CN205215325U - 一种立式移动穿刺机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种立式移动穿刺机器人，升降机构与旋转机构连接，升降机构安装于底盘平台上，旋转机构安装在升降机构顶端，倾斜角度调节机构安装在旋转机构上；或，旋转机构安装于底盘平台上，升降机构安装在旋转机构顶端，倾斜角度调节机构安装在升降机构上；升降机构用于通过升降对穿刺位置的高度进行调整；旋转机构用于通过水平旋转对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节；倾斜角度调节机构用于对穿刺位置的倾斜角度进行调节；平移机构安装在倾斜角度调节机构上，用于对穿刺执行机构的水平位置进行调整；穿刺执行机构安装在平移机构上，用于进行穿刺操作。通过本实用新型能够实现多角度和多方式的穿刺，定位精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及手术器械技术领域，特别涉及一种立式移动穿刺机器人。
背景技术
传统的穿刺手术是由医生人工进行完成或采用简易固定装置，存在着明显的缺点，比如：专科医生需要长时间的培训，手术方法技巧性强，手术风险性高；手术时间长操作复杂时医生容易疲劳，人手操作不稳定严重影响手术质量，增加患者手术风险。简易固定装置与床或超声探头等设备固定连接，活动范围较小，不能够满足快速移动和多角度定位的要求，并且调节速度、运动稳定性和精度有限，增加手术难度和风险。
近年来，微创手术技术不断发展，医生对于在手术中可对患处定位精确并且平稳灵活的穿刺设备具有很大需求。目前所提出的微创穿刺手术机器人主要是各种多关节串联机械臂，可以实现多自由度多角度方位的穿刺，但是由于采用的是手动或电动操作调整，运动控制复杂，运动精度对模型的准确性依赖较大，运动灵活性低，使得稳定性和精度有限，并且响应定位不够迅速。
专利201510091184.1涉及了一种具有圆弧支架的穿刺手术机器人装置，采用圆弧支架提高了多位置适应性穿刺，具有运动平稳、快速和结构紧凑等优点，但受限于圆弧支架的体积和形状，穿刺位置和角度不能灵活多变，只能胸腔外部以圆弧半径上活动，有很多位置和角度无法实现，例如在胸腔外对其进行水平穿刺很难实现，并且体积较大，要在手术床很大且平整位置才能安装。由此可见，穿刺设备的缺陷给临床使用带来很多不便，影响使用效果。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种立式移动穿刺机器人，穿刺位置和角度灵活多变，能实现多角度和多方式的穿刺，定位精度高，运动平稳速度快，体积小，操作方便。
该立式移动穿刺机器人包括：
底盘平台2、升降机构、旋转机构6、倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构；
所述升降机构与所述旋转机构6连接，所述升降机构安装于底盘平台2上，所述旋转机构6安装在升降机构顶端，所述倾斜角度调节机构安装在所述旋转机构6上；或，所述旋转机构6安装于底盘平台2上，所述升降机构安装在所述旋转机构6顶端，所述倾斜角度调节机构安装在所述升降机构上；
所述升降机构用于通过升降对穿刺位置的高度进行调整；
所述旋转机构6用于通过水平旋转对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节；
所述倾斜角度调节机构用于对穿刺位置的倾斜角度进行调节；
所述平移机构安装在所述倾斜角度调节机构上，用于对穿刺执行机构的水平位置进行调整；
所述穿刺执行机构安装在平移机构上，用于进行穿刺操作。
在一个实施例中，该立式移动穿刺机器人还包括：
脚轮1，安装于底盘平台2底部，用于移动穿刺机器人。
在一个实施例中，所述脚轮1上安装有锁止器件，用于通过锁止脚轮1对穿刺机器人进行固定。
在一个实施例中，所述脚轮1的数量多于3个。
在一个实施例中，该立式移动穿刺机器人还包括：
移动平台，安装于底盘平台2底部，用于移动穿刺机器人。
在一个实施例中，所述升降机构包括第一电机3、套筒4和推杆5；
所述第一电机3安装在套筒4上，所述推杆5安装于套筒4内，所述第一电机3用于驱动推杆5在套筒4内上下移动。
在一个实施例中，所述旋转机构6包括盘式电机61和旋转盘62；
所述盘式电机61固定在推杆5上，所述盘式电机61用于通过带动旋转盘62进行旋转，对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节。
在一个实施例中，所述倾斜角度调节机构包括第二电机7和安装板8；
所述第二电机7安装在旋转盘62上；
所述安装板8与第二电机7之间通过旋转轴连接；
所述第二电机7用于通过驱动旋转轴旋转，带动安装板8倾斜，对穿刺位置的倾斜角度进行调节。
在一个实施例中，所述倾斜角度调节机构还包括支撑块18；
所述支撑块18安装在旋转盘62上，所述支撑块18与旋转轴活动连接，用于通过旋转轴支撑安装板8、平移机构和穿刺执行机构。
在一个实施例中，所述平移机构包括第一丝杆螺母机构9、第三电机10和滑块17；
所述第一丝杆螺母机构9安装在安装板8上；
