CN114983578A - 介入手术机器人从端驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械机器人技术领域，尤其涉及一种介入手术机器人从端驱动装置，包括：机架；第一驱动机构，固设于所述机架上，夹持细长型医疗器材的一端，对所述细长型医疗器材进行递送；第二驱动机构，可移动地设于所述机架上，夹持所述细长型医疗器材的另一端，通过在所述机架上进行位移，对所述细长型医疗器材进行递送，由于第一驱动机构固定设置，仅第二驱动机构在机架上位移，因此通过合理的结构设计减小了从端的整体尺寸，降低从端的占用空间以及整体质量，利于手术机器人空间布局。
Description
技术领域
本发明涉及到医疗器械机器人技术领域，尤其涉及一种介入手术机器人从端驱动装置。
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。
现有的介入手术机器人通过若干个驱动装置协同运动递送导管。导管递送过程中，为了保证若干个驱动装置沿导管递送方向有足够的运动行程，设备应具有足够的内部空间，导致设备的整体体积过大且笨重，不利于手术机器人空间布局。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种介入手术机器人从端驱动装置，旨在解决上述现有的设备整体体积过大且笨重，不利于手术机器人空间布局的技术问题。
本发明提出以下技术方案：一种介入手术机器人从端驱动装置，包括：
机架；
第一驱动机构，固设于所述机架上，夹持细长型医疗器材的一端，对所述细长型医疗器材进行递送；
第二驱动机构，可移动地设于所述机架上，夹持所述细长型医疗器材的另一端，通过在所述机架上进行位移，对所述细长型医疗器材进行递送。
进一步地，所述机架上装设有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述第二驱动机构沿细长型医疗器材递送方向进行位移。
进一步地，所述驱动组件上设置有检测部件，所述检测部件用于检测所述第一驱动机构与所述第二驱动机构之间的细长型医疗器材是否处于拉直状态，所述检测部件检测到所述第一驱动机构与所述第二驱动机构之间的细长型医疗器材处于拉直状态时，所述第二驱动机构开始在所述机架上进行位移，所述第二驱动机构递送所述细长型医疗器材的速度与所述第一驱动机构递送所述细长型医疗器材的速度相同。
进一步地，所述驱动组件包括装设于所述机架上的驱动电机以及设于所述机架上与所述驱动电机传动连接的丝杆结构，所述丝杆结构与所述第二驱动机构连接，以驱动所述第二驱动机构在所述机架上位移。
进一步地，所述驱动组件包括装设于所述机架上的驱动电机以及设于所述机架上与所述驱动电机传动连接的同步带结构，所述同步带结构与所述第二驱动机构连接，以驱动所述第二驱动机构在所述机架上位移。
进一步地，所述第一驱动机构装设于所述机架的端部，所述驱动电机在靠近所述第一驱动机构的位置上设置。
进一步地，所述机架上装设有导轨和滑块，所述导轨的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致，所述滑块安装于所述导轨上并可沿所述导轨滑动，所述第二驱动机构通过连接板与所述滑块连接。
进一步地，所述机架上还装设有拖链，所述拖链用于收纳与所述第二驱动机构电性连接的导线组，所述拖链的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致。
进一步地，还包括用于检测所述第二驱动机构移动距离的位移检测部件，所述位移检测部件包括装设于所述机架上的主尺和装设于所述连接板上的读数头，所述主尺设于所述拖链和所述导轨之间，且延伸方向与细长型医疗器械递送方向一致，所述读数头与所述主尺的位置相对应。
进一步地，所述第一驱动机构上设有用于递送细长型医疗器材的轴线递送组件，所述轴线递送组件包括若干个可转动地装设于所述第一驱动机构上的辊轮以及装设于所述第一驱动机构上用于驱动所述辊轮转动的驱动单元，若干个所述辊轮设置在细长型医疗器材的两侧。
本发明提供的一种介入手术机器人从端驱动装置，包括：机架；第一驱动机构，固设于所述机架上，夹持细长型医疗器材的一端，对所述细长型医疗器材进行递送；第二驱动机构，可移动地设于所述机架上，夹持所述细长型医疗器材的另一端，通过在所述机架上进行位移，对所述细长型医疗器材进行递送。由于第一驱动机构固定设置，仅第二驱动机构在机架上位移，因此通过合理的结构设计减小了从端的整体尺寸，降低从端的占用空间以及整体质量，利于手术机器人空间布局。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明整体结构示意图（不包括外罩）；
图3为图2中的A处放大图；
图4为本发明另一角度整体结构示意图；
图5为图4中的B处放大图；
图6为驱动组件的一实施例结构示意图；
