CN114831702A - 穿刺机器人及主手控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿刺机器人及主手控制器。该主手控制器包括：穿刺结构，包括把手壳体、可运动设置于所述把手壳体的穿刺执行机构以及设置于所述把手壳体底部的力反馈机构，所述力反馈机构与所述穿刺执行机构连接，用于将穿刺末端的进针阻力反馈至所述穿刺执行机构；以及调姿结构，设置于所述穿刺结构的底部，所述调姿结构能够可摆动安装所述把手壳体，用于调节穿刺末端的姿态通过穿刺执行机构与力反馈机构的配合能够真实模拟临床穿刺工况，使得医护人员感受到穿刺针进针时的阻力，让整个穿刺过程更加安全、高效，提高操作精度，进而提高穿刺成功率。

Description

穿刺机器人及主手控制器

技术领域

本发明涉及穿刺设备技术领域，特别是涉及一种穿刺机器人及主手控制器。

背景技术

在现代医学科学不断打破各科界限、互相依存共同探索等各种多元化模式的推动下，CT(计算机断层扫描)配合着临床各科实现了各种检查和治疗，并取得显著的医疗效果。CT引导下经皮穿刺就是目前临床应用较多的一项技术。它其实就是在CT扫描的精确引导下，将穿刺针准确穿入体内的病灶并获取病变组织的一项技术。

CT图像引导下的穿刺术是在CT成像(人体组织和穿刺针)的前提下，可以实时判断穿刺方向并及时做出调整，大大提高了手术成功率、降低手术风险，提高患者的康复速度和生活质量。但是，CT设备均采用X射线、γ射线等完成成像工作，在CT侧完成手术会让医生长期暴露在辐射环境中，对身体健康造成极大威胁。因此主从遥操作式穿刺手术应运而生。

主从遥操作式的机器人辅助穿刺手术模式作为比较前端的一种手术方式。通过远程操作控制图像引导穿刺机器人执行穿刺操作，可以有效的避免医生受到辐射照射。但是，主从遥操作式的机器人智能控制穿刺针以系统设定速度运动，无法模拟医生握针的穿刺过程，无法反馈穿刺力大小。若医生缺乏力觉感知会增加手术风险和不确定性，同时增加手术时间，降低手术效率，影响穿刺手术的成功率。

发明内容

基于此，有必要针对目前无法模拟医生握针的穿刺过程的问题，提供一种穿刺机器人及主手控制器。

一种主手控制器，包括：

穿刺结构，包括把手壳体、可运动设置于所述把手壳体的穿刺执行机构以及设置于所述把手壳体底部的力反馈机构，所述力反馈机构与所述穿刺执行机构连接，用于将穿刺末端的进针阻力反馈至所述穿刺执行机构；以及

调姿结构，设置于所述穿刺结构的底部，所述调姿结构能够可摆动安装所述把手壳体，用于调节穿刺末端的姿态。

在其中一个实施例中，所述主手控制器还包括主控单元，所述穿刺执行机构包括滑动组件、设置于所述滑动组件的穿刺使能组件以及所述把手壳体内的直线运动组件，所述滑动组件可滑动设置于所述把手壳体，并与所述直线运动组件连接，所述穿刺使能组件与所述主控单元电连接，能够将穿刺使能信号通过所述主控单元反馈至穿刺机器人。

在其中一个实施例中，所述滑动组件包括滑环以及与所述滑环连接的滑块，所述滑环套设于所述把手壳体的外侧。

在其中一个实施例中，所述直线运动组件包括第一滚轮、与所述第一滚轮间隔设置的第二滚轮以及连接所述第一滚轮与所述第二滚轮的连接绳，所述滑块与所述连接绳连接。

在其中一个实施例中，所述直线运动组件还包括第一限位件与第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位件分别设置于所述第一滚轮与所述第二滚轮处，用于限制所述滑环的运动行程。

在其中一个实施例中，所述穿刺使能组件包括使能按键，所述使能按键可按动设置于所述滑环，当使能按键在触发状态下，能够将穿刺使能信号通过所述主控单元反馈至穿刺机器人。

在其中一个实施例中，所述力反馈机构包括执行电机以及位置检测单元，所述第二滚轮分别连接所述执行电机与所述位置检测单元，所述位置检测单元用于将所述滑环的移动量转化为转动变量并反馈至所述穿刺末端，所述执行电机用于将所述穿刺末端反馈的穿刺力转化为扭矩施加至所述连接绳。

在其中一个实施例中，所述力反馈机构还包括两个联轴器，所述执行电机通过一个所述联轴器与所述第二滚轮连接，所述位置检测单元通过另一所述联轴器与所述第二滚轮连接。

在其中一个实施例中，所述调姿结构包括调姿壳体、设置于所述调姿壳体中的支撑机构以及多个调姿触动开关，所述把手壳体的一端可转动安装于所述支撑机构中，多个所述调姿触动开关沿所述把手壳体的周侧设置，用于检测所述把手壳体的倾角，并反馈给穿刺末端。

在其中一个实施例中，所述把手壳体包括安装座以及设置于所述安装座的把手外壳，所述安装座可转动设置于所述调姿壳体中，所述把手外壳伸出所述调姿壳体。

在其中一个实施例中，所述支撑机构包括支撑架以及多个支撑弹性件，所述支撑架具有安装所述安装座的安装空间，所述安装座位于所述安装空间，多个所述支撑弹性件围设于所述安装座的周侧，并连接所述支撑架与所述安装座。

在其中一个实施例中，所述调姿结构还包括锁定机构，所述锁定机构设置于所述调姿壳体，用于锁定或解锁所述把手壳体；

所述锁定机构解锁时，所述把手壳体能够相对于所述调姿壳体转动。

在其中一个实施例中，所述锁定机构包括多个电磁铁以及对应所述电磁铁连接的状态检测单元，所述电磁铁设置于所述支撑架，并围设于所述安装座的周侧，所述电磁铁断电时的伸出轴能够与所述安装座抵接，以限制所述安装座的转动，所述状态检测单元用于检测所述电磁铁的工作状态；