所述第三电机10安装于第一丝杆螺母机构9的一端；
所述第一丝杆螺母机构9的丝杆贯穿所述滑块17；
所述第三电机10用于通过驱动第一丝杆螺母机构9的丝杆旋转，使滑块17沿着第一丝杆螺母机构9的丝杆平移。
在一个实施例中，所述穿刺执行机构包括第二丝杆螺母机构11、穿刺针13、移动滑块14和推进电机16；
所述第二丝杆螺母机构11安装于滑块17上，随着滑块17的移动而移动；
所述推进电机16安装于所述第二丝杆螺母机构11一端；
所述第二丝杆螺母机构11的丝杆贯穿所述移动滑块14；
所述穿刺针13安装于所述移动滑块14上；
所述推进电机16用于通过驱动第二丝杆螺母机构11的丝杆旋转，使移动滑块14沿着第二丝杆螺母机构11的丝杆平移，同时带动穿刺针13平移。
在一个实施例中，所述穿刺执行机构还包括：
旋转电机15，安装于所述移动滑块14上，所述旋转电机15用于驱动穿刺针13进行旋转。
在一个实施例中，该立式移动穿刺机器人还包括：
托架12，安装在第二丝杆螺母机构11上，用于支撑穿刺针13。
在本实用新型实施例中，穿刺机器人通过升降机构可以实现快速升降，相比液动或气动方式更为平稳，运动定位精度高，响应灵敏；采用旋转和倾斜角度调节机构可以实现多角度多方位的穿刺方式进行穿刺，本实用新型结构紧凑，运动平稳，能实现多角度多方式的穿刺，可用于肿瘤消融、组织活检、近距离粒子植入等各类穿刺操作，具有定位精度高，运动平稳速度快，操作方便等优点。
另外，采用脚轮或移动平台，可以便于在床边移动，为机器人选择合适的位置。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人的升降机构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人的旋转机构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人的倾斜角度调节机构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人的平移机构示意图；
图6是是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人的穿刺机构和托架示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
现有的穿刺手术机器人，具有如下缺点：运动控制复杂，运动精度对模型的准确性依赖较大，运动灵活性低，稳定性和精度有限，响应定位不够迅速，穿刺位置和角度不能灵活多变等。本实用新型提出一种立式移动穿刺机器人，可以克服现有技术中存在的缺点。
图1是本实用新型实施例提供的一种立式移动穿刺机器人整体结构示意图，如图1所示，该立式移动穿刺机器人包括：底盘平台2、升降机构、旋转机构6、倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构；
其中，升降机构与旋转机构6连接，升降机构安装于底盘平台2上，旋转机构6安装在升降机构顶端，倾斜角度调节机构安装在旋转机构6上；或，旋转机构6安装于底盘平台2上，升降机构安装在旋转机构6顶端，倾斜角度调节机构安装在升降机构上；
所述升降机构用于通过升降对穿刺位置的高度进行调整；
所述旋转机构6用于通过水平旋转对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节；
所述倾斜角度调节机构用于对穿刺位置的倾斜角度进行调节；
所述平移机构安装在所述倾斜角度调节机构上，用于对穿刺执行机构的水平位置进行调整；
所述穿刺执行机构安装在平移机构上，用于进行穿刺操作。
下面对所有结构进行详细说明。
具体实施时，为了使该穿刺机器人能够更好的移动，在底盘平台2的底部安装有脚轮1，可以实现穿刺机器人的整体移动。为了在移动时使穿刺机器人保持平衡，脚轮1的个数需多于3个，可以为4个。另外，脚轮1上安装有锁止器件，在确定穿刺机器人在床边的位置后，通过锁止脚轮1对穿刺机器人进行固定。
除上述安装脚轮1外，还可以在底盘平台2的底部安装移动平台，同样能够使穿刺机器人更好的移动。
具体实施时，为了调整穿刺针在不同高度上进行穿刺，所述升降机构可以包括第一电机3、套筒4和推杆5；第一电机3安装在套筒4上，推杆5安装于套筒4内，通过第一电机3驱动推杆5，使推杆5可以在套筒4内上下移动，如图2所示，图中箭头表示运动方向。
具体实施时，为了实现穿刺机器人上半部周向角度的调整，所述调节旋转机构6可以包括盘式电机61和旋转盘62；其中，盘式电机61固定在推杆5上，通过盘式电机61带动旋转盘62进行旋转，如图3所示，图中箭头表示运动方向。
在实际当中，升降机构可以安装在底盘平台2上，调节旋转机构6安装在升降机构上；还可以将升降机构和调节旋转机构6进行调换，即调节旋转机构6可以安装在底盘平台2上，升降机构安装在升降机构上，同样可以完成上述功能。
具体实施时，为了实现穿刺针穿刺位置的倾斜角度的调节，所述倾斜角度调节机构可以包括第二电机7和安装板8；其中，第二电机7安装在旋转盘62上，安装板8与第二电机7之间通过旋转轴连接，安装板8与旋转轴固定连接，第二电机7与旋转轴固定连接，第二电机7驱动旋转轴旋转，带动安装板8倾斜，从而对穿刺位置的倾斜角度进行调节，如图4所示，图中箭头表示运动方向。