图7为轴线递送组件的结构示意图。
图中所标各部件的名称如下：1、第一驱动机构；11、轴线递送组件；111、辊轮；112、驱动单元；2、第二驱动机构；20、驱动电机；21、第一支撑板；22、第二支撑板；23、丝杆；24、主同步轮；25、从同步轮；26、同步带；27、连接块；28、螺母座；281、底盘；282、套轴；3、导管；4、拖链；5、外罩；6、机架；61、导轨；611、滑槽；62、连接板；620、连接段；621、第一安装段；622、第二安装段；63、滑块；631、卡凸；632、卡槽；7、压力传感器；8、位移检测部件；81、主尺；82、读数头。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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”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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，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。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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参照图1和图2，一种介入手术机器人从端驱动装置，用于对不同的细长型医疗器械（导管3或导丝）执行夹持、递送和/或转动的操作，进而推动细长型医疗器械即（导管3或导丝）进入或退出手术病人身体。具体地，上述地从端驱动装置包括机架6；第一驱动机构1，固设于所述机架6上，夹持细长型医疗器材的一端，对所述细长型医疗器材进行递送；第二驱动机构2，可移动地设于所述机架6上，夹持所述细长型医疗器材的另一端，通过在所述机架6上进行位移，对所述细长型医疗器材进行递送。在一实施例中，细长型医疗器械为导管3，第一驱动机构1固定在机架6上，通过自身的内部结构对导管3进行递送。第二驱动机构2与第一驱动机构1对导管3的递送方式不同，第二驱动机构2是通过在机架6上的位移进而对导管3的后端进行递送。在本实施例中，第二驱动机构的递送行程是0.3m-1.5m，在上述范围内能够有效保证对导管的控制精度，提高手术的安全性，实用性强。
现有的介入手术机器人对导管3的全程递送，需要导管3始终保持拉直的状态。现有技术中使导管3保持拉直状态的方式是通过若干驱动装置分别夹持导管3，由若干个驱动装置协同运动递送导管3，使导管3始终处于拉直状态。参照图1和图2，在一个可行的实施方式中，所述驱动组件上设置有检测部件，所述检测部件用于检测所述第一驱动机构1与所述第二驱动机构2之间的细长型医疗器材是否处于拉直状态。在本实施例中，检测部件为压力传感器7。所述检测部件检测到所述第一驱动机构1与所述第二驱动机构2之间的细长型医疗器材处于拉直状态时，所述第二驱动机构2开始在所述机架6上进行位移，所述第二驱动机构2递送所述细长型医疗器材的速度与所述第一驱动机构1递送所述细长型医疗器材的速度相同。工作开始时，导管3的前端安装在第一驱动机构1上，导管3的后端安装在第二驱动机构2上，此时导管3始终保持弯曲状态。启动第一驱动机构1对导管3进行递送，在这里第一驱动机构1是通过夹持住导管3的管体对导管3进行递送，直至检测部件检测到第一驱动机构1和第二驱动机构2之间的导管3被拉直，启动第二驱动机构2对导管3的后端进行递送。在这里需要注意的是，第一驱动导管3对导管3的管体进行递送的速度需要与第二驱动机构2对导管3的后端递送的速度保持一致，使得第一驱动机构1和第二驱动机构2之间的导管3始终保持拉直的状态。
在一个可行的实施方式中，参照图2和图3，所述机架6上装设有导轨61和滑块63。所述导轨61的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致，所述滑块63安装于所述导轨61上并可沿所述导轨61滑动。所述第二驱动机构2通过连接板62与所述滑块63连接。具体地，所述导轨61两侧分别设有滑槽611，且其沿所述导轨61的延伸方向延伸。所述滑块63底部设有卡槽632，所述卡槽632内相对的两侧壁上分别设有卡凸631。滑块63与导轨61配合安装时，所述导轨61靠滑块63的一面卡入卡槽632内，卡凸631对应卡设于滑槽611内，从而使得滑块63可以沿导轨61滑动。所述连接板62包括连接段620、第一安装段621及第二安装段622。所述第一安装段621、第二安装段622分别垂直连接于连接段620两侧并呈相互背离方向延伸。所述滑块63、第二驱动机构2分别装设于第一安装段621、第二安装段622上。
