CN215306654U - 一种介入手术机器人用三自由度运动平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种介入手术机器人用三自由度运动平台,包括支撑底座和介入手术执行器，所述介入手术执行器沿病床长度运动的方向为X轴方向，所述介入手术执行器沿病床宽度运动的方向为Y轴方向，所述介入手术执行器竖直运动的方向为Z轴方向；所述支撑底座上水平滑移设置有X方向滑动架，所述X方向滑动架的滑移方向与X轴方向同向，所述X方向滑动架上升降设置有Z方向滑动架，所述Z方向滑动架上滑动设置有Y方向滑台，所述Y方向滑台的滑移方向与Y轴同向，所述介入手术执行器安装在Y方向滑台上。从而有助于减少介入手术执行器的执行手末端与创口位置发生变动的情况发生，进而有助于提高血管介入手术的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种介入手术机器人用三自由度运动平台。
背景技术
近年来，心脑血管疾病逐步成为威胁人们身体健康的主要因素之一。由于介入微创手术具有精准、快速、创伤小的优点，逐渐成为治疗心血管疾病的主要手段之一。
但是，血管介入手术需要在X射线的辅助下完成，手术医生必须长期暴露于X射线下。为了缓解介入手术医生的工作环境，工程上开发了血管介入机器人代替医生完成介入微创手术，医生通过远程操作或遥操作的方式，在无X射线的环境中控制血管介入手术机器人完成血管介入手术。
现有公开号为CN110464967A的中国专利，其公开了一种微创血管介入手术机器人辅助进丝装置，包括底部支撑组件、导丝轴向运动组件、导丝周向运动组件。所述导丝轴向运动组件的两个摩擦轮对穿过其中的导丝进行压紧并带动其轴向运动。导丝轴向运动组件固定在导丝周向运动组件的大齿轮上，随着空心轴的转动而转动。导丝穿过空心轴孔，在两个摩擦轮压紧作用下共同带动导丝做精确旋转。导电滑环的使用避免了旋转过程中导丝轴向运动组件驱动电机线的缠绕。
发明人认为现有技术中的介入手术机器人难以同病床进行同步运动，存在移动病床导致介入手术机器人执行手末端与创口位置发生变动的情况发生，存在待改进之处。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种介入手术机器人用三自由度运动平台。
根据本实用新型提供的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，包括支撑底座和介入手术执行器，所述介入手术执行器沿病床长度运动的方向为X轴方向，所述介入手术执行器沿病床宽度运动的方向为Y轴方向，所述介入手术执行器竖直运动的方向为Z轴方向；所述支撑底座上水平滑移设置有X方向滑动架，所述X方向滑动架的滑移方向与X轴方向同向，所述X方向滑动架上升降设置有Z方向滑动架，所述Z方向滑动架上滑动设置有Y方向滑台，所述Y方向滑台的滑移方向与Y轴同向，所述介入手术执行器安装在Y方向滑台上。
优选地，所述支撑底座上水平设置有X方向滑动导轨，所述X方向滑动导轨在支撑底座上水平间隔设置有两条，两条所述X方向滑动导轨的长度方向均与X轴同向；所述X方向滑动架包括X方向滑台和X滑台连接板，所述X方向滑台与X方向滑动导轨呈对应设置，任一所述X方向滑台均嵌设与之对应的X方向滑动导轨并与其滑移配合，所述X滑台连接板设置在X方向滑台的上方，任一所述X方向滑台的顶部均于X滑台连接板下侧的对应位置固定连接。
优选地，所述Z方向滑动架的上侧水平设置有Y方向支撑导轨，所述Y方向支撑导轨的长度方向平行于Y轴方向，所述Y方向滑台的底部嵌设在Y方向支撑导轨上，且所述Y方向滑台沿Y方向支撑导轨的长度方向做滑移运动。
优选地，所述X方向滑动架上竖直设置有Z方向支撑导轨，所述Z方向滑动架包括Z方向滑台和Z滑台连接板，所述Z方向滑台与Z方向支撑导轨呈相对设置，任一所述Z方向滑台均嵌设在Z方向支撑导轨上并沿其长度方向做滑移运动，且任一所述Z方向滑台的顶部均与Z滑台连接板的底部固定连接。
优选地，所述Z方向滑台在Z滑台连接板长度方向中部的边缘位置呈相对设置有两个，位于所述Z滑台连接板长度方向中部的两个Z方向支撑导轨上均竖直转动安装有丝杠，任一所述丝杠均竖直穿设与之对应的Z方向滑台并与其螺纹配合，且两个所述丝杠的任意一端均连接有驱动电缸。
优选地，所述Z方向滑台在Z滑台连接板长度方向的任意一端还设置有一个，三个所述Z方向支撑导轨呈三角形布置。
优选地，所述X方向滑动架上竖直设置有Z方向电缸，所述Z方向电缸的活塞杆呈竖直设置，所述Z方向滑动架包括第二Z滑台连接板，所述Z方向电缸活塞杆的端部与第二Z滑台连接板固定连接。
优选地，所述Z方向电缸在X方向滑动架上间隔设置有两个，其一所述Z方向电缸设置在第二Z滑台连接板长度方向的中部，另一所述Z方向电缸设置在第二Z滑台连接板长度方向的任意一端，且所述介入手术执行器安装在第二Z滑台连接板长度方向的另一端。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型通过设置在支撑底座上沿X轴方向做滑移运动的X方向滑动架，在X方向滑动架上沿Z轴方向做滑移运动的Z方向滑动架，在Z方向滑动架上沿Y轴方向做滑移运动的Y方向滑台的共同作用下，从而使介入手术执行器能够沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动，有助于实现病床移动时介入手术执行器能够跟随病床进行同步运动，从而有助于减少介入手术执行器的执行手末端与创口位置发生变动的情况发生，进而有助于提高血管介入手术的安全性；
2、本实用新型采用双导轨龙门结构，有助于解决负载过大和负载偏心过大导致的负载不均和偏心力矩的问题；
3、本实用新型通过在Z滑台连接板远离介入手术执行器的一端设置Z方向支撑导轨，从而有助于减小偏心力矩引起的抖动和直线模组卡死的问题，进而有助于提高三自由度运动平台使用的稳定性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型主要体现三自由度运动平台正面整体结构的示意图；
图2为本实用新型主要体现三自由度运动平台侧面整体结构的示意图；
图3为本实用新型变化例1主要体现三自由度运动平台正面整体结构的示意图；
图4为本实用新型变化例1主要体现三自由度运动平台侧面整体结构的示意图。
附图标记：1、支撑底座；2、X方向滑动导轨；3、X方向滑台；4、X滑台连接板；5、Z方向支撑导轨；6、Z方向滑台；7、Z滑台连接板；8、Y方向支撑导轨；9、Y方向滑台；10、介入手术执行器；11、X方向滑动架；12、Z方向滑动架；13、Z方向电缸；14、第二Z滑台连接板。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，根据本实用新型提供的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，支撑底座1和介入手术执行器10，且介入手术执行器10沿病床长度运动的方向为X轴方向，介入手术执行器10沿病床宽度运动的方向为Y轴方向，介入手术执行器10竖直运动的方向为Z轴方向。
支撑底座1上水平滑移设置有X方向滑动架11，X方向滑动架11的滑移方向与X轴方向同向，X方向滑动架11上升降设置有Z方向滑动架12，Z方向滑动架12上滑动设置有Y方向滑台9，Y方向滑台9的滑移方向与Y轴同向，且介入手术执行器10安装在Y方向滑台9上。通过X方向滑动架11、Z方向滑动架12以及Y方向滑台9的配合作用，实现了介入手术执行器10沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动，且三自由度运动平台上还安装有传感器，当传感器检测到病床运动时，传感器会发出信号并控制三自由度运动平台与病床同步运动。
如图1所示，支撑底座1上水平固定安装有X方向滑动导轨2，X方向滑动导轨2在支撑底座1上水平间隔安装有两条，且两条X方向滑动导轨2的长度方向均与X轴方向同向。X方向滑动架11包括X方向滑台3和X滑台连接板4，X方向滑台3在两条X方向滑动导轨2上均嵌设有一个，且两个X方向滑台3均与对应的X方向滑动导轨2滑动配合。两个X方向滑动导轨2上均安装有丝杠和驱动电机，任一丝杠均水平穿设与之对应的X方向滑台3并与其螺纹配合，两个驱动电机分别驱动两个丝杠转动，进而分别驱动两个X方向滑台3沿X轴方向滑移。
进一步的，两个X方向滑台3的顶部均与X滑台连接板4底部的对应位置焊接固定连接，从而保证了两个X方向滑台3运动的同步性。
如图1和图2所示，X滑台连接板4的上侧竖直固定安装有Z方向支撑导轨5，Z方向支撑导轨5的长度方向与Z轴方向同向。Z方向滑动架12包括Z方向滑台6和Z滑台连接板7，Z方向滑台6与Z方向支撑导轨5呈相对设置，Z方向滑台6在Z滑台连接板7长度方向中部的边缘位置呈相对焊接固定有两个，且Z方向滑台6在Z滑台连接板7长度方向的任意一端还焊接固定有一个。任一Z方向滑台6的顶部均与Z滑台连接板7的底部焊接固定连接。
任一Z方向滑台6均嵌设在与之对应的Z方向支撑导轨5上并与其滑移配合，且三根Z方向支撑导轨5呈三角形布置，位于Z滑台连接板7长度方向中部的两根Z方向支撑导轨5上均竖直转动安装有丝杠，任一丝杠均竖直穿设与之对应的Z方向滑台6并与其螺纹配合，且两个丝杠的上端均连接有驱动电缸。两个驱动电缸同时启动，并分别驱动两根丝杠转动，进而驱动Z方向滑动架12沿Z轴方向做升降运动。
两个呈对称设置的丝杠提高了Z方向滑动架12运动的稳定性，位于Z滑台连接板7长度方向端部的Z方向支撑导轨5减小了偏心力矩引起的抖动和直线模组卡死的问题，进而提高了三自由度运动平台使用的稳定性。
如图1和图2所示，Z滑台连接板7的上侧水平固定安装有Y方向支撑导轨8，Y方向支撑导轨8的长度方向平行于Y轴方向，Y方向滑台9的底部嵌设在Y方向支撑导轨8上并与其滑移配合，Y方向支撑导轨8上安装有丝杠和驱动电机，从而驱动Y方向滑台9沿Y方向支撑导轨8的长度方向运动。且所述介入手术执行器10吊装在Y方向滑台9远离Z方向支撑导轨5的一端。
变化例1
如图3和图4所示，X方向滑动架11上竖直设置有Z方向电缸13，Z方向电缸13在X方向滑动架11上间隔设置有两个，两个Z方向电缸13活塞杆的伸缩方向均与Z轴方向同向。Z方向滑动架12为第二Z滑台连接板14，第二Z滑台连接板14呈水平设置，且第二Z滑台连接板14的底部分别与两个Z方向电缸13活塞杆的顶部焊接固定连接。
两个Z方向电缸13同时启动，进而稳定的驱动第二Z滑台连接板14沿Z轴方向做升降运动。
工作原理
工作中，通过传感器检测病床的运动，并控制驱动电机的打开或关闭，进而控制X滑台连接板4沿X方向做滑移运动、Z滑台连接板7沿Z轴方向做升降运动、Y方向滑台9沿Y轴方向做滑移运动；实现了吊装在Y方向滑台9端部的介入手术执行器10在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向运动，从而使介入手术执行器10能够同步跟随病床的运动，进而减小了介入手术执行器10的执行手末端与创口位置发生变动的情况发生，提高了血管介入手术的安全性。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，包括支撑底座(1)和介入手术执行器(10)，所述介入手术执行器(10)沿病床长度运动的方向为X轴方向，所述介入手术执行器(10)沿病床宽度运动的方向为Y轴方向，所述介入手术执行器(10)竖直运动的方向为Z轴方向；
所述支撑底座(1)上水平滑移设置有X方向滑动架(11)，所述X方向滑动架(11)的滑移方向与X轴方向同向，所述X方向滑动架(11)上升降设置有Z方向滑动架(12)，所述Z方向滑动架(12)上滑动设置有Y方向滑台(9)，所述Y方向滑台(9)的滑移方向与Y轴同向，所述介入手术执行器(10)安装在Y方向滑台(9)上。
2.如权利要求1所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述支撑底座(1)上水平设置有X方向滑动导轨(2)，所述X方向滑动导轨(2)在支撑底座(1)上水平间隔设置有两条，两条所述X方向滑动导轨(2)的长度方向均与X轴同向；
所述X方向滑动架(11)包括X方向滑台(3)和X滑台连接板(4)，所述X方向滑台(3)与X方向滑动导轨(2)呈对应设置，任一所述X方向滑台(3)均嵌设与之对应的X方向滑动导轨(2)并与其滑移配合，所述X滑台连接板(4)设置在X方向滑台(3)的上方，任一所述X方向滑台(3)的顶部均于X滑台连接板(4)下侧的对应位置固定连接。
3.如权利要求1所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述Z方向滑动架(12)的上侧水平设置有Y方向支撑导轨(8)，所述Y方向支撑导轨(8)的长度方向平行于Y轴方向，所述Y方向滑台(9)的底部嵌设在Y方向支撑导轨(8)上，且所述Y方向滑台(9)沿Y方向支撑导轨(8)的长度方向做滑移运动。
4.如权利要求1所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述X方向滑动架(11)上竖直设置有Z方向支撑导轨(5)，所述Z方向滑动架(12)包括Z方向滑台(6)和Z滑台连接板(7)，所述Z方向滑台(6)与Z方向支撑导轨(5)呈相对设置，任一所述Z方向滑台(6)均嵌设在Z方向支撑导轨(5)上并沿其长度方向做滑移运动，且任一所述Z方向滑台(6)的顶部均与Z滑台连接板(7)的底部固定连接。
5.如权利要求4所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述Z方向滑台(6)在Z滑台连接板(7)长度方向中部的边缘位置呈相对设置有两个，位于所述Z滑台连接板(7)长度方向中部的两个Z方向支撑导轨(5)上均竖直转动安装有丝杠，任一所述丝杠均竖直穿设与之对应的Z方向滑台(6)并与其螺纹配合，且两个所述丝杠的任意一端均连接有驱动电缸。
6.如权利要求5所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述Z方向滑台(6)在Z滑台连接板(7)长度方向的任意一端还设置有一个，三个所述Z方向支撑导轨(5)呈三角形布置。
7.如权利要求1所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述X方向滑动架(11)上竖直设置有Z方向电缸(13)，所述Z方向电缸(13)的活塞杆呈竖直设置，所述Z方向滑动架(12)包括第二Z滑台连接板(14)，所述Z方向电缸(13)活塞杆的端部与第二Z滑台连接板(14)固定连接。
8.如权利要求7所述的一种介入手术机器人用三自由度运动平台，其特征在于，所述Z方向电缸(13)在X方向滑动架(11)上间隔设置有两个，其一所述Z方向电缸(13)设置在第二Z滑台连接板(14)长度方向的中部，另一所述Z方向电缸(13)设置在第二Z滑台连接板(14)长度方向的任意一端，且所述介入手术执行器(10)安装在第二Z滑台连接板(14)长度方向的另一端。
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| CN202121033644.2U CN215306654U (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种介入手术机器人用三自由度运动平台 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116421322A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-07-14 | 极限人工智能有限公司 | 一种手术机器人平台及手术机器人 |
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2021
- 2021-05-14 CN CN202121033644.2U patent/CN215306654U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN116421322B (zh) * | 2023-03-06 | 2023-12-05 | 极限人工智能有限公司 | 一种手术机器人平台及手术机器人 |
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