由于安装板8上安装有平移机构和穿刺执行机构，负载较大，因此，倾斜角度调节机构还可以包括支撑块18，用于支撑旋转轴的另一端，以增加运动稳定性和机构刚性。支撑块18安装在旋转盘62上，支撑块18与旋转轴活动连接，用于通过旋转轴支撑安装板8、平移机构和穿刺执行机构，如图4所示，图中箭头表示运动方向。
具体实施时，为了可以调整穿刺针在水平方向上的穿刺位置，所述平移机构可以包括第一丝杆螺母机构9、第三电机10和滑块17。其中，第一丝杆螺母机构9安装在安装板8上；第三电机10安装于第一丝杆螺母机构9的一端；第一丝杆螺母机构9的丝杆贯穿所述滑块17；第三电机10驱动第一丝杆螺母机构9的丝杆旋转，从而带动滑块17沿着第一丝杆螺母机构9的丝杆平移，如图5所示，图中箭头表示运动方向。
具体实施时，为了实现穿刺针的推进，所述穿刺执行机构可以包括第二丝杆螺母机构11、穿刺针13、移动滑块14和推进电机16。其中，第二丝杆螺母机构11安装于滑块17上，随着滑块17的移动而移动；推进电机16安装于第二丝杆螺母机构11一端；第二丝杆螺母机构11的丝杆贯穿移动滑块14；穿刺针13安装于移动滑块14上；推进电机16驱动第二丝杆螺母机构11的丝杆旋转，从而带动移动滑块14沿着第二丝杆螺母机构11的丝杆平移，同时带动穿刺针13平移，如图6所示，图中箭头表示运动方向。
上述只是可以完成穿刺针的推进，当穿刺针13进入人体后，可能会发生轻微弯曲，此时需要旋转推进穿刺针13，则所述穿刺执行机构还可以包括旋转电机15，安装于所述移动滑块14上，旋转电机15驱动穿刺针13进行旋转，如图6所示，图中箭头表示运动方向。
通过推进电机16实现穿刺针13的推进，通过旋转电机15实现穿刺针13的旋转，从而控制穿刺针13的穿刺轨迹。
具体实施时，使用的穿刺针可以采用不同的材料制成，比如镍钛合金、不锈钢等。当使用某些刚度较低的穿刺针进行穿刺时，可能会发生穿刺针弯曲现象，无法保持穿刺针的穿刺方向。基于此，本实用新型还可以包括托架12，安装在第二丝杆螺母机构11上，用于支撑穿刺针13，如图6所示，图中箭头表示运动方向。
综上所述，本实用新型所提出的立式移动穿刺机器人通过升降机构、旋转机构、倾斜角度调节机构、平移机构、穿刺机构和托架组合运动，不仅具有传统机械臂多自由度多角度方位进行穿刺，而且具有圆弧支架穿刺针手术机器人的运动平稳、快速和结构紧凑优点。通过升降机构可以实现快速升降，相比液动或气动方式更稳平稳，运动定位精度高。采用旋转和倾斜角度调节机构可以实现多角度多方位的穿刺方式进行穿刺。移动式脚轮便于在床边移动，为机器人选择合适的位置。本实用新型结构紧凑，运动平稳，能实现多角度多方式的穿刺，可用于肿瘤消融、组织活检、近距离粒子植入等各类穿刺操作，定位精度高，运动平稳速度快，操作方便等优点。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种立式移动穿刺机器人，其特征在于，包括底盘平台(2)、升降机构、旋转机构(6)、倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构；
所述升降机构与所述旋转机构(6)连接，所述升降机构安装于底盘平台(2)上，所述旋转机构(6)安装在升降机构顶端，所述倾斜角度调节机构安装在所述旋转机构(6)上；或，所述旋转机构(6)安装于底盘平台(2)上，所述升降机构安装在所述旋转机构(6)顶端，所述倾斜角度调节机构安装在所述升降机构上；
所述升降机构用于通过升降对穿刺位置的高度进行调整；
所述旋转机构(6)用于通过水平旋转对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节；
所述倾斜角度调节机构用于对穿刺位置的倾斜角度进行调节；
所述平移机构安装在所述倾斜角度调节机构上，用于对穿刺执行机构的水平位置进行调整；
所述穿刺执行机构安装在平移机构上，用于进行穿刺操作。
2.如权利要求1所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，还包括：
脚轮(1)，安装于底盘平台(2)底部，用于移动穿刺机器人。
3.如权利要求2所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述脚轮(1)上安装有锁止器件，用于通过锁止脚轮(1)对穿刺机器人进行固定。
4.如权利要求2或3所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述脚轮(1)的数量多于3个。
5.如权利要求1所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，还包括：
移动平台，安装于底盘平台(2)底部，用于移动穿刺机器人。
6.如权利要求1所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述升降机构包括第一电机(3)、套筒(4)和推杆(5)；