在一个可行的实施方式中，所述机架6上装设有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述第二驱动机构2沿细长型医疗器材递送方向进行位移。具体地，参照图2至图5，所述驱动组件包括装设于所述机架6上的驱动电机20以及设于所述机架6上与所述驱动电机20传动连接的丝杆结构，所述丝杆结构与所述第二驱动机构2连接，以驱动所述第二驱动机构2在所述机架6上位移。优选地，丝杆结构包括丝杆23和螺母座28。丝杆23和螺母座28形成螺纹配合。驱动电机20通过第一支撑板21装设于所述机架6上，而丝杆23的一端设于所述驱动电机20的输出端，另一端则与装设于所述机架6上的第二支撑板22转动连接。在本实施例中，所述螺母座28与一连接块27固定连接，连接块27则装设于第一安装段621上，第二驱动机构2装设于第二安装段622上。工作时，所述驱动电机20启动，由于螺母座28通过内螺纹与丝杆23上的外螺纹啮合，在外螺纹的作用下，螺母座28带动连接块27沿丝杆23运动，进而带动第二驱动机构2沿递送方向线性滑动。在本实施例中，螺母座28与压力传感器7固定连接，压力传感器7与连接块27固定连接。具体地，螺母座28包括底盘281和套轴282。套轴282依次穿过上述的压力传感器7和连接块27，压力传感器7位于底盘281和连接块27之间。具体地，第一驱动机构1与第二驱动机构2之间的细长型医疗器材变拉直的瞬间，第一驱动机构1对导管3的递送力通过导管3的后端传递到第二驱动机构2上，拉动第二驱动机构2移动，同时带动连接块27移动。连接块27在移动过程中对压力传感器7的表面产生压力，压力传感器7检测到压力信号，触发第二驱动机构2运动。
在另一个可行的实施方式中，参照图6，所述驱动组件包括装设于所述机架6上的驱动电机20以及设于所述机架6上与所述驱动电机20传动连接的同步带结构。所述同步带结构与所述第二驱动机构2连接，以驱动所述第二驱动机构2在所述机架6上位移。具体地，驱动电机20通过第一支撑板21装设于所述机架6上。所述同步带结构则包括设于所述驱动电机20的输出端的主同步轮24、装设于所述机架6上的第二支撑板22、装设于所述第二支撑板22上的从同步轮25以及绕接于所述主同步轮24和所述从同步轮25上的同步带26。所述同步带26通过连接块27与所述连接板62连接，以带动所述第二驱动机构2进行位移。采用主同步轮24和从同步轮25带动同步带26来完成第二驱动机构2直线移动的控制，控制精度高，由于同步带26代替传统的刚性结构，使得其结构简单，机构相对较轻，惯性小，装置的柔顺性好，不会产生刚性碰撞或冲击，同时第二驱动机构2在机架6上的运动通过一个电机单独线性控制，适合临床使用。
在一个可行的实施方式中，参照图2，所述第一驱动机构1装设于所述机架6的端部，上述的驱动电机20在靠近所述第一驱动机构1的位置上设置。由于第一驱动机构1设置在一侧的端部且不需要进行位移，因此可以缩短机架6所需的延伸长度，使机架6更加轻便。此外由于电机设置在第一驱动机构1的附近，因此可以合理利用空间，减少机架6的整体体积，提高了机架6的空间利用率。
在一个可行的实施方式中，驱动组件可以是装设于机架6上并带动第二驱动机构2沿导管3递送方向进行位移的直线模组。直线模组是将电能直接转化为直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的一种传动装置，具有结构简单，方便实现长行程，高加速度，响应快，精度高等优点。上述的直线模组可用于连接第二驱动机构2并驱动第二驱动机构2进行直线位移。
在一个可行的实施方式中，所述第一驱动机构1上设有用于递送细长型医疗器材的轴线递送组件11。具体地，参照图7，所述轴线递送组件11包括若干个可转动地装设于所述第一驱动机构1上的辊轮111以及装设于所述第一驱动机构1上用于驱动所述辊轮111转动的驱动单元112。若干个所述辊轮111设置在细长型医疗器材的两侧。在所述辊轮111与所述导管3之间的摩擦作用下，所述驱动单元112驱动所述辊轮111转动，以递送导管3。驱动单元112带动与其动力连接的转轴以及安装在该转轴上的辊轮111一起转动，辊轮111在转动过程中，配合另一侧的辊轮111一起转动，对导管3进行递送。本实施例中的驱动单元112设置在第二安装段622的下方。
在一个可行的实施方式中，参照图1，所述介入手术机器人从端驱动装置还包括罩设于所述第一驱动机构1和所述第二驱动机构2上的外罩5。所述外罩5与所述第一驱动机构1围成一收纳所述轴线递送组件11的隔离空间。
在一个可行的实施方式中，参照图2，所述机架6上还装设有拖链4，所述拖链4用于收纳与所述第二驱动机构2电性连接的导线组，所述拖链4的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致。在现有技术中，若干个驱动装置连接的导线组都设置在拖链4中，移动过程中由于布线密集，极容易造成电线磨损，带来安全隐患。此外，需要使用特殊的柔性电线，增加成本。在本发明中，由于第一驱动机构1固定设置在机架6上，因此与第一驱动机构1连接的导线组不需要放置于拖链4内。优选地，在本发明中可以将驱动电机20设置在第一驱动机构1的附近，与驱动电机20连接的导线组同样不需要放置于拖链4内。因此，拖链4内只需放置与第二驱动机构2电性连接的导线组即可，这样可以减少拖链4内导线的数量，减少了导线磨损，降低安全隐患，同时，也减少了柔性导线的使用，降低成本。
