(45)作为从动轴，转动柱导绳(46)分为两根导绳，从动轴和驱动轴表面开设相同螺旋旋向的螺旋槽作为导绳槽，两根导绳的一端沿从动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在从动轴上，两根导绳的另一端沿驱动轴表面的螺旋槽进行螺旋绕制后固定在驱动轴上；同一根导绳分别在从动轴和驱动轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相同，两根导绳分别在从动轴或者驱动轴的同一根轴表面的螺旋槽上的螺旋走向相反，这样通过旋转驱动轴沿任意时针方向旋转进而带动从动轴同时针方向旋转。
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