所述第一电机(3)安装在套筒(4)上，所述推杆(5)安装于套筒(4)内，所述第一电机(3)用于驱动推杆(5)在套筒(4)内上下移动。
7.如权利要求6所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述旋转机构(6)包括盘式电机(61)和旋转盘(62)；
所述盘式电机(61)固定在推杆(5)上，所述盘式电机(61)用于通过带动旋转盘(62)进行旋转，对倾斜角度调节机构、平移机构和穿刺执行机构的周向角度进行调节。
8.如权利要求7所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述倾斜角度调节机构包括第二电机(7)和安装板(8)；
所述第二电机(7)安装在旋转盘(62)上；
所述安装板(8)与第二电机(7)之间通过旋转轴连接；
所述第二电机(7)用于通过驱动旋转轴旋转，带动安装板(8)倾斜，对穿刺位置的倾斜角度进行调节。
9.如权利要求8所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述倾斜角度调节机构还包括支撑块(18)；
所述支撑块(18)安装在旋转盘(62)上，所述支撑块(18)与旋转轴活动连接，用于通过旋转轴支撑安装板(8)、平移机构和穿刺执行机构。
10.如权利要求8所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述平移机构包括第一丝杆螺母机构(9)、第三电机(10)和滑块(17)；
所述第一丝杆螺母机构(9)安装在安装板(8)上；
所述第三电机(10)安装于第一丝杆螺母机构(9)的一端；
所述第一丝杆螺母机构(9)的丝杆贯穿所述滑块(17)；
所述第三电机(10)用于通过驱动第一丝杆螺母机构(9)的丝杆旋转，使滑块(17)沿着第一丝杆螺母机构(9)的丝杆平移。
11.如权利要求10所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述穿刺执行机构包括第二丝杆螺母机构(11)、穿刺针(13)、移动滑块(14)和推进电机(16)；
所述第二丝杆螺母机构(11)安装于滑块(17)上，随着滑块(17)的移动而移动；
所述推进电机(16)安装于所述第二丝杆螺母机构(11)一端；
所述第二丝杆螺母机构(11)的丝杆贯穿所述移动滑块(14)；
所述穿刺针(13)安装于所述移动滑块(14)上；
所述推进电机(16)用于通过驱动第二丝杆螺母机构(11)的丝杆旋转，使移动滑块(14)沿着第二丝杆螺母机构(11)的丝杆平移，同时带动穿刺针(13)平移。
12.如权利要求11所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，所述穿刺执行机构还包括：
旋转电机(15)，安装于所述移动滑块(14)上，所述旋转电机(15)用于驱动穿刺针(13)进行旋转。
13.如权利要求11所述的立式移动穿刺机器人，其特征在于，还包括：
托架(12)，安装在第二丝杆螺母机构(11)上，用于支撑穿刺针(13)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201521064681.4U CN205215325U (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种立式移动穿刺机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201521064681.4U CN205215325U (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种立式移动穿刺机器人 |
Publications (1)
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| CN205215325U true CN205215325U (zh) | 2016-05-11 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201521064681.4U Withdrawn - After Issue CN205215325U (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种立式移动穿刺机器人 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN205215325U (zh) |
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2015
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20160511 Effective date of abandoning: 20171103 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |