CN116869655B - 一种介入手术机器人导丝驱动装置及介入手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，提出了一种介入手术机器人导丝驱动装置及介入手术机器人，在从动摩擦轮固定架的两端分别设置有固定板，固定板上设置有长孔，从动摩擦轮轮轴的两端与固定板之间均设置有扭簧，扭簧的弹力能够使得从动摩擦轮轮轴带动从动摩擦轮压紧导丝；同时，在下壳体内设置第一滑轮，在上壳体内设置第二滑轮和恒力弹簧，第一滑轮和第二滑轮之间设置有拉绳，拉绳的一端绕过第一滑轮后连接有驱动装置，另一端绕过第二滑轮后与恒力弹簧连接；当拉动拉绳时，能够带动主动摩擦轮和从动摩擦轮向相反方向移动，当驱动装置松开所述拉绳时，恒力弹簧拉动所述拉绳复位，使得主动摩擦轮和从动摩擦轮复位，从而驱动导丝实现旋转动作。

Description

一种介入手术机器人导丝驱动装置及介入手术机器人

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种介入手术机器人导丝驱动装置及介入手术机器人。

背景技术

介入手术机器人在手术操作中，细长的导丝进入人体血管内，并可以在血管内顺利达到病变位置，在导丝的引导上，球囊、导管等器械达到指定位置，进行相应的操作治疗。在导丝使用时，使导丝进退和旋转，满足手术治疗要求。因此，介入手术机器人中，需配备导丝驱动装置，驱动导丝直线、旋转及其组合运动。

发明人发现，现有导丝驱动装置主要采用摩擦轮驱动导丝直线运动的方式，导丝的旋转运动机构需须单独设置，且要满足导丝直线与旋转的组合运动，结构复杂，零部件数量较多，配合要求高；同时，在导丝安装取放时，需先将摩擦轮分离，导丝需放置在指定的沟槽内，操作受限，使用欠佳。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种介入手术机器人导丝驱动装置及介入手术机器人，从动摩擦轮轮轴的两端与固定板之间均设置有扭簧，扭簧的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴带动所述从动摩擦轮压紧导丝，保证了对导丝驱动的稳定性，不需要将导丝放置在指定的沟槽内；同时，通过滑轮设置拉绳，拉绳的一端绕过第一滑轮后连接有驱动装置，另一端绕过第二滑轮后与恒力弹簧连接，拉绳分别与主动摩擦轮固定架和从动摩擦轮固定架固定，当驱动装置拉动拉绳时，拉绳能够带动主动摩擦轮固定架和从动摩擦轮固定架固向相反方向移动，从而带动主动摩擦轮和从动摩擦轮沿轴向的相反方向移动，当驱动装置松开所述拉绳时，恒力弹簧拉动所述拉绳复位，使得主动摩擦轮和从动摩擦轮复位，从而驱动导丝实现旋转动作，驱动导丝实现旋转动作的机构简单，零部件数量较少，降低了成本。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种介入手术机器人导丝驱动装置，采用如下技术方案：

一种介入手术机器人导丝驱动装置，包括下壳体，以及设置在所述下壳体上的上壳体；

所述下壳体内设置有主动摩擦轮固定架，所述主动摩擦轮固定架上通过主动摩擦轮轮轴设置有主动摩擦轮；所述上壳体内设置有从动摩擦轮固定架，所述从动摩擦轮固定架上通过从动摩擦轮轮轴设置有从动摩擦轮；

所述从动摩擦轮固定架的两端分别设置有固定板，所述固定板上设置有长孔，所述从动摩擦轮轮轴的两端分别插入所述从动摩擦轮固定架的两端固定板的长孔内，所述从动摩擦轮轮轴的两端与固定板之间均设置有扭簧，所述扭簧的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴带动所述从动摩擦轮压紧导丝；