在一个可行的实施方式中，参照图4和图5，还包括用于检测所述第二驱动机构移动距离的位移检测部件8。所述位移检测部件8包括装设于所述机架上的主尺81和装设于所述连接板上的读数头82，所述主尺81设于所述拖链4和所述导轨61之间，且延伸方向与细长型医疗器械递送方向一致，所述读数头82与所述主尺81的位置相对应。上述主尺81可以为光栅尺或磁栅尺，读数头82与上述的光栅尺或磁栅尺相对应。通过主尺81和读数头82的配合，检测第二驱动机构2的位置，防止第二驱动机构2的运动轨迹超出设定值或者与机架6上的其他部件相互碰撞，损坏第二驱动机构2。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，包括：
机架；
第一驱动机构，固设于所述机架上，夹持细长型医疗器材的一端，对所述细长型医疗器材进行递送；
第二驱动机构，可移动地设于所述机架上，夹持所述细长型医疗器材的另一端，通过在所述机架上进行位移，对所述细长型医疗器材进行递送。
2.根据权利要求1所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述机架上装设有驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述第二驱动机构沿细长型医疗器材递送方向进行位移。
3.根据权利要求2所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述驱动组件上设置有检测部件，所述检测部件用于检测所述第一驱动机构与所述第二驱动机构之间的细长型医疗器材是否处于拉直状态，所述检测部件检测到所述第一驱动机构与所述第二驱动机构之间的细长型医疗器材处于拉直状态时，所述第二驱动机构开始在所述机架上进行位移，所述第二驱动机构递送所述细长型医疗器材的速度与所述第一驱动机构递送所述细长型医疗器材的速度相同。
4.根据权利要求2所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述驱动组件包括装设于所述机架上的驱动电机以及设于所述机架上与所述驱动电机传动连接的丝杆结构，所述丝杆结构与所述第二驱动机构连接，以驱动所述第二驱动机构在所述机架上位移。
5.根据权利要求2所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述驱动组件包括装设于所述机架上的驱动电机以及设于所述机架上与所述驱动电机传动连接的同步带结构，所述同步带结构与所述第二驱动机构连接，以驱动所述第二驱动机构在所述机架上位移。
6.根据权利要求4或5所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述第一驱动机构装设于所述机架的端部，所述驱动电机在靠近所述第一驱动机构的位置上设置。
7.根据权利要求1所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述机架上装设有导轨和滑块，所述导轨的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致，所述滑块安装于所述导轨上并可沿所述导轨滑动，所述第二驱动机构通过连接板与所述滑块连接。
8.根据权利要求7所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述机架上还装设有拖链，所述拖链用于收纳与所述第二驱动机构电性连接的导线组，所述拖链的延伸方向与所述细长型医疗器械递送方向一致。
9.根据权利要求8所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，还包括用于检测所述第二驱动机构移动距离的位移检测部件，所述位移检测部件包括装设于所述机架上的主尺和装设于所述连接板上的读数头，所述主尺设于所述拖链和所述导轨之间，且延伸方向与细长型医疗器械递送方向一致，所述读数头与所述主尺的位置相对应。
10.根据权利要求1所述的介入手术机器人从端驱动装置，其特征在于，所述第一驱动机构上设有用于递送细长型医疗器材的轴线递送组件，所述轴线递送组件包括若干个可转动地装设于所述第一驱动机构上的辊轮以及装设于所述第一驱动机构上用于驱动所述辊轮转动的驱动单元，若干个所述辊轮设置在细长型医疗器材的两侧。
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