所述锁定机构还包括调姿开关，所述调姿开关设置于所述调姿壳体，所述调姿开关与所述电磁铁电连接，所述调姿开关能够控制所述电磁铁通断电。

一种穿刺机器人，包括机器人主机、穿刺末端以及如上述任一技术特征所述的主手控制器；

所述穿刺末端承载穿刺针并设置于所述机器人主机，所述主手控制器与所述穿刺末端电连接，用于控制所述穿刺末端带动所述穿刺针执行穿刺操作。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的穿刺机器人及主手控制器，穿刺时穿刺执行机构向穿刺机器人的机器人主机发出穿刺信号，穿刺末端准备执行进针操作，随后，穿刺执行机构能输出直线运动控制穿刺末端进针，穿刺过程中，穿刺末端的进针阻力会反馈至力反馈机构上，通过力反馈机构将扭矩施加在穿刺执行机构上，使得医护人员操作穿刺执行机构时能够感受到穿刺针的进针阻力，而且，穿刺结构还能通过把手壳体相对于调姿组件转动，以反馈至机器人主机，调节穿刺针的姿态，使得穿刺针能够对准目标穿刺靶点。通过穿刺执行机构与力反馈机构的配合能够真实模拟临床穿刺工况，有效的解决目前无法模拟医生握针的穿刺过程的问题，使得医护人员感受到穿刺针进针时的阻力，让整个穿刺过程更加安全、高效，提高操作精度，进而提高穿刺成功率。

附图说明

图1为本发明一实施例的主手控制器的立体图；

图2为图1所示的主手控制器中穿刺结构的示意图；

图3为图2所示的穿刺结构的从中间剖开后两部分的示意图；

图4为图1所示的穿刺结构中穿刺使能组件的示意图；

图5为图1所示的主手控制器的剖视图；

图6为图5所示的主手控制器中调姿结构的俯视图；

图7为图5所示的主手控制器中调姿结构的仰视图。

其中：100、主手控制器；110、穿刺结构；111、把手壳体；1111、把手外壳；11111、第一壳体；11112、第二壳体；1112、安装座；112、穿刺执行机构；1121、滑动组件；11211、滑环；11212、滑块；1122、直线运动组件；11221、第一滚轮；11222、第二滚轮；11223、连接绳；11224、第一限位件；11225、第二限位件；11226、张紧弹簧；1123、穿刺使能组件；11231、使能按键；11232、穿刺触发开关；11233、接触导线；11234、穿刺复位件；113、力反馈机构；1131、执行电机；1132、位置检测单元；1133、联轴器；1134、电机控制单元；114、复位按键；120、调姿结构；121、调姿壳体；122、支撑机构；1221、支撑架；1222、支撑弹性件；123、调姿触动开关；124、锁定机构；1241、电磁铁；1242、状态检测单元；1243、调姿开关；130、整机开关；140、急停开关。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1和图5，本发明提供一种主手控制器100。该主手控制器100应用于穿刺机器人中，该主手控制器100可以对穿刺机器人的穿刺末端进行远程控制，使得穿刺末端承承载穿刺针能够刺入患者体内的目标穿刺靶点。而且，该穿刺机器人可以配合CT等成像设备中使用，这样可以实现基于实时成像引导的远程穿刺操作，避免成像设备的辐射对医护人员的身体健康造成影响。

目前的主动遥操作式机器人在实际使用时，能够控制穿刺末端带动穿刺针执行穿刺操作，同时能够避免医护人员受到辐射照射。但是，目前的主动遥操作式机器人控制穿刺针运动时无法模拟医护人员握针的穿刺过程，无法反馈穿刺力大小，影响穿刺操作的安全性。

为此，本发明提供了一种新型的主手控制器100，该主手控制器100能够实现穿刺末端的远程控制，同时，该主手控制器100还能实模拟临床穿刺工况，使得医护人员感受到穿刺针进针时的阻力，让整个穿刺过程更加安全、高效，提高操作精度，进而提高穿刺成功率。以下详细介绍主手控制器100的具体结构。

参见图1至图5，在一实施例中，主手控制器100包括穿刺结构110以及调姿结构120。穿刺结构110包括把手壳体111、可运动设置于把手壳体111的穿刺执行机构112以及设置于把手壳体111底部的力反馈机构113，力反馈机构113与穿刺执行机构112连接，用于将穿刺末端的进针阻力反馈至穿刺执行机构112。调姿结构120设置于穿刺结构110的底部，调姿结构120能够可摆动安装把手壳体111，用于调节穿刺末端的姿态。

穿刺结构110为主手控制器100控制穿刺针执行穿刺操作的主体结构。主手控制器100能够与穿刺机器人的机器人主机传输连接，这里的传输连接是指电连接或通信连接。穿刺结构110能够将穿刺信号反馈给机器人主机，使得机器人主机控制穿刺末端准备穿刺动作，然后，穿刺结构110运动时，穿刺结构110的运动能够实时反馈到机器人主机上，进而机器人主机能够根据穿刺结构110的运动控制穿刺末端带动穿刺针执行穿刺操作。

调姿结构120为主手控制器100调节穿刺针姿态的主要结构。穿刺结构110可转动设置在调姿结构120中。调节穿刺针姿态时，穿刺结构110能够相对于调姿结构120转动，进而调姿结构120能够检测到穿刺结构110的倾角信息，调姿结构120将倾角信息反馈给机器人主机后，机器人主机能够根据穿刺结构110的倾角信息调节穿刺末端的姿态，以达到调节穿刺针姿态的目的，使得穿刺针能够对准目标穿刺靶点，保证穿刺操作的准确性。

使用本发明的主手控制器100进行穿刺控制时，先根据目标穿刺靶点确定穿刺针在空间中的姿态，然后，主手控制器100控制穿刺结构110相对于调姿结构120转动预设角度，随后调姿结构120将倾角信息反馈给机器人主机，机器人主机根据倾角信息调节穿刺末端上穿刺针的姿态，使得穿刺针能够对准目标穿刺靶点。然后，穿刺结构110工作，穿刺结构110运动并反馈至机器人主机上，通过机器人主机控制穿刺针带动穿刺末端执行穿刺操作。

可选地，主手控制器100还包括主控单元，主控单元与穿刺结构110以及调姿结构120电连接。主控单元能够接收穿刺结构110以及调姿结构120反馈的各项信号，并根据接收的信号输出相应的控制信号，以满足不同场景的使用需求。

具体的，穿刺结构110包括把手壳体111、可运动设置于把手壳体111的穿刺执行机构112以及设置于把手壳体111底部的力反馈机构113，力反馈机构113与穿刺执行机构112连接，用于将穿刺末端的进针阻力反馈至穿刺执行机构112。把手壳体111底部可转动安装在调姿结构120中，把手壳体111的剩余部分露出调姿结构120，医护人员通过对把手壳体111的操作实现穿刺针的穿刺以及调姿。

穿刺执行机构112部分位于把手壳体111中，部分露出把手壳体111，穿刺执行机构112能够相对于把手壳体111运动，进而实现穿刺针穿刺的控制。可以理解的，穿刺执行机构112能够输出直线运动，该直线运动被反馈至机器人主机后，机器人主机能够将根据穿刺执行机构112输出的直线运动的距离控制穿刺针执行穿刺操作，使得穿刺在能够顺利刺入目标穿刺靶点。

而且，穿刺执行机构112的底部连接力反馈机构113，力反馈机构113通过主控单元与机器人主机传输连接。穿刺执行机构112输出的直线运动通过力反馈机构113转换为转动变量，并通过主控单元反馈给机器人主机，机器人主机将转动变化转化为直线位移，机器人主机根据该直线位移控制穿刺末端运动，使得穿刺末端带动穿刺针执行穿刺操作，以准确刺入目标穿刺靶点。穿刺操作完成后，主手控制器100按照进针过程的反向运动，实现穿刺针退出患者体内，其原理与进针过程实质相同，在此不一一赘述。

可以理解的，穿刺针运动的直线位移与穿刺执行机构112输出的直线运动的距离存在比例映射关系，比如1:1等。这样医护人员操作穿刺执行机构112输出预设距离时可以控制穿刺针运动预设距离，以真实模拟医护人员握针穿刺的临床穿刺工况，提升医护人员的操作体验，进一步提高穿刺成功率。

另外，穿刺针刺入患者体内时，人体组织会对穿刺针产生反作用力即为穿刺的阻力，该阻力通过穿刺末端的传感器检测，并反馈至主控单元。主控单元控制力反馈机构113根据穿刺末端反馈的阻力对穿刺执行机构112施加作用力，使得穿刺执行机构112输出直线运动时能够感受到穿刺针穿刺时的阻力，实现穿刺力的反馈功能。这样，医护人员在使用主手控制器100远程控制穿刺针执行穿刺操作时，通过力反馈机构113为医护人员提供实时的力觉反馈，让医护人员能够感受到穿刺针进针的阻力，让操作过程更加安全高效。

可选地，主手控制器100还包括通信单元，通信单元与主控单元电连接，用于建立主控单元与机器人主机的传输连接，实现主控单元与机器人主机的信息交互。也就是说，主控单元与机器人主机之间的信息交互通过通信单元实现，为了简便描述，在后文省略主控单元通过通信单元与机器人主机传输，直接描述为主控单元与机器人主机信息交互。可选地，通信单元包括但不限于以太网、串口、无线、CAN总线、Ether CAT总线等等。本实施例中，通信单元通过以太网实现信息交互。

上述实施例的主手控制器100，通过穿刺执行机构112与力反馈机构113的配合能够真实模拟临床穿刺工况，有效的解决目前无法模拟医生握针的穿刺过程，使得医护人员感受到穿刺针进针时的阻力，让整个穿刺过程更加安全、高效，提高操作精度，进而提高穿刺成功率。

参见图1至图5，在一实施例中，穿刺执行机构112包括滑动组件1121、设置于滑动组件1121的穿刺使能组件1123以及与把手壳体111内的直线运动组件1122，滑动组件1121可滑动设置于把手壳体111，并与直线运动组件1122连接，穿刺使能组件1123与主控单元电连接，能够将穿刺信号通过主控单元反馈至穿刺末端，并能够使滑动组件1121带动直线运动组件1122运动。

滑动组件1121部分设置于把手壳体111内，部分设置于把手壳体111外。滑动组件1121在把手壳体111的内部与直线运动组件1122连接，穿刺使能组件1123设置在滑动组件1121上。直线运动组件1122与力反馈机构113连接。滑动组件1121沿把手外壳1111做直线运动时，能够带动直线运动组件1122运动，使得直线运动组件1122输出直线运动，力反馈机构113能够将滑动组件1121的直线运动转换为转动变量，并通过主控单元反馈至机器人主机，进而实现穿刺针的穿刺控制。

同时，穿刺针进针时将阻力通过主控单元反馈至力反馈机构113上，通过力反馈机构113施加反作用力作用在直线运动组件1122上，使得滑动组件1121带动直线运动组件1122的运动存在阻力，这样，医护人员操作滑动组件1121时，能够感受到穿刺针的进针阻力。

穿刺使能组件1123实现滑动组件1121的触发信号的功能在把手壳体111上的锁定与解锁。穿刺使能组件1123与主控单元电连接。穿刺使能组件1123锁定与解锁滑动组件1121的触发信号能够反馈至主控单元上，进而由主控单元将穿刺使能组件1123的状态反馈至机器人主机，以使机器人主机控制穿刺末端执行相应操作。

穿刺使能组件1123锁定滑动组件1121的触发信号的功能，穿刺使能组件1123能够将未准备好穿刺的信号反馈给主控单元。这样主控单元不会控制穿刺末端动作。当准备进行穿刺操作时，医护人员操作穿刺使能组件1123，使得穿刺使能组件1123解锁滑动组件1121的触发信号的功能，此时，穿刺使能组件1123能够将准备好穿刺的穿刺使能信号反馈给主控单元，进而主控单元将穿刺使能信号反馈给机器人主机，机器人主机控制穿刺末端准备执行穿刺操作。然后，滑动组件1121带动穿刺使能组件1123以及直线运动组件1122运动，执行穿刺操作。穿刺操作完成后，滑动组件1121沿相反方向运动，使得穿刺针退出患者体内。

在一实施例中，把手壳体111包括安装座1112以及设置于安装座1112的把手外壳1111，安装座1112可转动设置于调姿结构120的调姿壳体121中，把手外壳1111伸出调姿壳体121。安装座1112设置在把手外壳1111的底部，通过安装座1112实现把手外壳1111与调姿结构120之间的可转动连接。当需要调节穿刺针的姿态时，把手外壳1111通过安装座1112相对于调姿壳体121转动，实现穿刺针角度的调节。

而且，把手外壳1111起防护作用，直线运动组件1122以及部分的滑动组件1121、穿刺使能组件1123设置在把手外壳1111中，避免外露，便于操作使用。可选地，把手壳体111包括第一壳体11111与第二壳体11112，第一壳体11111与第二壳体11112对合安装围设成腔体，直线运动组件1122设置于腔体中。