所述下壳体内设置有第一滑轮，所述上壳体内设置有第二滑轮和恒力弹簧；所述第一滑轮和所述第二滑轮之间设置有拉绳；所述拉绳的一端绕过所述第一滑轮后连接有驱动装置，另一端绕过所述第二滑轮后与所述恒力弹簧连接；所述拉绳分别与所述主动摩擦轮固定架和所述从动摩擦轮固定架固定；当所述驱动装置拉动所述拉绳时，所述拉绳能够带动所述主动摩擦轮固定架和所述从动摩擦轮固定架固向相反方向移动，从而带动所述主动摩擦轮和所述从动摩擦轮沿轴向的相反方向移动，当所述驱动装置松开所述拉绳时，所述恒力弹簧拉动所述拉绳复位，使得所述主动摩擦轮和所述从动摩擦轮复位，驱动导丝实现旋转动作。

进一步的，所述主动摩擦轮轮轴转动连接在所述下壳体内；所述主动摩擦轮通过花键套接在所述从动摩擦轮轮轴上。

进一步的，所述主动摩擦轮轮轴的一端连接有第一从动齿轮。

进一步的，所述下壳体内设置有与所述第一从动齿轮啮合的第一主动齿轮。

进一步的，所述第一从动齿轮和所述第一主动齿轮均为锥齿轮。

进一步的，所述驱动装置包括设置在所述下壳体上的第二主动齿轮，以及与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；所述拉绳缠绕在所述第二从动齿轮上。

进一步的，所述第二从动齿轮和所述第二主动齿轮均为锥齿轮。

进一步的，所述从动摩擦轮套接在所述从动摩擦轮轮轴上。

进一步的，所述下壳体和所述上壳体铰接。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种介入手术机器人，采用如下技术方案：

一种介入手术机器人，包括如第一方面中所述的介入手术机器人导丝驱动装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明在从动摩擦轮固定架的两端分别设置有固定板，固定板上设置有长孔，从动摩擦轮轮轴的两端分别插入所述从动摩擦轮固定架的两端固定板的长孔内，从动摩擦轮轮轴的两端与固定板之间均设置有扭簧，扭簧的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴带动所述从动摩擦轮压紧导丝，保证了对导丝驱动的稳定性，不需要将导丝放置在指定的沟槽内；同时，在下壳体内设置第一滑轮，在上壳体内设置第二滑轮和恒力弹簧，第一滑轮和第二滑轮之间设置有拉绳，拉绳的一端绕过第一滑轮后连接有驱动装置，另一端绕过第二滑轮后与恒力弹簧连接；拉绳分别与主动摩擦轮固定架和从动摩擦轮固定架固定；当驱动装置拉动拉绳时，拉绳能够带动主动摩擦轮固定架和从动摩擦轮固定架固向相反方向移动，从而带动主动摩擦轮和从动摩擦轮沿轴向的相反方向移动，当驱动装置松开所述拉绳时，恒力弹簧拉动所述拉绳复位，使得主动摩擦轮和从动摩擦轮复位，从而驱动导丝实现旋转动作，驱动导丝实现旋转动作的机构简单，零部件数量较少，降低了成本；

2、本发明通过使成对摩擦轮做轴向运动，实现导丝的旋转运动，结构更加紧凑，也减少了零部件的数量；同时，采用主动摩擦轮和从动摩擦轮分别安装在上壳体和下壳体的方式，避免了导丝安装时相较于现有产品的限制，便于医护人员操作；

3、本发明中摩擦轮旋转实现导丝进退的同时，使主动摩擦轮和从动摩擦轮实现相对轴向运动，带动导丝旋转，结构集成、紧凑；在从动摩擦轮上设置有扭簧机构，实现主动摩擦轮和从动摩擦轮的浮动夹紧，可适应不同规格的导丝，并减轻零部件制造、装配的误差影响；采用恒力弹簧、拉绳机构，相比于齿轮、连杆和带传动等机构，节省空间，且更易于保证中途开盖后摩擦轮的复位精度。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的摩擦轮固定架结构示意图；

