CN113729960B - 一种介入手术机器人主端控制模组 - Google Patents

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Abstract

一种介入手术机器人主端控制模组，用于和从端机器人配合，从端机器人接收主端控制模组的操作信息，并执行相应动作，所述介入手术机器人主端控制模组包括收发装置、系统控制器、操作手柄及切换装置，所述操作手柄将主端给出的操作信息给到系统控制器，收发装置与外部的从端机器人进行讯号连接，所述切换装置可以切换到不同状态，介入手术机器人主端控制模组识别切换拔杆后的档位，并通过收发装置将档位信息传给从端机器人，从端机器人根据档位信息，确认此次操作的对象，再根据操作手柄给出的操作信息，对相应的导丝或导管进行操作。本发明实现一丝多管的精准控制，实用性强，具有较强的推广意义。

Description

一种介入手术机器人主端控制模组
技术领域
本发明涉及一种医疗器械机器人领域装置，尤其涉及一种介入手术机器人主端控制模组。
背景技术
对于血管介入手术中医生需要长期接收X射线的辐射，为了工程上开发了远隔操作的主从式血管介入手术机器人。主从式血管介入手术机器人可以在强烈辐射的环境下工作，使得医生则在射线环境之外对其控制。目前，控制的方式有两种，一种是触摸屏，另外一种是操作手柄。操作手柄一方面对手术机器人发布操作命令，例如导丝的进退、转动等，另外一方面需要将导丝导管遇到的阻力反馈到操作者的手上，从而使其能够产生临场感，就好像操作者用自己的手在操作导管一样。阻力反馈的重要意义在于提高手术的安全性，降低介入医疗事故风险，因此显得非常重要。
从各种资料来看，血管介入手术机器人操作手柄作为机器人的控制器，需要能够给远端的介入机器人发布操作指令，例如导管导丝的旋转、推拉以及二者的复合动作。
随着医疗技术的不断前进以及操作的需要，传统的“一杆一丝”介入方式，已不能满足医生的操作需求，而对于“二杆一丝”或者是“三杆一丝”介入方式，由于在操作上可以给医生在治疗方案上带来更多的选择，因此，备受医生青睐，然而，在现有技术中，对于“二杆一丝”、“三杆一丝”甚至是四杆一丝的主端控制方式相对较复杂，给医生的操作带来较大的挑战，增加医生的工作负担。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种新型的介入手术机器人主端控制模组。
一种介入手术机器人主端控制模组，用于和从端机器人配合，从端机器人接收主端控制模组的操作信息，并执行相应动作，所述介入手术机器人主端控制模组包括收发装置、系统控制器、操作手柄及切换装置，所述操作手柄将主端给出的操作信息给到系统控制器，收发装置与外部的从端机器人进行讯号连接，其将操作手柄的操作信息传达给从端机器人或者是接收从端机器人的力反馈信息并传达给系统控制器；所述切换装置可以切换到不同状态，主端根据切换装置所切换到的状态，识别切换后的档位，并通过收发装置将档位信息传给从端机器人，从端机器人根据档位信息，确认此次操作的对象，再根据操作手柄给出的操作信息，对相应的操作对象进行操作。
进一步地，所述切换装置与操作手柄呈分开设置，所述切换装置设有拔杆。
进一步地，所述切换装置与操作手柄连接成一体，所述操作手柄连接在拔杆的外侧端。
进一步地，所述介入手术机器人主端控制模组包括两个所述操作手柄，每个所述操作手柄用于操作从端机器人上不同的操作对象。
进一步地，每个所述操作手柄对应不同的所述切换装置。
进一步地，两个所述操作手柄同轴安装。
进一步地，两个所述操作手柄不同轴安装。
进一步地，两个所述操作手柄可同时或不同时操作。
进一步地，两个所述操作手柄操作时相互靠近。
进一步地，两个所述操作手柄操作时相互背离。
综上所述，本发明介入手术机器人主端控制模组通过设置切换装置，配合操作手柄，从而使得从端机器人可以对不同的导管或导丝进行控制，简化主端控制模组的控制步骤，减轻主端操作医生的操作压力，实现一丝多管或者是多管多丝的精准控制，实用性强，具有较强的推广意义。
附图说明
图1为本发明介入手术机器人主端控制模组的结构示意图。
图2为图1所示本发明操作手柄的结构示意图。
图3为本发明介入手术机器人主端控制模组与从端机器人配合时的工作原理图。
图4为本发明介入手术机器人主端控制模组另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对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用以解释发明，并不用于限定发明。
