CN209951390U - 机械手末端装置及采用该装置的肺穿刺机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械手末端装置及采用该装置的肺穿刺机器人。该机械手末端装置包括穿刺针、带动所述穿刺针进行穿刺动作的线性运动单元、对所述穿刺针的穿刺力进行反馈的力反馈单元和对所述穿刺针进行固定的夹持单元，所述力反馈单元安装在所述线性运动单元上，所述力反馈单元可在所述线性运动单元上进行线性运动，所述穿刺针可拆卸的固定在所述夹持单元上，所述夹持单元与所述力反馈单元连接。本申请解决了穿刺机械手工作效率低、准确度低、操作难度大的技术问题。

Description

机械手末端装置及采用该装置的肺穿刺机器人

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种机械手末端装置及采用该装置的肺穿刺机器人。

背景技术

在医院的临床工作中，穿刺是一种比较常见的治疗手段。穿刺，例如胸腔穿刺是指用消毒过的针刺经皮肤、肋间组织、壁层胸膜穿刺进入胸膜腔的操作。

而在CT扫描孔径中使用的机械手臂的末端设有穿刺针，通过控制机械手的移动，可以使穿刺针对准和移动。然而现有的机械手臂的末端体积较大，对操作空间有一定要求，另外，由于过大的体积以及金属材质的原因，在CT辐射成像时会产生伪影，对医生的准确诊断造成影响，导致误诊情况的发生。

由于操作者使用机械手进行穿刺工作，无法获取穿刺过程中穿刺针的穿刺力度，不利于穿刺工作准确稳定的进行。

针对相关技术中穿刺机械手工作效率低、准确度低、操作难度大的问题，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机械手末端装置及采用该装置的肺穿刺机器人，以解决穿刺机械手工作效率低、准确度低、操作难度大的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种机械手末端装置。

根据本申请的机械手末端装置，包括：穿刺针、带动所述穿刺针进行穿刺动作的线性运动单元、对所述穿刺针的穿刺力进行反馈的力反馈单元和对所述穿刺针进行固定的夹持单元，所述力反馈单元安装在所述线性运动单元上，所述力反馈单元可在所述线性运动单元上进行线性运动，所述穿刺针可拆卸的固定在所述夹持单元上，所述夹持单元与所述力反馈单元连接。

进一步的，所述机械手末端装置还包括对所述穿刺针的穿刺方向进行导向的导向单元，所述导向单元上开设有定位孔，所述穿刺针的针尖位置穿过所述定位孔。

进一步的，所述导向单元为长条形板状结构，所述穿刺针设置在所述导向单元的上方，所述穿刺针的针尖位置穿过所述定位孔并伸出到所述导向单元的下方。

进一步的，所述导向单元上开设有长条形减重槽。

进一步的，所述夹持单元为圆柱形杆状结构，所述夹持单元的一端与力反馈单元固定连接，所述夹持单元的另一端设置有固定件，所述固定件上开设有固定通孔，所述穿刺针从所述固定通孔中穿过，所述固定件的端部设置有紧固螺钉，通过所述紧固螺钉对所述穿刺针进行固定。

进一步的，所述夹持单元上设置有对所述固定件进行固定的紧固螺套。

进一步的，所述机械手末端装置还包括驱动所述线性运动单元运动的驱动电机，所述线性运动单元为滚珠丝杠，所述驱动电机的输出轴与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上套设有丝杠螺母，所述力反馈单元固定在所述丝杠螺母上。

进一步的，所述驱动电机上设置有接线端子排，所述接线端子排接入所述驱动电机的控制器的控制信号输出端。

进一步的，所述力反馈单元为力传感器。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种肺穿刺机器人。

根据本申请的肺穿刺机器人，包括：机器人主体和上述的机械手末端装置，所述机器人主体上设置有可活动的机械手臂，所述机械手末端装置安装在所述机械手臂上。

在本申请实施例中，采用将穿刺针安装在线性运动单元上的方式，通过线性运动单元可带动穿刺针进行线性运动，从而完成穿刺工作，达到了自动化进行穿刺工作的目的，另外，在线性运动单元上设置有力反馈单元，穿刺针与力反馈单元连接，通过力反馈单元可实时检测穿刺针的穿刺力度，从而实现了提高机械手穿刺精度、对穿刺针的穿刺力度进行良好把控的技术效果，进而解决了穿刺机械手工作效率低、准确度低、操作难度大的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明机械手末端装置的立体图。

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发明及其实施例，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发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，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发明中的具体含义。

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所示，本申请涉及一种机械手末端装置，该机械手末端装置包括穿刺针5、线性运动单元1、力反馈单元9、夹持单元2和导向单元3，线性运动单元1用于带动穿刺针5进行穿刺动作，力反馈单元9用于对穿刺针5的穿刺力进行反馈，夹持单元2用于对穿刺针5进行固定，导向单元3用于对穿刺针5的穿刺方向进行导向。力反馈单元9安装在线性运动单元1上，力反馈单元9可在线性运动单元1上进行线性运动，穿刺针5的上部可拆卸的固定在夹持单元2上，在导向单元3上开设有定位孔302，穿刺针4的下部针尖位置穿过定位孔302，夹持单元2与力反馈单元9连接。将穿刺针5安装在线性运动单元1上，通过线性运动单元1可带动穿刺针5进行线性运动，完成穿刺工作，使穿刺工作自动化，另外，在线性运动单元1上设置有力反馈单元9，穿刺针5与力反馈单元9连接，通过力反馈单元9可实时检测穿刺针5的穿刺力度，提高机械手的穿刺精度，使操作者能够对穿刺针5的穿刺力度进行良好把控，提高操作者的临场感的同时大大提高安全性，有效避免医疗事故的发生。

本发明的一些实施例中，线性运动单元1可为但不限于滚珠丝杠。

具体的，如图1所示，夹持单元2为圆柱形杆状结构，夹持单元2的一端与力反馈单元9固定连接，夹持单元2的另一端设置有固定件6，通过紧固螺套8拧紧在夹持单元2的端部并对固定件6进行固定，固定件6上开设有固定通孔，穿刺针5从固定通孔中穿过，固定件6的端部拧紧有紧固螺钉7，通过紧固螺钉7将穿刺针5固定在固定通孔中。

具体的，如图1所示，导向单元3为长条形板状结构，穿刺针5设置在导向单元的上方，穿刺针5的针尖位置穿过定位孔302并伸出到所述导向单元的下方。导向单元3上开设有长条形减重槽301，长条形减重槽301沿导向单元3的延伸方向设置，减轻导向单元3的重量，降低能耗。

如图1所示，机械手末端装置还包括驱动电机4，驱动电机4用于驱动滚珠丝杠转动，驱动电机的输出轴与滚珠丝杠的顶端连接，滚珠丝杠上设有丝杠螺母101，力反馈单元9固定在丝杠螺母101上，在驱动电机4工作状态下，力反馈单元9可随丝杠螺母101在滚珠丝杠上进行上下移动。

本发明的一些实施例中，驱动电机4上设置有接线端子排401，接线端子排401的一端与驱动电机4的控制端连接，接线端子排401的另一端接入驱动电机4的控制器的控制信号输出端，操作者通过控制驱动电机4的控制器即可对驱动电机4的工作状态进行控制，从而控制滚珠丝杠的运动，进而对穿刺针5的进针和退针进行控制。

本发明的一些实施例中，力反馈单元9为力传感器。

本发明的一些实施例中，夹持单元2和导向单元3均采用非金属材料制成。具体的，夹持单元2和导向单元3均采用尼龙材料制成，由于夹持单元2和导向单元3采用非金属材料制作，除了可以降低重量之外，在CT扫描环境中使用时具有低伪影的优点。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

将穿刺针5安装在线性运动单元1上，通过线性运动单元1可带动穿刺针5进行线性运动，完成穿刺工作，使穿刺工作自动化，另外，在线性运动单元1上设置有力反馈单元9，穿刺针5与力反馈单元9连接，通过力反馈单元9可实时检测穿刺针5的穿刺力度，提高机械手的穿刺精度，使操作者能够对穿刺针5的穿刺力度进行良好把控，提高操作者的临场感的同时大大提高安全性，有效避免医疗事故的发生。

本申请涉及一种肺穿刺机器人，该肺穿刺机器人包括机器人主体和上述的机械手末端装置，所述机器人主体上设置有可活动的机械手臂，所述机械手末端装置安装在所述机械手臂上。

该装置的工作原理为：线性运动单元1上安装有力反馈单元9，力反馈单元9与夹持单元2的一端连接，夹持单元2的另一端可拆卸的安装有穿刺针5，实际使用过程中，通过驱动电机4带动线性运动单元1来回移动，从而控制穿刺针5的进针和退针动作，同时由于力反馈单元9的设置，操作者在操作端可以实时得到针穿刺时人体皮肤和组织的阻力反馈，实时了解穿刺针5的穿刺力度，有助于操作者感受真实的穿刺场景，提高穿刺操作的精准度，避免发生失误的情况。

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)

1.一种机械手末端装置，其特征在于，包括：穿刺针(5)、带动所述穿刺针(5)进行穿刺动作的线性运动单元(1)、对所述穿刺针(5)的穿刺力进行反馈的力反馈单元(9)和对所述穿刺针(5)进行固定的夹持单元(2)，所述力反馈单元(9)安装在所述线性运动单元(1)上，所述力反馈单元(9)可在所述线性运动单元(1)上进行线性运动，所述穿刺针(5)可拆卸的固定在所述夹持单元(2)上，所述夹持单元(2)与所述力反馈单元(9)连接。

2.根据权利要求1所述的机械手末端装置，其特征在于，所述机械手末端装置还包括对所述穿刺针(5)的穿刺方向进行导向的导向单元(3)，所述导向单元(3)上开设有定位孔(302)，所述穿刺针(5)的针尖位置穿过所述定位孔(302)。

3.根据权利要求2所述的机械手末端装置，其特征在于，所述导向单元(3)为长条形板状结构，所述穿刺针(5)设置在所述导向单元的上方，所述穿刺针(5)的针尖位置穿过所述定位孔(302)并伸出到所述导向单元的下方。

4.根据权利要求2所述的机械手末端装置，其特征在于，所述导向单元(3)上开设有长条形减重槽(301)。

5.根据权利要求1所述的机械手末端装置，其特征在于，所述夹持单元(2)为圆柱形杆状结构，所述夹持单元(2)的一端与力反馈单元(9)固定连接，所述夹持单元(2)的另一端设置有固定件(6)，所述固定件(6)上开设有固定通孔，所述穿刺针(5)从所述固定通孔中穿过，所述固定件(6)的端部设置有紧固螺钉(7)，通过所述紧固螺钉(7)对所述穿刺针(5)进行固定。

6.根据权利要求5所述的机械手末端装置，其特征在于，所述夹持单元(2)上设置有对所述固定件(6)进行固定的紧固螺套(8)。

7.根据权利要求1所述的机械手末端装置，其特征在于，所述机械手末端装置还包括驱动所述线性运动单元(1)运动的驱动电机(4)，所述线性运动单元(1)为滚珠丝杠，所述驱动电机的输出轴与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上套设有丝杠螺母(101)，所述力反馈单元(9)固定在所述丝杠螺母(101)上。

8.根据权利要求7所述的机械手末端装置，其特征在于，所述驱动电机(4)上设置有接线端子排(401)，所述接线端子排(401)接入所述驱动电机(4)的控制器的控制信号输出端。

9.根据权利要求1所述的机械手末端装置，其特征在于，所述力反馈单元(9)为力传感器。

10.一种肺穿刺机器人，其特征在于，包括：机器人主体和权利要求1至9中任意一项所述的机械手末端装置，所述机器人主体上设置有可活动的机械手臂，所述机械手末端装置安装在所述机械手臂上。