图3为本发明实施例1的摩擦轮结构示意图；

图4为本发明实施例1的上壳体和下壳体合并后状态示意图；

图5为本发明实施例1的主动齿轮示意图。

其中，1、上壳体；101、固定板；102、长孔；2、下壳体；3、主动摩擦轮；4、从动摩擦轮；5、扭簧；6、恒力弹簧；7、拉绳；701、第一滑轮；702、第二滑轮；8、导丝；9、主动摩擦轮固定架；10、从动摩擦轮固定架；11、主动摩擦轮轮轴；12、从动摩擦轮轮轴；13、第一主动齿轮；14、第一从动齿轮；15、第二主动齿轮；16、第二从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

血管介入手术作为以治疗血管疾病或癌症为目的的微创手术，主要基于X射线透视摄影来通过血管从经皮至病变部位插入直径为数mm以下的细导管(导管)，从而使上述导管到达目标器官并进行治疗。传统血管介入手术操作需要医生手动完成导管、导丝等器械的操作。随着机器人技术的发展，手术机器人系统已能做到取代医护人员进行介入手术，由机器人完成对导管、导丝等器械的操作，避免X射线对医护人员的伤害。还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，降低术中事故的发生几率。

现有导丝驱动装置主要采用摩擦轮驱动导丝直线运动的方式，导丝的旋转运动机构需须单独设置，且要满足导丝直线与旋转的组合运动，结构复杂，零部件数量较多，配合要求高；同时，在导丝安装取放时，需先将摩擦轮分离，导丝需放置在指定的沟槽内，操作受限，使用欠佳。针对上述问题，如图1和图2所示，本实施例提供了一种介入手术机器人导丝驱动装置，包括下壳体2，以及设置在所述下壳体2上的上壳体1；

所述下壳体2内设置有主动摩擦轮固定架9，所述主动摩擦轮固定架9上通过主动摩擦轮轮轴11设置有主动摩擦轮3；所述上壳体1内设置有从动摩擦轮固定架10，所述从动摩擦轮固定架10上通过从动摩擦轮轮轴12设置有从动摩擦轮4；

所述从动摩擦轮固定架10的两端分别设置有固定板101，所述固定板101上设置有长孔102，所述从动摩擦轮轮轴12的两端分别插入所述从动摩擦轮固定架10的两端固定板101的长孔102内，所述从动摩擦轮轮轴12的两端与固定板101之间均设置有扭簧5，所述扭簧5的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴12带动所述从动摩擦轮4压紧导丝；

所述下壳体2内设置有第一滑轮701，所述上壳体1内设置有第二滑轮702和恒力弹簧6；所述第一滑轮701和所述第二滑轮702之间设置有拉绳7；所述拉绳7的一端绕过所述第一滑轮701后连接有驱动装置，另一端绕过所述第二滑轮702后与所述恒力弹簧6连接；所述拉绳7分别与所述主动摩擦轮固定架9和所述从动摩擦轮固定架10固定；当所述驱动装置拉动所述拉绳7时，所述拉绳7能够带动所述主动摩擦轮固定架9和所述从动摩擦轮固定架10固向相反方向移动，从而带动所述主动摩擦轮3和所述从动摩擦轮4沿轴向的相反方向移动，当所述驱动装置松开所述拉绳7时，所述恒力弹簧6拉动所述拉绳7复位，使得所述主动摩擦轮3和所述从动摩擦轮4复位，驱动导丝8实现旋转动作。

具体的，借助扭簧5的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴12带动所述从动摩擦轮压紧导丝，保证了对导丝8驱动的稳定性，不需要将导丝放置在指定的沟槽内；同时，当驱动装置拉动拉绳7时，拉绳7能够带动主动摩擦轮固定架9和从动摩擦轮固定架10固向相反方向移动，从而带动主动摩擦轮3和从动摩擦轮4沿轴向的相反方向移动，当驱动装置松开所述拉绳7时，恒力弹簧6拉动所述拉绳7复位，使得主动摩擦轮3和从动摩擦轮4复位，从而驱动导丝8实现旋转动作，驱动导丝8实现旋转动作的机构简单，零部件数量较少，降低了成本。

现有产品导丝驱动的摩擦轮多为竖直放置在下壳内；本实施例中，为方便导丝的取放操作，将摩擦轮组分别放置于上壳体1和下壳体2内，摩擦轮横向放置；如此，放置导丝8时，打开所述上壳体1，摩擦轮组分离，导丝8放入指定位置，然后盖上所述上壳体1，摩擦轮组结合。为保证导丝8与摩擦轮始终贴合，对所述上壳体1内的从动摩擦轮4设置有扭簧5，且从动摩擦轮轮轴12可浮动，保证盖上所述上壳体1后导丝8始终处于压紧状态；这样即可避免零部件生产、装配带来的误差对导丝压紧程度的影响，也可使装置适应不用规格的导丝，满足多种规格的导丝的使用。

本实施例中，所述主动摩擦轮轮轴11转动连接在所述下壳体2内；所述主动摩擦轮3可以通过花键套接在所述从动摩擦轮轮轴12上。可以理解的，所述主动摩擦轮3转动时，在花键的作用下，可以带动所述主动摩擦轮3转动；为了实现所述主动摩擦轮轮轴11的驱动，可以在所述主动摩擦轮轮轴11的一端连接有第一从动齿轮14；所述下壳体2内设置有与所述第一从动齿轮14啮合的第一主动齿轮13；所述第一从动齿轮14和所述第一主动齿轮13均为锥齿轮，所述第一主动齿轮13连接有电机的输出轴，电机可以驱动所述第一主动齿轮13转动，从而带动所述第一从动齿轮14和所述主动摩擦轮轮轴11转动。

为实现导丝的直线运动，在主动摩擦轮3的一根主动摩擦轮轮轴11上设置有第一从动齿轮14，与之配合的第一主动齿轮13设置在所述下壳体2内。电机通过锥齿轮驱动转轴转动，在成对主从摩擦轮的带动下，导丝做直线运动；通过电机的正反转，实现导丝的正反向运动。

为了实现所述拉绳7的驱动，可选的，所述驱动装置包括设置在所述下壳体2上的第二主动齿轮15，以及与所述第二主动齿轮15啮合的第二从动齿轮16；所述拉绳7缠绕在所述第二从动齿轮16上；所述第二从动齿轮16和所述第二主动齿轮15均为锥齿轮；所述第二主动齿轮15连接有电机的输出轴，电机可以驱动所述第二主动齿轮15转动，从而带动所述第二从动齿轮16转动，所述第二从动齿轮16转动实现对拉绳7的拉动缠绕。

具体的，初始状态下，主摩擦轮固定架9和从摩擦轮固定架10对齐居中，此时恒力弹簧6处于拉伸状态；当第二从动锥齿轮12顺时针运动时，第二从动锥齿轮12带动拉绳像滚筒一样将拉绳7缠绕在第二从动锥齿轮12上，恒力弹簧6继续拉伸。拉绳7带动摩擦轮固定架做直线运动，并在滑轮的作用下，实现主摩擦轮固定架9和从摩擦轮固定架10做等速，反向运动，从而带动主动摩擦轮3和从动摩擦轮4做轴向运动，实现导丝8的顺时针旋转。当第二从动锥齿轮12逆时针旋转时，恒力弹簧6收缩，拉绳7在恒力弹簧力的作用下在第二从动锥齿轮12上释放，实现导丝的逆时针旋转。

在其他一些实施例中，实际在手术操作中，存在手术暂停，导丝驱动装置中途开盖的情况，此时，需保证驱动装置二次合盖后摩擦轮固定架在轴向位置保持不变，以保证系统记录的驱动参数的一致性。为此，在壳体上为拉绳设置转轴，转轴与上下壳的旋转轴同心。这样，在壳体合盖时，拉绳上的摩擦轮固定架位置不变。

需要说明的是，所述从动摩擦轮4直接套接在所述从动摩擦轮轮轴12上，所述从动摩擦轮4可以在所述主动摩擦轮3的摩擦力作用下实现转动，且可以在所述从动摩擦轮轮轴12的轴向上移动。

导丝8的进退通过两组摩擦轮的旋转带动两轮间的导丝8做直线运动，导丝8的旋转通过主动摩擦轮3和从动摩擦轮4的轴向相对位移，实现导丝8的旋转。两种运动可耦合一起，实现导丝8的进退及旋转同时运动。在每个摩擦轮的中心，均设置有通孔，用以安装摩擦轮轮轴；可选的，从动摩擦轮4中心的通孔为光孔，所述从动摩擦轮轮轴12穿过从动摩擦轮4与从动摩擦轮固定架10上的开孔，且从动摩擦轮轮轴12与从动摩擦轮4及从动摩擦轮固定架10的孔均为松配合，从动摩擦轮4及从动摩擦轮固定架10可在从动摩擦轮轮轴12轴向方向自由移动。在主动摩擦轮3侧，主动摩擦轮3中心通孔设置有花键等样式的键槽，在主动摩擦轮轮轴11上设置有相应的键，主动摩擦轮轮轴11穿过主动摩擦轮3及主动轮固定架9的通孔，主动摩擦轮3及主动轮固定架9也可在主动摩擦轮轮轴11上自由移动。

所述下壳体2和所述上壳体1铰接，实现所述下壳体2和所述上壳体1之间的合并和打开；所述下壳体2和所述上壳体1的铰接，可以通过铰接轴实现。

实施例2：

本实施例提供了一种介入手术机器人，包括如实施例1中所述的介入手术机器人导丝驱动装置；需要说明的是，所述介入手术机器人还包括机器人本体、机械臂以及其他结构，可以直接采用现有装置，在此不再详述。

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

Claims (9)

1.一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，包括下壳体，以及设置在所述下壳体上的上壳体；

所述下壳体内设置有主动摩擦轮固定架，所述主动摩擦轮固定架上通过主动摩擦轮轮轴设置有主动摩擦轮；所述上壳体内设置有从动摩擦轮固定架，所述从动摩擦轮固定架上通过从动摩擦轮轮轴设置有从动摩擦轮；

所述从动摩擦轮固定架的两端分别设置有固定板，所述固定板上设置有长孔，所述从动摩擦轮轮轴的两端分别插入所述从动摩擦轮固定架的两端固定板的长孔内，所述从动摩擦轮轮轴的两端与固定板之间均设置有扭簧，所述扭簧的弹力能够使得所述从动摩擦轮轮轴带动所述从动摩擦轮压紧导丝；

所述下壳体内设置有第一滑轮，所述上壳体内设置有第二滑轮和恒力弹簧；所述第一滑轮和所述第二滑轮之间设置有拉绳；所述拉绳的一端绕过所述第一滑轮后连接有驱动装置，另一端绕过所述第二滑轮后与所述恒力弹簧连接；所述拉绳分别与所述主动摩擦轮固定架和所述从动摩擦轮固定架固定；当所述驱动装置拉动所述拉绳时，所述拉绳能够带动所述主动摩擦轮固定架和所述从动摩擦轮固定架向相反方向移动，从而带动所述主动摩擦轮和所述从动摩擦轮沿轴向的相反方向移动，当所述驱动装置松开所述拉绳时，所述恒力弹簧拉动所述拉绳复位，使得所述主动摩擦轮和所述从动摩擦轮复位，驱动导丝实现旋转动作；

所述驱动装置包括设置在所述下壳体上的第二主动齿轮，以及与所述第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；所述拉绳缠绕在所述第二从动齿轮上。

2.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述主动摩擦轮轮轴转动连接在所述下壳体内；所述主动摩擦轮通过花键套接在所述主动摩擦轮轮轴上。

3.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述主动摩擦轮轮轴的一端连接有第一从动齿轮。

4.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述下壳体内设置有与第一从动齿轮啮合的第一主动齿轮。

5.如权利要求4所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述第一从动齿轮和所述第一主动齿轮均为锥齿轮。

6.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述第二从动齿轮和所述第二主动齿轮均为锥齿轮。

7.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述从动摩擦轮套接在所述从动摩擦轮轮轴上。

8.如权利要求1所述的一种介入手术机器人导丝驱动装置，其特征在于，所述下壳体和所述上壳体铰接。

9.一种介入手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的介入手术机器人导丝驱动装置。