CN114848148A - 支气管镜手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种支气管镜手术机器人。所述支气管镜手术机器人包括：环形齿轮、传动齿轮、轴承座、推进机构、第一驱动装置、第二驱动装置、固定架、转向线缆和弹性机构；环形齿轮的一侧套装在轴承座上，第一驱动装置固定在轴承座上，第一驱动装置的输出端与传动齿轮连接，环形齿轮的外环与传动齿轮啮合，环形齿轮的内侧滑动连接在固定架上，固定架沿环形齿轮的轴向设置，且固定架在环形齿轮上的投影位于环形齿轮的内环中，推进机构分别与固定架、环形齿轮连接，以使推进机构驱动固定架与环形齿轮之间的相对运动。本申请解决相关技术中支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的技术问题。

Description

支气管镜手术机器人

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种支气管镜手术机器人。

背景技术

肺癌是我国癌症患者年新增和死亡人数最多的疾病，严重威胁人民健康，据世界卫生组织国际癌症研究机构统计。1A1期肺癌的治愈率可超过90％，而晚期肺癌则不足20％。对肺结节进行活检可以提高结节的良恶性诊断准确性，其结果可作为肺癌早期诊断的重要依据。临床上很多疾病都能够以肺部结节的形式出现，但是肺部结节不一定就是肺癌，并且大部分结节都不是癌症，肺部结节诊断的重点是要对它进行定性,即判断它是良性还是恶性，这也是治疗的关键。若未能通过结节检测发现早期肺癌，患者可能将丧失手术根治机会。因此肺癌的早期诊断和治疗将极大改善人民健康水平。

目前检测肺部结节的手段有：传统CT影像技术、经皮肺穿刺、经支气管肺穿刺等。传统的影像技术提供的是少量的影像特征信息，通过影像特征判断肺结节的病例特征不够准确，因此其临床实际应用价值仅在初步的诊断，对于后期的诊疗指导意义不大。经皮肺穿刺又分为传统的医学影像引导的经皮肺穿刺和医疗机器人肺穿刺。经医学影像引导的经皮肺穿刺是通过术前CT、术中CBCT引导的，由医生自主完成穿刺的技术。其虽然有医学影像的实时引导，但是不能克服医生的人为客观误差以及病患在手术中的呼吸作用导致的肺部形态变化造成的结节位置与图像位置的偏差配准问题，且医学成像可能对医生造成较大的长时间辐射。医疗机器人肺穿刺活检诊断率较高，能通过实时配准克服呼吸作用造成的偏差，以较高的精度完成结节取样，但其手术机理决定其易使病患发生气胸等并发症。经支气管的肺穿刺技术可以避免病患发生并发症的弊端，其通过医生人工操作支气管镜经支气管到达结节所在的支气管附近，并通过末端连接的活检取样附件穿过支气管壁而到达结节处完成取样。该技术提高了肺部结节的诊断率和安全性。

利用柔性微创手术机器人经支气管自然腔道到达结节处并通过机器人末端的活检工具对小结节进行取样，进而完成小结节诊断，成为临床上对微小结节微创或无创诊断的追切需求，具有广泛的应用前景，该研究成果可提高我国肺癌早期诊断准确性。目前国内外研究机构已经对肺部微小结节检测的手术机器人开展了相关研究。但是目前的支气管镜的控制系统较为极为复杂，体积较大，且集成度不高。综合来看，相关技术中存在支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的问题。

针对相关技术中支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种支气管镜手术机器人，以解决相关技术中支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种支气管镜手术机器人。

根据本申请的支气管镜手术机器人包括：环形齿轮、传动齿轮、轴承座、推进机构、第一驱动装置、第二驱动装置、固定架、转向线缆和弹性机构；

所述环形齿轮的一侧套装在所述轴承座上，所述第一驱动装置固定在所述轴承座上，所述第一驱动装置的输出端与所述传动齿轮连接，所述环形齿轮的外环与所述传动齿轮啮合，所述环形齿轮的内侧滑动连接在所述固定架上，所述固定架沿所述环形齿轮的轴向设置，且所述固定架在所述环形齿轮上的投影位于所述环形齿轮的内环中，所述推进机构分别与所述固定架、所述环形齿轮连接，以使所述推进机构驱动所述固定架与所述环形齿轮之间的相对运动；

所述第二驱动装置和所述弹性机构均安装在所述固定架上；所述转向线缆一端连接末端手术执行器，另一端通过所述弹性机构连接在所述第二驱动装置上，当所述弹性机构受到所述转向线缆施加远离所述末端手术执行器的作用力使得所述弹性机构压缩时，所述弹性机构带动所述转向线缆移动。

可选地，所述固定架包括第一固定块、第二固定块、第一固定轴和第二固定轴；

所述第一固定块和所述第二固定块位于所述环形齿轮的两侧，所述第一固定轴的两端和所述第二固定轴的两端均分别连接在所述第一固定块和所述第二固定块上，所述环形齿轮滑动连接在所述第二固定轴上，所述第一固定轴贯通所述环形齿轮的内环，所述推进机构和所述第二驱动装置均固定在所述第二固定块上，所述推进机构的输出端连接在所述环形齿轮上，以通过所述推进机构改变所述环形齿轮与所述第二固定块之间的距离；

所述弹性机构固定在所述第一固定轴上。

可选地，所述弹性机构包括弹簧挡块、弹簧和弹簧滑块，所述弹簧挡板固定在所述第一固定轴上，所述弹簧滑块滑动连接在所述第一固定轴上，所述弹簧的两端分别连接在所述弹簧挡块和所述弹簧滑块之间，所述弹簧滑块位于所述弹簧挡块和所述第一固定块之间，所述转向线缆连接在所述弹簧滑块上，所述弹簧处于压缩状态，以使所述弹簧滑块压合在所述第一固定块上。

可选地，所述推进机构包括第三驱动电机和第二丝杠；所述第三驱动电机固定在所述第二固定块上，所述第二丝杠的第一端与所述第三驱动电机的输出端铰接，所述第二丝杠的第二端连接在所述第一固定块上，所述第二丝杠的中部与所述环形齿轮螺纹连接。

可选地，所述环形齿轮的内环侧壁设有凸起，所述第二丝杠与所述凸起螺纹连接，所述第二固定轴与所述凸起滑动连接。

可选地，所述固定架还包括挡块，所述挡块设置在所述轴承座和所述第二固定块之间，且所述挡块固定在所述第一固定轴和/或第二固定轴上。

可选地，还包括第一柔性套管、第二柔性套管和末端手术执行器；

所述第二柔性套管位于所述第一柔性套管内，所述第一柔性套管的第一端和所述第二柔性套管的第一端分别连接在所述固定架上，所述第一柔性套管的第二端连接在所述末端手术执行器上，所述转向线缆通过所述第二柔性套管连接在所述末端手术执行器上。

可选地，所述转向线缆包括第一线缆和第二线缆，所述第一线缆和所述第二线缆均对应有一个所述第二柔性套管，且所述第一线缆和所述第二线缆通过对应的所述第二柔性套管与所述末端手术执行器连接，所述第二驱动装置包括第一驱动机构、第一线固定夹、第二线固定夹、第三线固定夹和第四线固定夹；

所述第一驱动机构固定在所述第二固定块上，所述第一线固定夹和所述第二线固定夹均固定在所述弹簧滑块上；

所述第一线缆通过所述第一线固定夹与所述第三线固定夹连接，所述第二线缆通过所述第二线固定夹与所述第四线固定夹连接，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹均与所述第一驱动机构连接，当工作时，在所述第一驱动机构的驱动下，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹以相反的方向移动，以改变所述第一线固定夹与所述第三线固定夹之间的距离以及改变所述第二线固定夹与所述第四线固定夹之间的距离。

可选地，所述第二驱动机构包括第二驱动电机、第一丝杠、第一滑块和第二滑块，所述第二驱动电机固定在所述第二固定块上，所述第一滑块和所述第二滑块分别滑动连接在所述第一固定轴上，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹分别固定在所述第一滑块和所述第二滑块上，所述第一滑块和所述第二滑块均螺纹连接在所述第一丝杠上，所述第一丝杠的两端分别连接在所述第一固定块和所述第一驱动电机的输出端上。

可选地，还包括第三固定块、第四固定块、中间柔性套管和导电滑环；

所述第三固定块和第四固定块均固定在所述第一固定轴上，且所述第三固定块位于所述第一固定块和所述第四固定块之间，所述导电滑环固定在所述第二固定块上，所述中间柔性套管的第一端与所述导电滑环连接，所述中间柔性套管的第二端通过所述第三固定块、所述第四固定块、所述第一柔性套管与所述末端手术执行器连接，所述第二柔性套管的两端分别连接在上所述末端手术执行器和所述第四固定块上。

可选地，还包括第三柔性套管、球囊和注射器，所述第三柔性套管套设在所述第一柔性套管外，所述球囊固定在所述第三柔性套管外，所述注射器的出气口通过单向阀与所述球囊连通。

可选地，还包括支撑架和第三固定轴，所述第四固定块位于所述支撑架和所述第三固定块之间，所述支撑架和所述轴承座均固定在所述第三固定轴上，所述第三柔性套管连接在所述支撑架上。

在本申请实施例中，提供一种支气管镜手术机器人，通过设置：环形齿轮、传动齿轮、轴承座、推进机构、第一驱动装置、第二驱动装置、固定架、转向线缆和弹性机构；所述环形齿轮的一侧套装在所述轴承座上，所述第一驱动装置固定在所述轴承座上，所述第一驱动装置的输出端与所述传动齿轮连接，所述环形齿轮的外环与所述传动齿轮啮合，所述环形齿轮的内侧滑动连接在所述固定架上，所述固定架沿所述环形齿轮的轴向设置，且所述固定架在所述环形齿轮上的投影位于所述环形齿轮的内环中，所述推进机构分别与所述固定架、所述环形齿轮连接，以使所述推进机构驱动所述固定架与所述环形齿轮之间的相对运动；所述第二驱动装置和所述弹性机构均安装在所述固定架上；所述转向线缆一端连接末端手术执行器，另一端通过所述弹性机构连接在所述第二驱动装置上，当所述弹性机构受到所述转向线缆施加远离所述末端手术执行器的作用力使得所述弹性机构压缩时，所述弹性机构带动所述转向线缆移动。这样，在本申请中第一驱动装置通过一个传动齿轮带动一个直径较大的环形齿轮，在提高更大扭矩的同时，可以将推进机构和固定架均沿着环形齿轮的内环设置，即环形齿轮和轴承座位于最外圈，从而充分利用了环形齿轮的内侧空间，在整体上可以降低体积，提高系统集成度。另外，通过弹性机构连接转向线缆，当末端手术执行器在人体内移动时，受人体组织影响，末端手术执行器会向转向线缆施加作用力，而由于转向线缆处于紧绷状态，转向线缆会向弹性机构传递作用力，作用力使得弹性机构压缩，弹性机构对紧绷状态下的转向线缆进行缓冲，可以实现对于转向线缆刚度的有效控制，在不同的患者样本中、不同的手术环节中根据不同需要通过弹性机构进行调整，进而对刚度进行调整，进而改变末端手术执行器被动适应形态的程度。进而解决相关技术中支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1是本申请实施例提供的一种支气管镜手术机器人的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种支气管镜手术机器人另一视角下的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种第二驱动装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种弹性机构的结构示意图；

图5和图6是本申请实施例提供的一种支气管镜手术机器人的使用状态图；

图7是本申请实施例提供的一种环形齿轮的装配结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种轴承座的装配结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种线固定夹的装配结构示意图；

图10是本申请实施例提供的一种转向线缆的装配结构示意图；

图11是本申请实施例提供的一种支撑架和第三柔性套管装配结构示意图；

图12是本申请实施例提供的一种末端手术执行器的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的一种末端手术执行器的驱动示意图；

图14是本申请实施例提供的一种第二固定块的装配结构示意图；

图15是本申请实施例提供的一种第三固定块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“固定”、应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图15所示，本申请实施例提供一种支气管镜手术机器人，包括环形齿轮1、传动齿轮2、轴承座3、推进机构4、第一驱动装置5、第二驱动装置6、固定架、转向线缆7和弹性机构8；

所述环形齿轮1的一侧套装在所述轴承座3上，所述第一驱动装置5固定在所述轴承座3上，所述第一驱动装置5的输出端与所述传动齿轮2连接，所述环形齿轮1的外环与所述传动齿轮2啮合，所述环形齿轮1的内侧滑动连接在所述固定架上，所述固定架沿所述环形齿轮1的轴向设置，且所述固定架在所述环形齿轮1上的投影位于所述环形齿轮1的内环中，所述推进机构4分别与所述固定架、所述环形齿轮1连接，以使所述推进机构4驱动所述固定架与所述环形齿轮1 之间的相对运动；

所述第二驱动装置6和所述弹性机构8均安装在所述固定架上；所述转向线缆7一端连接末端手术执行器9，另一端通过所述弹性机构8连接在所述第二驱动装置6上，当所述弹性机构8受到所述转向线缆7施加远离所述末端手术执行器9的作用力使得所述弹性机构8压缩时，所述弹性机构8带动所述转向线缆7 移动。

具体的，在本申请中第一驱动装置5通过一个传动齿轮2带动一个直径较大的环形齿轮1，在提高更大扭矩的同时，可以将推进机构4和固定架均沿着环形齿轮1的内环设置，即环形齿轮1和轴承座3位于最外圈，从而充分利用了环形齿轮1的内侧空间，在整体上可以降低体积，提高系统集成度。另外，通过弹性机构8连接转向线缆7，当末端手术执行器9在人体内移动时，受人体组织影响，末端手术执行器9会向转向线缆7施加作用力，而由于转向线缆7处于紧绷状态，转向线缆7会向弹性机构8传递作用力，作用力使得弹性机构8压缩，弹性机构8 对紧绷状态下的转向线缆7进行缓冲，可以实现对于转向线缆7刚度的有效控制，在不同的患者样本中、不同的手术环节中根据不同需要通过弹性机构8进行调整，进而对刚度进行调整，进而改变末端手术执行器9被动适应形态的程度。

其中，第一驱动装置5包括第一驱动电机501，所述第一驱动电机501的输出端与所述传动齿轮2相连，以使所述第一驱动电机501驱动所述传动齿轮2转动。

可选地，所述固定架包括第一固定块10、第二固定块11、第一固定轴12和第二固定轴13；

所述第一固定块10和所述第二固定块11位于所述环形齿轮1的两侧，所述第一固定轴12的两端和所述第二固定轴13的两端均分别连接在所述第一固定块 10和所述第二固定块11上，所述环形齿轮1滑动连接在所述第二固定轴13上，所述第一固定轴12贯通所述环形齿轮1的内环，所述推进机构4和所述第二驱动装置6均固定在所述第二固定块11上，所述推进机构4的输出端连接在所述环形齿轮1上，以通过所述推进机构4改变所述环形齿轮1与所述第二固定块11之间的距离；

所述弹性机构8固定在所述第一固定轴12上。

具体的，所述第一固定块10和所述第二固定块11位于所述环形齿轮1的两侧，并通过第一固定轴12和第二固定轴13将第一固定块10和所述第二固定块11 连接在一起，而第一固定块10可以靠近末端手术执行器9设置，第二固定块11 主要用于承载推进机构和第二驱动装置6。

其中，第一固定轴12和第二固定轴13均可以设置两个。两个第一固定轴12 之间可以平行设置；而第一固定轴12和第二固定轴13之间也可以平行设置。

如图14所述，另外，为减少第二固定块11的重量，第二固定块11可以设有减重孔17。

可选地，所述弹性机构8包括弹簧挡块801、弹簧802和弹簧滑块803，所述弹簧802挡板固定在所述第一固定轴12上，所述弹簧滑块803滑动连接在所述第一固定轴12上，所述弹簧802的两端分别连接在所述弹簧挡块801和所述弹簧滑块803之间，所述弹簧滑块803位于所述弹簧挡块801和所述第一固定块10之间，所述转向线缆7连接在所述弹簧滑块803上，所述弹簧802处于压缩状态，以使所述弹簧滑块803压合在所述第一固定块10上。

具体的，弹簧802挡板固定在所述第一固定轴12上，而弹簧滑块803滑动连接在所述第一固定轴12上，弹簧挡块801和弹簧滑块803之间通过弹簧802连接，而弹簧802可以套装在第一固定轴12上。通过调节弹簧802挡板与第一固定块10 之间的距离，可以调整弹簧802的压缩量，进而实现对于转向线缆7刚度的有效控制，在不同的患者样本中、不同的手术环节中根据不同需要通过弹性机构8进行调整，进而对刚度进行调整，进而改变末端手术执行器9被动适应形态的程度。

其中，为提高稳定性，弹簧挡块801和弹簧滑块803之间的弹簧802可以设置两个，两个弹簧802分别套装在两个第一固定轴12上。

可选地，所述推进机构4包括第三驱动电机401和第二丝杠402；所述第三驱动电机401固定在所述第二固定块11上，所述第二丝杠402的第一端与所述第三驱动电机401的输出端铰接，所述第二丝杠402的第二端连接在所述第一固定块10上，所述第二丝杠402的中部与所述环形齿轮1螺纹连接。

具体的，第三驱动电机401通过驱动第二丝杠402转动，而第二丝杠402转动会使改变第二固定块11与环形齿轮1之间的距离，从而实现固定架相对环形齿轮1的进退，进而带动末端手术执行器9进退。

可选地，所述环形齿轮1的内环侧壁设有凸起101，所述第二丝杠402与所述凸起101螺纹连接，所述第二固定轴13与所述凸起101滑动连接。

具体的，环形齿轮1的内环侧壁设有凸起101，所述第二丝杠402与所述凸起101螺纹连接，所述第二固定轴13与所述凸起101滑动连接，这样，使得第二固定轴13、第二丝杠402可以更加靠近环形齿轮1的中轴线，这样，在第一驱动装置5驱动环形齿轮1转动时，使得固定架等转动惯量更小，使得整体上更易于控制，转动的控制精度也更高。

可选地，所述固定架还包括挡块14，所述挡块14设置在所述轴承座3和所述第二固定块11之间，且所述挡块14固定在所述第一固定轴12和/或第二固定轴13上。

其中，通过设置挡块14，即可以防止其他部件在运动控制失效时碰撞第二固定块11上的驱动电机，还可以起到对穿过挡块14的丝杠起到固定、支撑作用，使得本申请提供的支气管镜手术机器人运行的更加安全。

可选地，本申请提供的支气管镜手术机器人还包括第一柔性套管15、第二柔性套管16和末端手术执行器9；

所述第二柔性套管16位于所述第一柔性套管15内，所述第一柔性套管15的第一端和所述第二柔性套管16的第一端分别连接在所述固定架上，所述第一柔性套管15的第二端连接在所述末端手术执行器9上，所述转向线缆7通过所述第二柔性套管16连接在所述末端手术执行器9上。

具体的，转向线缆7用于对末端手术执行器9的转向，而转向线缆7通过所述第二柔性套管16连接在所述末端手术执行器9上，而所述第二柔性套管16位于所述第一柔性套管15内，使得第二驱动装置6在驱动转向线缆7时，转向线缆 7不会对第一柔性套管15内其他的部件造成运动干涉。

具体的，所述末端手术执行器9包括多个蛇骨管901和用于安装手术工具的末端件902，所述多个蛇骨管901之间依次铰接，所述多个蛇骨管901中位于两侧的蛇骨管901分别与所述末端件902、所述第一柔性套管15连接，所述转向线缆7的第一端与所述末端件902连接，所述转向线缆7的第二端穿过所述蛇骨管901、所述第一柔性套管15连接在所述牵引机构上，以使通过所述牵引机构拉动所述转向线缆7，以改变所述多个蛇骨管901之间的转动角度。

可选地，所述转向线缆7包括第一线缆701和第二线缆702，所述第一线缆701 和所述第二线缆702均对应有一个所述第二柔性套管16，且所述第一线缆701和所述第二线缆702通过对应的所述第二柔性套管16与所述末端手术执行器9连接，所述第二驱动装置6包括第一驱动机构、第一线固定夹601、第二线固定夹602、第三线固定夹603和第四线固定夹604；

所述第一驱动机构固定在所述第二固定块上，所述第一线固定夹601和所述第二线固定夹602均固定在所述弹簧滑块803上；

所述第一线缆701通过所述第一线固定夹601与所述第三线固定夹603连接，所述第二线缆702通过所述第二线固定夹602与所述第四线固定夹604连接，所述第三线固定夹603和所述第四线固定夹604均与所述第一驱动机构连接，当工作时，在所述第一驱动机构的驱动下，所述第三线固定夹603和所述第四线固定夹604以相反的方向移动，以改变所述第一线固定夹601与所述第三线固定夹603 之间的距离以及改变所述第二线固定夹602与所述第四线固定夹604之间的距离。

具体的，所述转向线缆7包括第一线缆701和第二线缆702，为防止运动干涉，第一线缆701和第二线缆702均位于对应的一个第二柔性套管16中。当需要将通过末端手术执行器9向一个方向转动时，由第一线缆701或第二线缆702中的一个线缆拉动，而另一个线缆需要放线，避免对末端手术执行器9的转向形成牵制，因此，当工作时，在所述第一驱动机构的驱动下，所述第三线固定夹603 和所述第四线固定夹604以相反的方向移动，以改变所述第一线固定夹601与所述第三线固定夹603之间的距离以及改变所述第二线固定夹602与所述第四线固定夹604之间的距离。

具体的，第一线缆701和第二线缆702分别连接在末端件902的两端。从而使得第一线缆701和第二线缆702可以在末端件902的两侧对末端件902施加拉力，使得由多个蛇骨管901形成的管路弯曲。

其中，第一线缆701和第二线缆702的材料可以包括镍钛丝。

可选地，所述多个蛇骨管901中任意相邻的两个蛇骨管901之间的转轴均平行设置，且所述第一线缆701的第一端和所述第二线缆702的第一端之间的连线与所述转轴的轴向不平行。

其中，第一线缆701的第一端和所述第二线缆702的第一端之间的连线与所述转轴的轴向不平行，这样，可以保证通过拉动第一线缆701和/或第二线缆702 可以拉动由多个蛇骨管901形成的管路弯曲。