在一实施例中，滑动组件1121包括滑环11211以及与滑环11211连接的滑块11212，滑环11211套设于把手壳体111的外侧。直线运动组件1122包括第一滚轮11221、与第一滚轮11221间隔设置的第二滚轮11222以及连接第一滚轮11221与第二滚轮11222的连接绳11223，滑块11212与连接绳11223连接。

第一滚轮11221设置在把手外壳1111的端部，第二滚轮11222设置在安装座1112中，连接绳11223环绕第一滚轮11221与第二滚轮11222设置。连接绳11223运动时能够带动第一滚轮11221与第二滚轮11222转动。可选地，连接绳11223为钢丝绳。这样可以避免连接绳11223发生松弛。当然，在本发明的其他实施方式中，直线运动组件1122还可以为链轮、带传动等结构。

滑环11211套设在把手外壳1111的外侧，滑环11211可沿把手外壳1111滑动。滑块11212位于把手外壳1111的内部，并与滑块11212连接，滑块11212还固定在连接绳11223上。可选地，滑块11212与连接绳11223通过螺钉压板等部件固定连接。滑环11211沿把手外壳1111滑动时，滑环11211能够通过滑块11212带动连接绳移动，使得连接绳带动第一滚轮11221与第二滚轮11222转动。可以理解的，连接绳11223的截面形状原则上不受限制，可以为圆形、多边形椭圆形等等。示例性地，连接绳11223的截面形状为圆形或呈带状等等。

第二滚轮11222上连接力反馈机构113，第二滚轮11222转动时，力反馈机构113能够将滑环11211沿把手外壳1111的直线运动的距离转换为转动变量，并通过主控单元反馈至机器人主机，以控制穿刺针进行穿刺。同时，穿刺针穿刺过程中的阻力也会反馈至主控单元，主控单元根据阻力大小控制力反馈机构113运动，使得力反馈机构113输出扭矩作用于第二滚轮11222。滑环11211通过滑块11212带动连接绳11223运动时，第二滚轮11222受到的扭矩会对连接绳11223的运动施加反作用力。这样，医护人员操作滑环11211滑动时能够感受到力反馈机构113施加扭矩产生的阻力，即为穿刺针的进针阻力，以真实模拟握针穿刺的工况。

在一实施例中，直线运动组件1122还包括张紧弹簧，张紧弹簧设置于连接绳11223，用于使连接绳11223保持张紧状态，便于滑块11212通过带动连接绳11223带动第一滚轮11221与第二滚轮11222转动，保证滑环11211的直线运动的距离能够准确的转化为穿刺针的直线位移，使得穿刺针能够准确的刺入目标穿刺靶点。

在一实施例中，直线运动组件1122还包括第一限位件11224与第二限位件11225，第一限位件11224与第二限位件11225分别设置于第一滚轮11221与第二滚轮11222处，用于限制滑环11211的运动行程。第一限位件11224与第二限位件11225位于第一滚轮11221与第二滚轮11222之间，并且，第一限位件11224靠近第一滚轮11221设置，第二限位件11225靠近第二滚轮11222设置。可选地，第一限位件11224与第二限位件11225为限位开关。第一限位件11224与第二限位件11225为机械运动限制的极限点位置，确保在机械限位之前电气限位先工作。

第一限位件11224与第二限位件11225可以避免滑环11211超行程运行，保证穿刺针的运动轨迹准确，保证穿刺针的穿刺不超行程，避免意外事故发生。当滑环11211带动滑块11212运动至第二限位处时，第二限位件11225检测到滑环11211时，表明滑块11212运动至极限位置，穿刺针停止进针，此时，穿刺针的端部位于目标穿刺靶点。当滑环11211带动滑块11212至第一限位件11224处，第一限位件11224检测到滑块11212时，表明滑环11211运动至极限位置，此时，穿刺针完成退针操作。

可选地，第一限位件11224以及第二限位件11225与主控单元电连接。第一限位件11224与第二限位件11225自动识别滑块11212的极限位置，并反馈给主控单元。当滑块11212运动至任一极限位置时，主控单元能够控制执行电机1131运动，限制滑环11211的继续运动。

参见图2和图4，在一实施例中，穿刺使能组件1123包括使能按键11231。使能按键11231可按动设置于滑环11211，当使能按键11231在触发状态时，能够将穿刺使能信号通过主控单元反馈至穿刺机器人。在一实施例中，穿刺使能组件1123还包括穿刺触发开关11232以及接触导线11233，穿刺触发开关11232可转动设置于把手壳体111，穿刺触发开关11232的一端与使能按键11231连接，穿刺触发开关11232的另一端能够接触或脱离接触导线11233，穿刺触发开关11232脱离接触导线11233时能够向穿刺末端发送穿刺信号。

使能按键11231为穿刺结构110发射穿刺准备工作的按键。滑环11211上开设安装孔，把手外壳1111上开设沿滑动方向的滑槽，使能按键11231安装于滑环11211的安装孔中，使能按键11231的按动部分露出滑环11211，便于医护人员按动。穿刺触发开关11232可转动设置在把手外壳1111中，穿刺触发开关11232的一端伸入把手外壳1111的滑槽中，与使能按键11231接触。穿刺触发开关11232的另一端能够接触或脱离接触导线11233。

医护人员按压使能按键11231时，使能按键11231会按动穿刺触发开关11232的一端，使得穿刺触发开关11232转动，穿刺触发开关11232转动时，能够使穿刺触发开关11232的另一端脱离接触导线11233。医护人员松开使能按键11231时，使能按键11231的按动部分会露出滑环11211，进而穿刺触发开关11232的一端也随使能按键11231运动，以使穿刺触发开关11232的另一端与接触导线11233接触。

接触导线11233与主控单元电连接，穿刺触发开关11232与接触导线11233接触时，接触导线11233不向主控单元发送穿刺使能信号，进而主控单元不向机器人主机发送穿刺使能信号，表明未准备好穿刺操作。当按动使能按键11231时，使能按键11231带动触发开关脱离接触导线11233，接触导线11233通过主控单元向机器人主机发送穿刺使能信号，机器人主机驱动穿刺末端运动，使得穿刺末端带动穿刺针准备执行进针动作。

可以理解的，穿刺使能组件1123在初始位置时，穿刺触发开关11232始终与接触导线11233接触。只有按压使能按键11231才能使穿刺触发开关11232脱离接触导线11233。也就是说，穿刺使能组件1123为常闭式开关原理。这样穿刺结构110才能发出穿刺使能信号，穿刺末端才能工作，保证操作的安全性。

可选地，穿刺触发开关11232通过固定轴安装于把手外壳1111中，穿刺触发开关11232能够绕固定轴转动。可选地，穿刺触发开关11232为金属转动件，是一个导体。接触导线11233为两根金属杆。正常状态下，穿刺触发开关11232与接触导线11233连在一起，电路导通。当按下使能按键11231，穿刺触发开关11232与接触导线11233相分离，电路断开。

可选地，在把手外壳1111中设置导轨，导轨与滑块11212配合，用于对滑块11212的运动进行导向，使得滑块11212的运动轨迹准确，进而保证滑环11211的运动轨迹准确。而且，在穿刺动作的时候，因穿刺针的移动距离较长，通过滑环11211与导轨的配合形式能够保证滑环11211准确运动，保证手操部分的舒适性。同时，因在操作滑环11211的基础上还需要配合使能按键11231触发穿刺使能信号，而把手外壳1111的尺寸较小，通过按压的方式触发使能按键11231能够穿刺结构整体结构紧凑，减小整体尺寸。

参见图2和图4，在一实施例中，穿刺使能组件1123还包括穿刺复位件11234，穿刺复位件11234设置在穿刺触发开关11232与把手外壳1111内部的支撑部件上，穿刺复位件11234用于使使能按键11231自动复位。按压使能按键11231时，使能按键11231克服穿刺复位件11234的弹性力带动穿刺触发开关11232运动，使得穿刺触发开关11232脱离接触导线11233，随后滑环11211能够沿把手外壳1111移动。当滑环11211移动到位后，松开使能按键11231，穿刺复位件11234能够带动穿刺触发开关11232以及使能按键11231自动复位。可选地，穿刺复位件11234为弹簧。

参见图2和图3，在一实施例中，力反馈机构113包括执行电机1131以及位置检测单元1132，第二滚轮11222分别连接执行电机1131与位置检测单元1132，位置检测单元1132用于将滑环11211的移动量转化为转动变量并反馈至穿刺末端，执行电机1131用于将穿刺末端反馈的穿刺力转化为扭矩施加至连接绳11223。

第二滚轮11222的一个轴端连接执行电机1131，第二滚轮11222的另一个轴端连接位置检测单元1132。通过位置检测单元1132检测当前滑块11212的位置状态，识别滑块11212的运动行程，并通过主控单元反馈至机器人主机。示例性地，位置检测单元1132为电位计，通过电位计识别滑块11212的运动行程。在本发明的其他实施方式中，位置检测单元1132还可为传感器等部件，其工作原理与电位计的工作原理实质相同，在此不一一赘述。

位置检测单元1132为电位计时，电位计能够检测滑环11211的直线运动的位移，并将滑环11211的移动量转化为转动变量。电位计与主控单元电连接，通过主控单元将电位计的转动变量反馈至机器人主机，机器人主机将转动变量转化为穿刺针穿刺时的直线位移，进而机器人主机控制穿刺末端带动穿刺针移动上述直线位移，使得穿刺针刺入目标穿刺靶点。

主控单元与执行电机1131电连接。穿刺针执行穿刺过程中，穿刺针与人体组织接触时的阻力可以通过穿刺末端的传感器检测，传感器将进针时的阻力反馈至机器人主机，进而机器人主机将阻力反馈至主控单元，主控单元控制执行电机1131施加一定的电流产生扭矩作用在第二滚轮11222上，进而第二滚轮11222将阻力作用到连接绳11223上。该扭矩产生的阻力与穿刺针的实际进针的阻力相一致。连接绳11223上的阻力通过滑环11211作用到医护人员手上，医生移动滑环11211时会感到阻力，实现穿刺力的反馈功能。

值得说明的是，当按下使能按键11231后，表明设备即将准备穿刺动作。当医护人员往下推动滑环11211时，因执行电机1131的作用，滑环11211将会受到阻力，这个阻力由执行电机1131输出阻力和设备系统阻力叠加形成。通常设备系统阻力小，可以忽略不计，这样医护人员体验到的力就取决于执行电机1131的阻力。穿刺机器人在穿刺过程中现场阻力的数据通过机器人主机反馈到主控单元，主控单元调节执行电机1131的电流大小，再将阻力最终传递到滑环11211上面，最终握住滑环11211的手部会体验到一个穿刺受伤的力反馈。

参见图1至图3，在一实施例中，穿刺结构110还包括复位按键114，复位按键114设置在调姿结构的调姿壳体121上，复位按键114与主控单元电连接，并通过主控单元电连接至执行电机1131。当穿刺操作执行完成后，操作复位按键114，复位按键114通过主控单元控制执行电机1131运动，使得执行电机1131通过第二滚轮11222以及连接绳11223带动滑块11212以及为滑环11211复位，实现穿刺针退出患者体内。当然，在本发明的其他实施方式中，也可通过滑环11211沿把手外壳1111的反向运动实现穿刺针的退针操作。

在一实施例中，力反馈机构113还包括两个联轴器1133，其中一个联轴器1133连接执行电机1131与第二滚轮11222，另一个联轴器1133连接位置检测单元1132与第二滚轮11222。通过联轴器1133连接第二滚轮11222与执行电机1131后，使得第二滚轮11222与执行电机1131之间不存在传动环节，保证了传动效率，降低了摩擦阻力，提高了穿刺力反馈的保真性。

在一实施例中，力反馈机构113还包括电机控制单元1134，电机控制单元1134电连接主控单元与执行电机1131。电机控制单元1134能够控制执行电机1131运动，以实现稳定的准确的反馈进针的阻力信息。电机控制单元1134包含电机驱动部分和电机运动反馈部分，电机驱动部分控制执行电机1131运动即力矩输出模式，电机运动反馈部分包括但不限于编码器反馈的位置和速度信息、电流检测单元检测的执行电机1131控制的实时电流，以便于对执行电机1131控制。电机运动反馈部分用于将接收到的穿刺末端力信号转化为电机驱动部分的输入信号，使得电机驱动部分驱动执行电机。可选地，电机控制单元1134为电机驱动器。

主手控制器100控制穿刺针进针时，医护人员按压使能按键11231，使能按键11231带动穿刺触发开关11232脱离接触导线11233，接触导线11233通过主控单元向机器人主机发送穿刺使能信号，进而机器人主机控制穿刺末端带动穿刺针准备执行穿刺操作。此时，医护人员沿把手外壳1111移动滑环11211，使得滑环11211从第一滚轮11221的方向向第二滚轮11222的方向运动。滑环11211运动过程中，滑环11211通过滑块11212带动连接绳11223运动，进而连接绳11223带动第一滚轮11221与第二滚轮11222转动。

第二滚轮11222转动时，第二滚轮11222上的位置检测单元1132能够检测滑环11211的直线运动的移动量，并将移动量转化为转动变量，并通过主控单元传递给机器人主机，机器人主机将转动变量转化为穿刺针穿刺时的直线位移。机器人主机根据穿刺针的直线位移控制穿刺末端运动，使穿刺末端执行穿刺操作，最终使穿刺针刺入目标穿刺靶点。

穿刺针刺入患者体内的同时，穿刺末端的传感器能够检测到穿刺针与人体组织相互作用产生的作用力，即为穿刺针的进针的阻力。传感器将进针的阻力通过机器主机经主控单元反馈至电机控制单元1134，通过电机控制单元1134控制执行电机1131施加一定电流产生扭矩作用在第二滚轮11222上，进而第二滚轮11222的扭矩能够将阻力作用到连接绳11223上，并通过连接绳11223传递到滑环11211进而作用到医护人员的手上，医护人员能够感受到移动阻力，实现穿刺力反馈功能。

穿刺结构110通过上述方式控制穿刺针实现进针操作，直到穿刺针的端部运动至目标穿刺靶点后，穿刺结构110停止工作，此时，穿刺针可以对目标穿刺靶点进行检查或治疗等工作。当穿刺操作完成后，可以按照滑环11211的反向运动实现穿刺针退出患者体内，也可以通过复位按键114实现滑环11211的自动复位，实现穿刺针的自动退出。

参见图1、图5至图7，在一实施例中，调姿结构120包括调姿壳体121、设置于调姿壳体121中的支撑机构122以及多个调姿触动开关123，把手壳体111的一端可转动安装于支撑机构122中，多个调姿触动开关123沿把手壳体111的周侧设置，用于检测把手壳体111的倾角，并反馈给穿刺末端。

调姿壳体121为调姿结构120的外壳，用于安装调姿结构120的各个零部件。把手壳体111的安装座1112可转动安装在调姿壳体121中，把手壳体111的把手外壳1111在调姿壳体121中与安装座1112连接。可选地，调姿壳体121设置有球铰，安装座1112设置于球铰，把手外壳1111带动安装座1112通过球铰相对于调姿壳体121转动，实现穿刺结构110角度的调节，进而实现穿刺针空间姿态的调节，使得穿刺针能够对准目标穿刺靶点。

支撑机构122设置在调姿壳体121中，用于对把手壳体111进行支撑。把手壳体111的安装座1112可转动设置在支撑机构122上。当未对把手壳体111转动时，支撑机构122能够支撑把手壳体111，避免把手壳体111倾斜而影响穿刺针的空间姿态。

多个调姿触动开关123可以分别检测把手壳体111的倾角。多个调姿触动开关123设置在支撑机构122上，并围设于把手壳体111的周侧。当把手壳体111朝向某一方向倾斜时，对应于该方向的调姿触动开关123能够检测到把手壳体111的倾斜，进而检测把手壳体111的倾斜角度。调姿触动开关123与主控单元电连接，调姿触动开关123通过主控单元将把手壳体111的倾斜角度反馈给机器人主机，机器人主机根据倾斜角度控制穿刺末端运动，以调节穿刺末端上穿刺针的空间姿态，使得穿刺针能够对准目标穿刺靶点。

当把手壳体111倾斜时并未对应任何一个调姿触动开关123，而是对应两个调姿触动开关123之间的位置，此时，两个调姿触动开关123共同检测把手壳体111的倾斜角度。通过两个调姿触动开关123共同检测把手壳体111的倾斜角度与一个触动开关检测的原理实质相同，在此不一一赘述。

示例性地，调姿触动开关123的数量为四个，支撑结构上具有安装调姿触动开关123的避位空间，四个调姿触动开关123均匀分布于把手壳体111的周侧。本实施例中，把手壳体111通过四个调姿触动开关123实现穿刺针的空间姿态调节。也就是说，把手壳体111朝向任一调姿触动开关123运动时，通过该方向的调姿触动开关123实现调节，当还需要向其他方向运动时，把手壳体111再朝向其他的调姿触动开关123运动。

在一实施例中，调姿壳体121包括承载底座以及罩设于承载底座的调姿外壳。调姿外壳与调姿底座围设成空腔，支撑机构122以及调姿触动开关123设置于该空腔中。

在一实施例中，支撑机构122包括支撑架1221以及多个支撑弹性件1222，支撑架1221具有安装安装座1112的安装空间，安装座1112位于安装空间，多个支撑弹性件1222围设于安装座1112的周侧，并连接支撑架1221与安装座1112。

支撑架1221设置在调姿壳体121的承载底座上，支撑架1221的中部区域具有安装空间，安装座1112通过球铰可转动安装在支撑架1221的安装空间中。也就是说，通过支撑架1221建立调姿结构120与穿刺结构110的运动关系，使得穿刺结构110能够相对于把手结构运动。并且，安装空间的内壁与安装座1112之间存在一定的空间，便于把手壳体111转动，避免把手壳体111与支撑架1221之间发生干涉。

支撑弹性件1222弹性连接安装座1112与支撑架1221，通过支撑弹性件1222支撑安装座1112，限制把手壳体111在无外力作用下的自动转动。多个支撑弹性件1222围设在安装座1112的周侧，保证把手壳体111保持平衡状态。示例性地，支撑弹性件1222的数量为四个，四个支撑弹性件1222在安装座1112的周侧均匀分布。可选地，支撑弹性件1222为弹簧。

执行调姿动作时，医护人员滑环11211或者把手外壳1111的其他位置，然后摆动把手壳体111。当安装座1112触发周侧的任一调姿触动开关123时，把手壳体111沿执行电机1131的轴向方向(层内)以及与之垂直方向(层间)摆动。当把手壳体111与周向的四个调姿触动开关123中的人一个接触并触发时，将会驱动穿刺末端沿该方向调整穿刺针的姿态。

四个调姿触动开关123中的两个沿执行电机1131的轴向方向设置，另外两个沿垂直于执行电机1131的轴向方向设置。也就是说，其中两个调姿触动开关123沿执行电机1131的轴向方向设置为层内正负方向，另外两个调姿触动开关123沿执行电机1131的轴向方向的垂直方向设置为层间正负方向。这样，把手壳体111转动时能够驱动穿刺针沿层内正负方向、层间正负方向中的任意方向转动，以调整穿刺针的空间姿态。

具体的，调姿触动开关123会将把手壳体111的倾斜角度通过主控单元反馈给机器人主机，通过机器人主机驱动穿刺末端沿把手壳体111倾斜角度的方向转动，以调整穿刺针的空间姿态。通过把手壳体111不断触发四个调姿触动开关123调整穿刺针的空间姿态，使得穿刺针的进针方向与目标穿刺靶点重合，然后再执行穿刺动作，即可完成穿刺手术。

在一实施例中，调姿结构120还包括锁定机构124，锁定机构124设置于调姿壳体121，用于锁定或解锁把手壳体111。锁定机构124解锁时，把手壳体111能够相对于调姿壳体121转动。锁定机构124能够实现安装座1112的锁定与解锁。锁定机构124设置在调姿壳体121的内部，锁定机构124能够与安装座1112接触或分离。

当锁定机构124锁定安装座1112时，锁定机构124能够与安装座1112接触，安装座1112无法相对于支撑架1221转动，此时，把手壳体111无法转动，进而无法调整穿刺针的空间姿态。当需要调整穿刺针的空间姿态时，锁定机构124解锁安装座1112，使得锁定机构124与安装座1112相分离。此时，安装座1112能够相对于支撑架1221转动。转动时，把手壳体111克服支撑弹性件1222的弹性力倾斜，以调整穿刺针的空间姿态。

当穿刺针对准目标穿刺靶点时，锁定机构124锁定安装座1112，使得穿刺针的空间姿态不在发生变化，避免把手外壳1111相对于支撑架1221转动而影响穿刺针的空间姿态。然后，穿刺结构110控制穿刺针自行进针操作。

在一实施例中，锁定机构124包括多个电磁铁1241以及对应电磁铁1241连接的状态检测单元1242，电磁铁1241设置于支撑架1221，并围设于安装座1112的周侧，电磁铁1241断电时的伸出轴能够与安装座1112抵接，以限制安装座1112的转动，状态检测单元1242用于检测电磁铁1241的工作状态。

电磁铁1241具有伸出轴。当电磁铁1241断电时，电磁铁1241的伸出轴保持伸出状态，能够与安装座1112接触，限制安装座1112朝向伸出轴的方向转动。当电磁铁1241通电时，电磁铁1241的伸出轴缩回，伸出轴的端部脱离安装座1112，此时安装座1112朝向伸出轴方向的束缚被解除，安装座1112能够朝向伸出轴所在的方向运动。

电磁铁1241的数量为多个，多个电磁铁1241沿安装座1112的周向均匀分布，通过多个电磁铁1241对安装座1112进行锁定，保证安装座1112锁定可靠。示例性地，电磁铁1241的数量为四个，四个电磁铁1241均匀分布在安装座1112的周侧。当四个电磁铁1241伸出时即可实现安装座1112的锁定。可选地，电磁铁1241通过螺纹等部件固定在支撑架1221。支撑弹性件1222在电磁铁1241的缩回状态下能够保持把手壳体111处于竖直状态并为调姿时提供移动的回复力。

状态检测单元1242能够实时检测电磁铁1241的工作状态，并反馈给主控单元。通过状态检测单元1242能够检测电磁铁1241是否正常工作，提高整机的安全性。当电磁铁1241断电时，状态检测单元1242检测到电磁铁1241锁定安装座1112，此时，状态检测单元1242反馈安装座1112被锁定的信号至主控单元，表明把手壳体111无法转动。当点电磁铁1241通电时，状态检测单元1242检测到电磁铁1241解锁安装座1112，此时，状态检测单元1242反馈安装座1112解锁的信号至主控单元，表明把手壳体111能够转动。可选地，状态检测单元1242为光电开关，或者其他能够实现电磁铁1241状态检测的部件。

在一实施例中，锁定机构124还包括调姿开关1243，调姿开关1243设置于调姿壳体121，调姿开关1243与电磁铁1241电连接，调姿开关1243能够控制电磁铁1241通断电。调姿开关1243与主控单元电连接，调姿开关1243位于调姿壳体121的上表面。

操作调姿开关1243时，调姿开关1243控制电磁铁1241通电，使得电磁铁1241的伸出轴脱离安装座1112，安装座1112被解锁，安装座1112可以安相对于支撑架转动。再次操作调姿开关1243时，调姿开关1243控制电磁铁1241断电，电磁铁1241的伸出轴弹簧的作用下伸出，以锁定安装座1112。通过电磁铁1241的通断电实现安装座1112的锁定与解锁控制。

在调姿动作执行之前，先通过调姿开关1243解锁电磁铁1241，控制电磁铁1241的伸出轴从穿刺结构110的安装座1112缩回，此时，安装座1112可以运动，实现穿刺针的空间姿态的调节。当伸出轴与安装座1112接触时，把手壳体111无法转动，以避免在执行穿刺动作时误触发调姿动作，而且，由于临床要求穿刺过程中把手壳体111不能转动，以保证穿刺过程稳定，保证穿刺效果。所以在执行穿刺动作之前要先执行调姿动作，待调姿动作执行完成后，再通过调姿开关1243将把手壳体111锁定，最厚执行穿刺动作。当然，调姿动作也可与穿刺动作轮流执行，只要保证调姿动作执行之前将电磁铁1241的伸出轴缩回，穿刺动作执行前电磁铁1241的伸出轴伸出即可。

在一实施例中，主手控制器100还包括急停开关140以及整机开关130，急停开关140与整机开关130分别电连接主控单元。急停开关140可以控制主手控制器100的急停，避免出现意外时无法停止操作。整机开关130用于实现主手控制器100的开关操作。

在一实施例中，主手控制器100还包括状态指示单元以及多个指示灯，多个指示灯包括但不限于把手转动指示灯以及滑块11212运动指示灯。状态指示单元用于控制各个指示灯的亮灭。

当把手转动指示灯处于闪烁状态时，主控单元即可接收触发的把手壳体111信号，否则屏蔽该信号。然后控制锁定把手壳体111的电磁铁1241解锁，电磁铁1241的状态可由其尾端的状态检测单元1242检测并上报给主控单元，把手壳体111的方向可由调姿触动开关123识别并上报给主控单元。当滑块11212运动指示灯处于闪烁状态时，主控单元即可接收触发的滑环11211运动信号，电机控制单元1134根据机器人主机下传的实时力信息输出等量的作用到人手的阻力，实现力的反馈。

本发明的主手控制器100使用时，先通过调姿结构120调节穿刺针的空间姿态，然后锁定调姿结构120，再通过穿刺结构110控制穿刺针执行进针操作。穿刺操作完成后，穿刺结构110控制穿刺针执行退针操作。值得说明的是，调姿结构120调节穿刺针的空间姿态的过程以及穿刺结构110控制穿刺针的穿刺过程已经在上文分别提及，在此不一一赘述。

上述的主手控制器100通过穿刺结构110模拟临床穿刺过程，执行穿刺功能，通过调姿结构120调整穿刺末端穿刺针的空间姿态，使得穿刺针的进针路线与目标穿刺靶点重合。该主手控制器100将穿刺功能与调姿功能集成一体，单手即可完成全部操作。具体的，主手控制器100在结构上采用小截面的把手外壳1111外置滑环11211的设计方案，单手两个手指即可完成穿刺针的姿态调整以及进针操作，且动作结构，不会发生干扰，操作简单直观，便于使用。

而且，主手控制器100的模拟穿刺运动可以实现与穿刺末端1:1的映射关系，即移动滑环11211，穿刺末端的穿刺针便会等距离运动，更好的在主手控制器端模拟穿刺动作，提高穿刺成功率。当然，在本发明的其他实施方式中，也可在软件控制中调整映射比例，如1:1.2等。另外，采用机械式滑动接触实现使能按键11231的操作，这样只有在使能按键11231被按下的时候同步移动滑环11211，穿刺末端的穿刺针才会运动，防止误触发产生的意外危险。

并且，本发明的主手控制器100的直线运动组件1122通过连接绳11223传动实现了穿刺动作的力反馈，反馈力的大小和穿刺末端的穿刺针与人体组织相互作用产生的力相同，尽可能的发挥医生的临床穿刺经验，提高操作精度，保证操作过程更加安全高效。另外，穿刺针的调姿动作通过四个调姿触动开关123触发实现，操作简单，动作直观。

本发明还提供一种穿刺机器人，包括机器人主机、穿刺末端以及如上述任一实施例中的主手控制器100。穿刺末端承载穿刺针并设置于机器人主机，主手控制器100与穿刺末端电连接，用于控制穿刺末端带动穿刺针执行穿刺操作。

穿刺机器人在实际使用时，机器人主机位于扫描间内。可选地，机器人主机为机械臂本体，用于带动穿刺末端运动，以调整穿刺末端中穿刺针的姿态。穿刺末端设置在机器人主机上，用于执行穿刺动作。控制间与扫描间相邻设置或者间隔设置。控制间中设置成像设备的操作台，并与扫描间之间存在混凝土墙壁，以屏蔽射线。并且，控制间内还设置主手控制器100，医生通过操作控制间中的主手控制器100实现对扫描间中的机器人主机控制，从而完成主从遥操作式穿刺手术。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种主手控制器，其特征在于，包括：

穿刺结构，包括把手壳体、可运动设置于所述把手壳体的穿刺执行机构以及设置于所述把手壳体底部的力反馈机构，所述力反馈机构与所述穿刺执行机构连接，用于将穿刺末端的进针阻力反馈至所述穿刺执行机构；以及

调姿结构，设置于所述穿刺结构的底部，所述调姿结构能够可摆动安装所述把手壳体，用于调节穿刺末端的姿态。

2.根据权利要求1所述的主手控制器，其特征在于，所述主手控制器还包括主控单元，所述穿刺执行机构包括滑动组件、设置于所述滑动组件的穿刺使能组件以及所述把手壳体内的直线运动组件，所述滑动组件可滑动设置于所述把手壳体，并与所述直线运动组件连接，所述穿刺使能组件与所述主控单元电连接，能够将穿刺使能信号通过所述主控单元反馈至穿刺机器人。

3.根据权利要求2所述的主手控制器，其特征在于，所述滑动组件包括滑环以及与所述滑环连接的滑块，所述滑环套设于所述把手壳体的外侧。

4.根据权利要求3所述的主手控制器，其特征在于，所述直线运动组件包括第一滚轮、与所述第一滚轮间隔设置的第二滚轮以及连接所述第一滚轮与所述第二滚轮的连接绳，所述滑块与所述连接绳连接。

5.根据权利要求4所述的主手控制器，其特征在于，所述直线运动组件还包括第一限位件与第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位件分别设置于所述第一滚轮与所述第二滚轮处，用于限制所述滑环的运动行程。

6.根据权利要求3所述的主手控制器，其特征在于，所述穿刺使能组件包括使能按键，所述使能按键可按动设置于所述滑环，当使能按键在触发状态下，能够将穿刺使能信号通过所述主控单元反馈至穿刺机器人。

7.根据权利要求4所述的主手控制器，其特征在于，所述力反馈机构包括执行电机以及位置检测单元，所述第二滚轮分别连接所述执行电机与所述位置检测单元，所述位置检测单元用于将所述滑环的移动量转化为转动变量并反馈至所述穿刺末端，所述执行电机用于将所述穿刺末端反馈的穿刺力转化为扭矩施加至所述连接绳。

8.根据权利要求7所述的主手控制器，其特征在于，所述力反馈机构还包括两个联轴器，所述执行电机通过一个所述联轴器与所述第二滚轮连接，所述位置检测单元通过另一所述联轴器与所述第二滚轮连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的主手控制器，其特征在于，所述调姿结构包括调姿壳体、设置于所述调姿壳体中的支撑机构以及多个调姿触动开关，所述把手壳体的一端可转动安装于所述支撑机构中，多个所述调姿触动开关沿所述把手壳体的周侧设置，用于检测所述把手壳体的倾角，并反馈给穿刺末端。

10.一种穿刺机器人，其特征在于，包括机器人主机、穿刺末端以及如权利要求1至8任一项所述的主手控制器；

所述穿刺末端承载穿刺针并设置于所述机器人主机，所述主手控制器与所述穿刺末端电连接，用于控制所述穿刺末端带动所述穿刺针执行穿刺操作。

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