如图1至图3所示，本发明提供一种介入手术机器人主端控制模组，用于和从端机器人400配合，从端机器人400接收主端控制模组的操作信息，并执行相应动作，所述介入手术机器人主端控制模组包括收发装置300、系统控制器、操作手柄100及切换装置200，所述操作手柄100将主端给出的操作信息给到系统控制器，收发装置300与外部的从端机器人400进行讯号连接，将操作手柄100的操作信息传达给从端机器人400或者是接收从端机器人400的力反馈信息并传达给系统控制器。所述从端机器人400对导管、导丝执行介入操作，使导管、导丝进入到所需位置
所述切换装置200可以切换到不同状态，主端根据切换装置200所切换到的状态，对不同的导管或导丝进行操作(如旋转、导入、导出)；本实施例中，所述切换装置200与操作手柄100呈分开设置。如图4所示，在其它实施例中，所述操作手柄100a与切换装置相互连接，所述切换装置200可以采用按键、档位杆等形式。
当采用切换装置200与操作手柄100分开设置的形式时，所述切换装置200设有拔杆，转动拔杆，系统控制器根据转动拔杆后引起的电压变化，识别切换拔杆后的档位，并通过收发装置300将档位信息传给从端机器人400，从端机器人400根据档位信息，确认此次操作的对象。
当采用切换装置与操作手柄100a分开设置连接成一端的形式时，所述切换装置设有拔杆，所述操作手柄100a连接在拔杆的外侧端，转动拔杆，系统控制器根据转动拔杆后引起的电压变化，识别切换拔杆后的档位，并通过收发装置300将档位信息传给从端机器人400，从端机器人400根据档位信息，确认此次操作的对象，再根据操作手柄100a给出的操作信息，对相应的操作对象(导丝或导管)进行操作。
所述介入手术机器人主端控制模组包括两个或两个以上的所述操作手柄100，每个所述操作手柄100用于远程操作从端机器人上不同的操作对象。每个所述操作手柄对应不同的所述切换装置。两个所述操作手柄100可采用同轴安装或者是不同轴安装的方式。操作两个所述操作手柄100可同时或不同时操作。操作两个所述操作手柄100时，它们可以采用相互靠近或者是相互背离的方式。
所述操作手柄包括机架、装设于机架上的操作杆20、角度检测装置50、装设于操作杆20上并可随操作杆20移动的滑套30、与滑套30配合安装的力矩反馈装置40、以及位移检测装置60。
本实施例中，所述角度检测装置50为旋转编码器，所述旋转编码器的码盘装设于操作杆20上并随操作杆20同步转动，并且，所述机架上设有限位块，所述限位块在位移方向对旋转编码器的码盘进行限位，所述位移检测装置60为水平编码器，水平编码器的码盘装设于力矩反馈装置40上，所述旋转编码器、水平编码器将检测的信息反馈给从端机器人400。在其它实施例中，所述位移检测装置60也可以采用光栅传感器、磁栅传感器或者是其它具有移动距离测量的装置。
所述机架设有一杆芯10，所述操作杆20包括手柄本体，所述手柄本体可以沿杆芯10的轴心转动及滑动，具体地，所述手柄本体包括调位帽21及连接于调位帽21一端的调位杆22，所述手柄本体设有固定孔，所述杆芯10从固定孔穿过。
所述滑套30包括第一外套31、第二外套32、连接第一外套31和第二外套32的连接架33，所述第一外套31、第二外套32分别套设于调位杆22及杆芯10上，操作杆20在进行位移移动时，带动滑套30进行同步移动。并且，所述第二外套32的内侧设有不规则孔，所述杆芯10的外圆周表面设有限位面11，当第二外套与杆芯10配合安装时，不规则孔与限位面11相互限位，从而使滑套只能沿杆芯10进行移动而不能在杆芯10上进行转动。
所述力矩反馈装置40包括驱动齿条42、力矩电机41、连接驱动齿条42和力矩电机41的齿轮组43，所述驱动齿条42装设于滑套30的连接架33上，驱动齿条42设有并排分布的卡齿，所述水平编码器的码盘装设于驱动齿条42上，驱动齿条42上的卡齿与齿轮组43的输出齿轮咬合，所述力矩电机41通过齿轮组43带动驱动齿条42及连接于驱动齿条42上的滑套30运动。
本实施例中，介入手术机器人主端控制模组具备两组操作手柄100和两切换装置20，其中一组操作手柄100对应从端机器人400的导管介入操作，另外一组操作手柄100对应从端机器人400的导丝介入操作，两组操作手柄100分别对应两切换装置20，操作者通过双手操作两组操作手柄100即可完成从端机器人400导丝界入、导管界入的执行工作，并且通过切换装置20的档位切换，实现对不同的导管或导丝进行操作。
具体地，转动操作杆20的手柄本体，手柄本体在杆芯10上转动旋转编码器测量旋转角度，若是沿杆芯10的延伸轴向移动手柄主体，手柄主体在运动的同时带动驱动齿条42移动，水平编码器测量移动距离。驱动齿条42在移动过程中，通过齿轮组43带动力矩电机41的转轴转动。
转动操作杆20的过程中，旋转编码器、水平编码器的测量数据通过收发装置300反馈给从端机器人400，如果是与导管对应的操作手柄200在操作，从端机器人400先判断切换装置200的档位量水平，再操作相应的导管。所述从端机器人400记录血管介入时的阻力，并将阻力信息通过收发装置300反馈给力矩电机41，力矩电机41提供一个反向力，力矩电机41根据阻力大小，调整力矩电机41反向力的大小。完成操作后，所述力矩电机41带动驱动齿条42反向运动，驱动齿条42推动操作杆20回位。
综上所述，本发明介入手术机器人主端控制模组通过设置切换装置200，配合操作手柄100，从而使得从端机器人400可以对不同的导管进行控制，简化主端控制模组的控制步骤，减轻主端操作医生的操作压力，实现一丝多管、多管多丝的精准控制，实用性强，具有较强的推广意义。
以上所述实施例仅表达了发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。因此，发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种介入手术机器人主端控制模组，用于和从端机器人配合，从端机器人接收主端控制模组的操作信息，并执行相应动作，其特征在于，所述介入手术机器人主端控制模组包括收发装置、系统控制器、操作手柄及切换装置，所述操作手柄将主端给出的操作信息给到系统控制器，收发装置与外部的从端机器人进行讯号连接，其将操作手柄的操作信息传达给从端机器人或者是接收从端机器人的力反馈信息并传达给系统控制器；所述切换装置可以切换到不同状态，主端根据切换装置所切换到的状态，识别切换后的档位，并通过收发装置将档位信息传给从端机器人，从端机器人根据档位信息，确认此次操作的对象，再根据操作手柄给出的操作信息，对相应的操作对象进行操作，
所述操作手柄包括机架、装设于机架上的操作杆、角度检测装置、装设于操作杆上并可随操作杆移动的滑套、与滑套配合安装的力矩反馈装置、以及位移检测装置，所述角度检测装置为旋转编码器，所述旋转编码器的码盘装设于操作杆上并随操作杆同步转动，所述机架上设有限位块，所述限位块在位移方向对旋转编码器的码盘进行限位，所述位移检测装置为水平编码器，水平编码器的码盘装设于力矩反馈装置上，所述旋转编码器、水平编码器将检测的信息反馈给从端机器人；
所述机架设有一杆芯，所述操作杆包括手柄本体，所述手柄本体可以沿杆芯的轴心转动及滑动；所述手柄本体设有固定孔，所述杆芯从固定孔穿过所述手柄本体；
所述手柄本体包括调位帽及连接于调位帽一端的调位杆，所述角度检测装置的码盘装设在操作杆，并随操作杆同步转动；
所述力矩反馈装置用于为所述操作杆提供反向力；完成操作后，还用于带动滑套和操作杆回位；
所述滑套包括第一外套、第二外套、连接第一外套和第二外套的连接架，所述第一外套、第二外套分别套设于调位杆及杆芯上，操作杆在进行位移移动时，带动滑套进行同步移动；
所述第二外套的内侧设有不规则孔，所述杆芯的外圆周表面设有限位面，当第二外套与杆芯配合安装时，不规则孔与限位面相互限位，从而使滑套只能沿杆芯进行移动而不能在杆芯上进行转动；
所述力矩反馈装置包括驱动齿条、力矩电机、连接驱动齿条和力矩电机的齿轮组，所述驱动齿条装设于滑套的连接架上，所述驱动齿条设有并排分布的卡齿，驱动齿条上的卡齿与齿轮组的输出齿轮咬合。
2.如权利要求1所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：所述切换装置与操作手柄呈分开设置，所述切换装置设有拔杆。
3.如权利要求1所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：所述切换装置与操作手柄连接成一体，所述操作手柄连接在拔杆的外侧端。
4.如权利要求1所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：所述介入手术机器人主端控制模组包括两个所述操作手柄，每个所述操作手柄用于操作从端机器人上不同的操作对象。
5.如权利要求4所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：每个所述操作手柄对应不同的所述切换装置。
6.如权利要求4所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：两个所述操作手柄同轴安装。
7.如权利要求4所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：两个所述操作手柄不同轴安装。
8.如权利要求4所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：两个所述操作手柄可同时或不同时操作。
9.如权利要求8所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：两个所述操作手柄操作时相互靠近。
10.如权利要求8所述的介入手术机器人主端控制模组，其特征在于：两个所述操作手柄操作时相互背离。
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