可选地，所述第二驱动机构包括第二驱动电机605、第一丝杠606、第一滑块 607和第二滑块608，所述第二驱动电机605固定在所述第二固定块11上，所述第一滑块607和所述第二滑块608分别滑动连接在所述第一固定轴12上，所述第三线固定夹603和所述第四线固定夹604分别固定在所述第一滑块607和所述第二滑块608上，所述第一滑块607和所述第二滑块608均螺纹连接在所述第一丝杠606上，所述第一丝杠606的两端分别连接在所述第一固定块10和所述第二驱动电机605的输出端上。

具体的，为了实现，当工作时，在所述第一驱动机构的驱动下，所述第三线固定夹603和所述第四线固定夹604以相反的方向移动，可以在第一丝杠606上设置两段相反方向的螺纹，而第一滑块607和第二滑块608分别螺纹连接在这两段相反方向的螺纹上，当第二驱动电机605驱动第一丝杠606转动时，必然会使得第一滑块607和第二滑块608朝两个不同的方向上滑动，进而使得所述第三线固定夹603和所述第四线固定夹604朝两个不同的方向上，使得第一线缆701和所述第二线缆702中的一个线缆拉紧末端件902，并使得另一个线缆不会对末端件902的转向进行牵制。

其中，第一滑块607和第二滑块608分别滑动连接在两个第一固定轴12上。

可选地，本申请提供的支气管镜手术机器人还包括所述第三固定块18、第四固定块19、所述中间柔性套管20和所述导电滑环21；

所述第三固定块18和第四固定块19均固定在所述第一固定轴上，且所述第三固定块18位于所述第一固定块10和所述第四固定块19之间，所述导电滑环21 固定在所述第二固定块11上，所述中间柔性套管20的第一端与所述导电滑环21 连接，所述中间柔性套管20的第二端通过所述第三固定块18、所述第四固定块 19、所述第一柔性套管15与所述末端手术执行器9连接，所述第二柔性套管16 的两端分别连接在上所述末端手术执行器9和所述第四固定块19上。

具体的，中间柔性套管20用于放置连接末端件902的通讯线缆，而通讯线缆的两端分别连接末端件902和导电滑环21；第四固定块19连接第一柔性套管15，使得第一柔性套管15不会向第三固定块18延伸，第二柔性套管16便会裸露出第一柔性套管15。

如图15所示，其中，所述第三固定块18和第四固定块19的结构可以相同。为减少重量，所述第三固定块18和第四固定块19也可以设置减重孔26。

可选地，本申请提供的支气管镜手术机器人还包括第三柔性套管21、球囊22 和注射器23，所述第三柔性套管21套设在所述第一柔性套管15外，所述球囊22 固定在所述第三柔性套管21外，所述注射器23的出气口通过单向阀与所述球囊22 连通。

如图5和图6所示，具体的，当需要将末端件902在人体支气管的位置进行固定时，可以通过注射器23对球囊22进行注射气体，使得球囊22固定在人体内。其中，第三柔性套管21位于套设在所述第一柔性套管15外，而球囊22固定在所述第三柔性套管21外，进而使得在注射器23对球囊22进行注射气体时不会对其他第一柔性套管15的部件造成运动干涉。

其中，球囊22的设置数量可以根据实际需要具体设置。

可选地，本申请提供的支气管镜手术机器人还包括支撑架25和第三固定轴24，所述第四固定块19位于所述支撑架25和所述第三固定块18之间，所述支撑架25 和所述轴承座3均固定在所述第三固定轴24上，所述第三柔性套管21连接在所述支撑架25上。

具体的，支撑架25和第三固定轴24主要起到固定支撑作用，而第三柔性套管21连接在所述支撑架25上，第三柔性套管21不会在向第四固定块19延伸，进而会裸露出第一柔性套管15。而第三固定轴24用于支撑轴承座3。

在本实施例提供的支气管镜手术机器人中，对末端件902的运动控制包括三个自由度的运动，三个自由度分别为：轴向前进与后退的自由度，旋转的自由度与偏转弯曲的自由度。具体如下所述：

轴向前进与后退自由度：推进机构包括的第三驱动电机401获得上位机计算机发出的控制指令信号后，会进行运转。由于第三驱动电机401通过联轴器与第二丝杠402相连接，第二丝杠402与环形齿轮1螺纹连接，进而改变第二固定块11 和环形齿轮1之间的距离，进而带动末端手术执行器9的轴向前进与后退的自由度。

旋转自由度：第一驱动电机501通过联轴器与传动齿轮2相连接，传动齿轮2 与环形齿轮1相对啮合。因此，通过第一驱动电机501的转动，可以将旋转运动通过传动齿轮2啮合传递至环形齿轮1，带动末端手术执行器9的旋转自由度。

偏转弯曲自由度：第二驱动电机605与第一丝杠606连接，第一滑块607和第二滑块608会同时进行运动方向相反的运动。又由于第一滑块607和第二滑块 608上分别固定有第三线固定夹603和第四线固定夹604，第一线缆701和第二线缆702分别穿出第一线固定夹601和第二线固定夹602并穿过第三线固定夹603 和第四线固定夹604并固定。第一线缆701和第二线缆702均连接在末端件902 上，第一线缆701和第二线缆702呈对称圆周分布的线缆的相对移动可以通过绳驱动实现末端件902的偏转弯曲。因此，通过第二驱动电机605的转动，传递至固定在第三线固定夹和第四线固定夹604之上的第一线缆701和第二线缆702的反方向相对运动，进而通过绳驱动实现对于末端手术执行器9的偏转弯曲自由度的控制。

在实际的手术操作中，上述三个自由度可以同时发生运动，可以以较高的灵活性精准的进入到狭窄的支气管之中。在到达目标位置之后，通过注射器23膨胀球囊22固定后，通过中间柔性套管20可以将摄像头、活检针、活检钳、冷冻探头、柔性异物篮等手术操作工具(末端件902)同步移至目标位置并完成取样等操作。

在本申请实施例中，提供一种支气管镜手术机器人，通过设置：环形齿轮1、传动齿轮2、轴承座3、推进机构4、第一驱动装置5、第二驱动装置6、固定架、转向线缆7和弹性机构8；所述环形齿轮1的一侧套装在所述轴承座3上，所述第一驱动装置5固定在所述轴承座3上，所述第一驱动装置5的输出端与所述传动齿轮2连接，所述环形齿轮1的外环与所述传动齿轮2啮合，所述环形齿轮1 的内侧滑动连接在所述固定架上，所述固定架沿所述环形齿轮1的轴向设置，且所述固定架在所述环形齿轮1上的投影位于所述环形齿轮1的内环中，所述推进机构分别与所述固定架、所述环形齿轮1连接，以使所述推进机构驱动所述固定架与所述环形齿轮1之间的相对运动；所述第二驱动装置6和所述弹性机构8均安装在所述固定架上；所述转向线缆7一端连接末端手术执行器9，另一端通过所述弹性机构8连接在所述第二驱动装置6上，当所述弹性机构8受到所述转向线缆7施加远离所述末端手术执行器9的作用力使得所述弹性机构8压缩时，所述弹性机构8带动所述转向线缆7移动。这样，在本申请中第一驱动装置5通过一个传动齿轮2带动一个直径较大的环形齿轮1，在提高更大扭矩的同时，可以将推进机构4和固定架均沿着环形齿轮1的内环设置，即环形齿轮1和轴承座3 位于最外圈，从而充分利用了环形齿轮1的内侧空间，在整体上可以降低体积，提高系统集成度。另外，通过弹性机构8连接转向线缆7，当末端手术执行器9 在人体内移动时，受人体组织影响，末端手术执行器9会向转向线缆7施加作用力，而由于转向线缆7处于紧绷状态，转向线缆7会向弹性机构8传递作用力，作用力使得弹性机构8压缩，弹性机构8对紧绷状态下的转向线缆7进行缓冲，可以实现对于转向线缆7刚度的有效控制，在不同的患者样本中、不同的手术环节中根据不同需要通过弹性机构8进行调整，进而对刚度进行调整，进而改变末端手术执行器9被动适应形态的程度。进而解决相关技术中支气管镜的控制系统体积较大、集成度不高的技术问题。

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

Claims (10)

1.一种支气管镜手术机器人，其特征在于，包括：环形齿轮、传动齿轮、轴承座、推进机构、第一驱动装置、第二驱动装置、固定架、转向线缆和弹性机构；

所述环形齿轮的一侧套装在所述轴承座上，所述第一驱动装置固定在所述轴承座上，所述第一驱动装置的输出端与所述传动齿轮连接，所述环形齿轮的外环与所述传动齿轮啮合，所述环形齿轮的内侧滑动连接在所述固定架上，所述固定架沿所述环形齿轮的轴向设置，且所述固定架在所述环形齿轮上的投影位于所述环形齿轮的内环中，所述推进机构分别与所述固定架、所述环形齿轮连接，以使所述推进机构驱动所述固定架与所述环形齿轮之间的相对运动；

所述第二驱动装置和所述弹性机构均安装在所述固定架上；所述转向线缆一端连接末端手术执行器，另一端通过所述弹性机构连接在所述第二驱动装置上，当所述弹性机构受到所述转向线缆施加远离所述末端手术执行器的作用力使得所述弹性机构压缩时，所述弹性机构带动所述转向线缆移动。

2.根据权利要求1所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述固定架包括第一固定块、第二固定块、第一固定轴和第二固定轴；

所述第一固定块和所述第二固定块位于所述环形齿轮的两侧，所述第一固定轴的两端和所述第二固定轴的两端均分别连接在所述第一固定块和所述第二固定块上，所述环形齿轮滑动连接在所述第二固定轴上，所述第一固定轴贯通所述环形齿轮的内环，所述推进机构和所述第二驱动装置均固定在所述第二固定块上，所述推进机构的输出端连接在所述环形齿轮上，以通过所述推进机构改变所述环形齿轮与所述第二固定块之间的距离；

所述弹性机构固定在所述第一固定轴上。

3.根据权利要求2所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述弹性机构包括弹簧挡块、弹簧和弹簧滑块，所述弹簧挡板固定在所述第一固定轴上，所述弹簧滑块滑动连接在所述第一固定轴上，所述弹簧的两端分别连接在所述弹簧挡块和所述弹簧滑块之间，所述弹簧滑块位于所述弹簧挡块和所述第一固定块之间，所述转向线缆连接在所述弹簧滑块上，所述弹簧处于压缩状态，以使所述弹簧滑块压合在所述第一固定块上。

4.根据权利要求2所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述推进机构包括第三驱动电机和第二丝杠；所述第三驱动电机固定在所述第二固定块上，所述第二丝杠的第一端与所述第三驱动电机的输出端铰接，所述第二丝杠的第二端连接在所述第一固定块上，所述第二丝杠的中部与所述环形齿轮螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述环形齿轮的内环侧壁设有凸起，所述第二丝杠与所述凸起螺纹连接，所述第二固定轴与所述凸起滑动连接。

6.根据权利要求3所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，还包括第一柔性套管、第二柔性套管和末端手术执行器；

所述第二柔性套管位于所述第一柔性套管内，所述第一柔性套管的第一端和所述第二柔性套管的第一端分别连接在所述固定架上，所述第一柔性套管的第二端连接在所述末端手术执行器上，所述转向线缆通过所述第二柔性套管连接在所述末端手术执行器上。

7.根据权利要求6所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述转向线缆包括第一线缆和第二线缆，所述第一线缆和所述第二线缆均对应有一个所述第二柔性套管，且所述第一线缆和所述第二线缆通过对应的所述第二柔性套管与所述末端手术执行器连接，所述第二驱动装置包括第一驱动机构、第一线固定夹、第二线固定夹、第三线固定夹和第四线固定夹；

所述第一驱动机构固定在所述第二固定块上，所述第一线固定夹和所述第二线固定夹均固定在所述弹簧滑块上；

所述第一线缆通过所述第一线固定夹与所述第三线固定夹连接，所述第二线缆通过所述第二线固定夹与所述第四线固定夹连接，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹均与所述第一驱动机构连接，当工作时，在所述第一驱动机构的驱动下，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹以相反的方向移动，以改变所述第一线固定夹与所述第三线固定夹之间的距离以及改变所述第二线固定夹与所述第四线固定夹之间的距离。

8.根据权利要求7所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二驱动电机、第一丝杠、第一滑块和第二滑块，所述第二驱动电机固定在所述第二固定块上，所述第一滑块和所述第二滑块分别滑动连接在所述第一固定轴上，所述第三线固定夹和所述第四线固定夹分别固定在所述第一滑块和所述第二滑块上，所述第一滑块和所述第二滑块均螺纹连接在所述第一丝杠上，所述第一丝杠的两端分别连接在所述第一固定块和所述第一驱动电机的输出端上。

9.根据权利要求8所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，还包括第三固定块、第四固定块、中间柔性套管和导电滑环；

所述第三固定块和第四固定块均固定在所述第一固定轴上，且所述第三固定块位于所述第一固定块和所述第四固定块之间，所述导电滑环固定在所述第二固定块上，所述中间柔性套管的第一端与所述导电滑环连接，所述中间柔性套管的第二端通过所述第三固定块、所述第四固定块、所述第一柔性套管与所述末端手术执行器连接，所述第二柔性套管的两端分别连接在上所述末端手术执行器和所述第四固定块上。

10.根据权利要求6所述的支气管镜手术机器人，其特征在于，还包括第三柔性套管、球囊和注射器，所述第三柔性套管套设在所述第一柔性套管外，所述球囊固定在所述第三柔性套管外，所述注射器的出气口通过单向阀与所述球囊连通。

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