CN114391947B - 一种分级控制式介入手术机器人 - Google Patents
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Abstract
一种分级控制式介入手术机器人，其包括底座、装设于底座上的导向装置、装设于导向装置上的若干连接板、对应装设于每一连接板上并带动连接板沿导向装置移动的若干驱动电机、对应装设于每一连接板上的若干驱动装置、若干分控板模组及主控制板，每一分控板模组通过第一导线组连接于主控制板上、通过第二导线组连接安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机，所述主控制板与分控板模组实现信号通信，通过分控板模组对安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机进行控制。本发明可以有效减少主控制板与驱动装置之间的走线数量，提高驱动装置在递送方向位移时的灵活性，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗机器人领域装置，尤其涉及一种分级控制式介入手术机器人。
背景技术
介入治疗是利用现代高科技手段进行的一种微创性治疗，在医学影像设备的引导下，将特制的导管、导丝等精密器械引入人体，对体内病态进行诊断和局部治疗。
介入手术机器人一般都包括若干传动小车机构、主驱动装置及主控制板三大部分，手术过程中的导管导丝夹持在传动小车机构上，主驱动装置可以带动这些传动小车机构在线性方向进行位置调整，随着介入手术技术的快速发展，介入手术跟以前相比已经可以完成更复杂的手术操作，对于手术操作时的医疗器械的要求，也从之前的一管(即导管，下同)一丝(即导丝，下同)、二管一丝发展到三管一丝甚至是四管一丝或者四管两丝模式。但是采用多管多丝模式时，需要采用更多的传动小车机构去控制每一医疗器械，相应地，随着传动小车机构数量的增加，传动小车机构与主控制板之间的走线也越来越复杂，采用传统的布线方式已不能满足设计要求。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种新型的分级控制式介入手术机器人。
一种分级控制式介入手术机器人，其包括底座、装设于底座上的导向装置、装设于导向装置上的若干连接板、对应装设于每一连接板上并带动连接板沿导向装置移动的若干驱动电机、对应装设于每一连接板上的若干驱动装置、若干分控板模组及主控制板，每一分控板模组通过第一导线组连接于主控制板上、通过第二导线组连接安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机，所述主控制板与分控板模组实现信号通信，通过分控板模组对安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机进行控制。
进一步地，所述底座上设有一竖立的隔板，所述第一导线组分别容纳于所述底座和隔板之间以及所述隔板上。
进一步地，所述第一导线组分别整理于两组拖链内，所述底座和隔板之间以及所述隔板上分别容纳一组所述拖链。
进一步地，所述第一导线组位于所述隔板的一侧，所述导向装置、连接板及其对应驱动电机和分控板模组分布于所述隔板的另一相对侧。
进一步地，所述分级控制式介入手术机器人还包括对应装设于每一驱动电机的若干支板，每一分控板模组通过对应支板装设于连接板上。
进一步地，所述若干支板呈线性排布。
进一步地，所述分级控制式介入手术机器人还包括用于检测连接板移动距离的位移检测装置。
进一步地，所述位移检测装置包括对应装设于每一支板并连接相应分控板模组的若干读数头及沿所述导向装置布设的光栅尺。
进一步地，每一支板上设有用于收纳相应读数头的收容槽。
进一步地，所述分级控制式介入手术机器人还包括罩设于底座上的外罩，所述外罩与底座围成一收纳导向装置、驱动电机和若干分控板模组的隔离空间，所述驱动装置设于隔离空间外部。
综上所述，本发明分级控制式介入手术机器人装置通过在每一连接板上设置分控板模组，分控板模组用于对一并安装在该连接板上的驱动装置及驱动电机进行控制，主控制板与分控板模组只需要具有少量导线的导线组即可以实现信号传输及控制，可以有效减少主控制板与驱动装置之间的走线数量，而且分控板模组、驱动装置、驱动电机直接或间接安装在同一连接板上，用于连接分控板模组与驱动装置的导线、连接分控板模组与驱动电机的导线可以随连接板同步移动，不受影响，提高驱动装置在递送方向位移时的灵活性，实用性强。
附图说明
图1为本发明一种分级控制式介入手术机器人的结构示意图；
图2为图1所示分级控制式介入手术机器人的侧面视图；
图3为图1所示分级控制式介入手术机器人拆除外罩后的结构示意图；
图4为图3中A部分的放大图；
图5为图3所示分级控制式介入手术机器人拆除外罩后另一角度的结构示意图；
图6为图3所示分级控制式介入手术机器人的底座的结构示意图。
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。
在本发明的描述中，术语“长度”、“直径”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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发明的限制。
本发明所使用的方向“远”为朝向患者的方向，方向“近”是远离患者的方向。术语“首端”、“上”和“上部”指的是背离重力的方向，术语“末端”、“底部”、“下”和“下部”指的是重力的方向。
如图1至图6所示，本发明提供一种分级控制式介入手术机器人，用于对不同的细长型医疗器械100(导丝或导管)执行夹持、递送和/或转动的操作，进而推动细长型医疗器械100即导丝或导管进入或退出手术病人身体，其包括底座10、装设于底座10上并相互平行设置的导向装置20和丝杆40、装设于导向装置20上并可以相对于导向装置20滑动的若干连接板30、与丝杆40啮合并与连接板30一一对应安装的若干驱动电机50、装设于每一连接板30上的驱动装置60、装设于底座10上并罩设于底座10上方的外罩200。所述外罩200与底座10围成一隔离空间110，所述导向装置20及驱动电机50设置在隔离空间110内部，所述外罩200与底座10之间设有一细长的活动缝隙130，所述连接板30从活动缝隙130伸出，所述驱动装置60设置在位于外罩200外侧的连接板30上。
所述底座10为长型型材，其两端设有竖立的支撑板14，所述丝杆40的两端分别对应装设于所述两支撑板14上，并且，所述底座10上设有第一凹槽11、第二凹槽12及第三凹槽13，所述第一凹槽11、第二凹槽12及第三凹槽13的延伸方向均与细长型医疗器械100的递送方向即底座10的延伸方向一致，所述第二凹槽12设于第一凹槽11与第三凹槽13之间，第一凹槽11设置在底座10靠一侧边缘位置。
所述导向装置20包括延伸方向与细长型医疗器械100递送方向一致的导轨21及安装于导轨21上并可沿导轨21滑动的若干滑块22，所述导轨21的延伸方向与细长型医疗器械100的递送方向一致，导轨21装设于第一凹槽11内，所述导轨21两侧分别设有滑槽211，且其沿所述导轨21的延伸方向延伸，所述滑块22底部设有卡槽221，所述卡槽221内相对的两侧壁上分别设有卡凸222，滑块22与导轨21配合安装时，所述导轨21靠滑块22的一面卡入卡槽221内，卡凸222对应卡设于滑槽211内，从而使得滑块22可以沿导轨21滑动。
所述连接板30包括连接段33、第一安装段31及第二安装段32，所述第一安装段31、第二安装段32分别垂直连接于连接段33两侧并呈相互背离方向延伸，所述驱动电机50、驱动装置60分别装设于第一安装段31、第二安装段32上。所述驱动电机50为贯通式丝杆电机，驱动电机50内设有内螺纹的转子，所述丝杆40从驱动电机50的转子穿过，丝杆40上的外螺纹与转子的内螺纹螺接。所述驱动装置60装设于连接板30的第二安装段32，所述驱动电机50与丝杆40配合安装的同时，与连接板30的第一安装段31配合安装。由于丝杆40的限位，同时配合驱动电机50对连接板30一侧的第一安装段31的重力作用，可有效防止由驱动装置60造成连接板30两侧受力不均进而造成连接板30靠第一安装段31一端上翘的现象发生，在减少第一安装段31变形的基础上，还可以使滑块22在导轨21上运行更顺畅。
当外罩200安装在底座10上时，所述驱动装置60与连接段33之间形成一容纳空间120，所述第一安装段31的水平高度高于第二安装段32，所述外罩200靠驱动装置60一侧的底部边缘伸入到容纳空间120，所述外罩200靠驱动装置60一侧的底部边缘与底座10之间形成所述活动缝隙130，连接板30的连接段33从活动缝隙130伸出，所述第二安装段32设于外罩200靠驱动装置60一侧的底部边缘的下方，驱动电机50带动连接板30线性移动时，不受外罩200影响。
本发明还包括主控制板91、与每一连接板30单独配合安装的若干支板80、装设于每一支板80的分控板模组90、连接主控制板91与每一分控板模组90的若干第一导线组、对第一导线组进行理线并引导的拖链组70、连接于主控制板91上的电源组150、连接同一连接板30上的分控板模组90和驱动装置60的若干第二导线组，所述支板80的底部固定安装于第一安装段31背向连接段33的端部。
所述分控板模组90安装于支板80靠连接板30一侧的侧面上，所述分控板模组90可以包括一块以上分控板。所述电源组150装设于底座10的底部外侧，所述主控制板91设置在底座10上背向驱动装置60的一侧，所述电源组150为主控制板91及分控板模组90进行供电。所述电源组150装设于底座10的底部外侧，即外罩200与底座10围成的隔离空间110的外侧，避免电源组150占用隔离空间110，减少外罩200与底座10配合安装后的高度，而且还可以提高散热效果。本实施例中，所述主控制板91、分控板模组90中的分控板均为电路板。
所述拖链组70设于支板80的一侧，所述驱动电机50和驱动装置60分布于与拖链组70相对的支板80另一侧。所述主控制板91设于拖链组70背向分控板模组90的另外一侧。本实施例中，所述拖链组70包括两组拖链，每一组拖链分别向两个相反方向延伸，以让整理于拖链内的导线连接于分控板模组90。所述底座10于所述第三凹槽13的上方还设有一隔板15，两组拖链层叠地分别放置在底座10的第三凹槽13内及底座10上方的隔板15上，与驱动电机50和驱动装置60分布于支板80的相对两侧。通过在每一连接板30上设置分控板模组90，将部分控制模块集成在分控板模组90上，用于对安装在该连接板30上的驱动装置60及驱动电机50进行控制，主控制板91与分控板模组90只需要具有少量导线的第一导线组即可以实现信号传输及控制。
本发明的分级控制式介入手术机器人还包括位移检测装置，用于检测各驱动装置60的位置，防止驱动装置60之间的运动轨迹超出设定值或者是相互碰撞，损坏驱动装置60。所述位移检测装置包括光栅尺142及对应驱动电机50的若干读数头141。具体地，所述读数头141为检测头，所述位移检测装置的每一读数头141对应装设于每一连接板30上的支板80，用于驱动装置60的位置检测，读数头141通过导线连接在同一连接板30上的分控板模组90，读数头141将检测到的数据回传到对应安装在同一连接板30上的分控板模组90上，所述光栅尺142装设于底座10的第二凹槽12上，并且光栅尺142在底座10上的延伸方向与导轨21的延伸方向即细长型医疗器械100递送方向相互平行。为进一步节约安装空间，所述支板80上背向驱动电机50的一侧设有用于收纳读数头141的收容槽81。
工作时，所述驱动电机50启动，由于驱动电机50通过内螺纹与丝杆40上的外螺纹啮合，在丝杆40上的外螺纹的作用下，丝杆40推动驱动电机50沿丝杆40运动，进而带动连接板30沿递送方向线性滑动，以调整连接板30上的驱动装置60的位置，进行驱动装置60的初始化，再根据操作需求，将所述细长型医疗器械100装设于驱动装置60上，不同的驱动装置60之间与对应的驱动电机50相互配合，完成对多个细长型医疗器械100执行转动和/或递送操作。所述连接板30在滑动过程中，与该连接板30间接配合安装的读数头141随该连接板30同步移动，读数头141读取光栅尺142的数值，以判断驱动装置60的位置。
综上所述，本发明分级控制式介入手术机器人装置通过在每一连接板30上设置分控板模组90，分控板模组90用于对一并安装在该连接板30上的驱动装置60及驱动电机50的控制，主控制板91与分控板模组90只需要具有少量导线的第一导线组即可以实现信号传输及控制，可以有效减少主控制板91与驱动装置60之间的走线数量，而且分控板模组90、驱动装置60、驱动电机50直接或间接安装在同一连接板30上，用于连接分控板模组90与驱动装置60的导线、连接分控板模组90与驱动电机50的导线可以随连接板30同步移动，不受影响，提高驱动装置60在递送方向位移时的灵活性，实用性强。
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)
1.一种分级控制式介入手术机器人，其特征在于，包括底座、装设于底座上的导向装置、装设于导向装置上的若干连接板、对应装设于每一连接板上并带动连接板沿导向装置移动的若干驱动电机、对应装设于每一连接板上的若干驱动装置、若干分控板模组及主控制板，每一分控板模组通过第一导线组连接于主控制板上、通过第二导线组连接安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机，所述主控制板与分控板模组实现信号通信，通过分控板模组对安装在同一连接板上的驱动装置及驱动电机进行控制，所述连接板包括连接段、第一安装段及第二安装段，所述第一安装段、所述第二安装段分别垂直连接于所述连接段两侧并呈相互背离方向延伸，所述驱动电机、所述驱动装置分别装设于所述第一安装段、所述第二安装段上。
2.如权利要求1所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述底座上设有一竖立的隔板，所述第一导线组分别容纳于所述底座和隔板之间以及所述隔板上。
3.如权利要求2所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：还包括拖链，所述第一导线组分别整理于两组所述拖链内，所述底座和隔板之间以及所述隔板上分别容纳一组所述拖链。
4.如权利要求2所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述第一导线组位于所述隔板的一侧，所述导向装置、连接板及其对应驱动电机和分控板模组分布于所述隔板的另一相对侧。
5.如权利要求4所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述分级控制式介入手术机器人还包括对应装设于每一驱动电机的若干支板，每一分控板模组通过对应支板装设于连接板上。
6.如权利要求5所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述若干支板呈线性排布。
7.如权利要求5所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述分级控制式介入手术机器人还包括用于检测连接板移动距离的位移检测装置。
8.如权利要求7所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述位移检测装置包括对应装设于每一支板并连接相应分控板模组的若干读数头及沿所述导向装置布设的光栅尺。
9.如权利要求5所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：每一支板上设有用于收纳相应读数头的收容槽。
10.如权利要求1所述的分级控制式介入手术机器人，其特征在于：所述分级控制式介入手术机器人还包括罩设于底座上的外罩，所述外罩与底座围成一收纳导向装置、驱动电机和若干分控板模组的隔离空间，所述驱动装置设于隔离空间外部。
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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 | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518112 801-806, building 12, China Hisense innovation industry city, No. 12, Ganli Sixth Road, gankeng community, Jihua street, Longgang District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Aibo Hechuang Medical Robot Co.,Ltd. Address before: 518112 801-806, building 12, China Hisense innovation industry city, No. 12, Ganli Sixth Road, gankeng community, Jihua street, Longgang District, Shenzhen, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Aibo medical robot Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |