CN220001800U - 超声诊疗机器人及超声诊疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声设备技术领域，提供一种超声诊疗机器人及超声诊疗系统。上述的超声诊疗机器人，包括：第一平台内环形设置有多组传动机构；第二平台用于夹持探头；每个连接组件的第一端与一个传动机构转动连接，每个连接组件的第二端与第二平台转动连接；传动机构动作时，能够带动连接组件和第二平台运动，以使探头的位姿发生变化。上述的超声诊疗机器人，每组传动机构分别与一个连接组件连接，可使多个连接组件配合动作，实现探头空间位置和姿态的调整，进而增大了探头的扫描范围，每个传动机构带动一个连接组件动作，简化了传动系统的结构，缩小了第一平台的体积，实现了超声诊疗机器人轻量化，同时具有刚性强，末端探头位置和姿态保持功能。

Description

超声诊疗机器人及超声诊疗系统

技术领域

本实用新型涉及超声设备技术领域，尤其涉及一种超声诊疗机器人及超声诊疗系统。

背景技术

超声成像技术凭借其无创、低成本以及实时性等优势被广泛运用于心脏学、泌尿学、神经学以及产科学等众多医疗手术领域。近年来随着医疗技术的不断发展，超声扫描及超声引导下的介入穿刺逐渐成为临床常见的诊疗方式。特别是在城镇卫生所等偏远地区，其巨大的临床需求使得超声及相关科室长期处于超负荷工作状态。借助超声辅助诊疗机器人，能够有效提高超声诊疗的工作效率，缓解偏远地区超声医疗资源匮乏的问题。

超声辅助机器人是指机器人通过夹持超声探头，利用遥操作或自动扫描的方式在体外进行人体超声检测。该类型机器人主要用以拓展辅助医生进行超声诊断，特别是在需要医生长时间保持特定动作以及偏远山区等临床诊断场景下，具有较高的应用价值。

超声引导下的介入手术往往要求机器人系统具备高精度、大传动比、小型化的设计要求。现有技术方案主要采用关节串联型机器人夹持超声探头完成超声诊疗方案，且一般采用工业级6轴机器人作为探头的定位和控制，运动空间富余，造价过于昂贵，且工作过程中需要占据庞大的空间体积，不利于人机协作环境下临床手术的工作开展。近年来也有部分技术方案提出并联式机器人构型并应用于超声诊疗领域，并联式超声诊疗机器人拥有精度高、结构紧凑等构型优势，但复杂的传动机构限制了机器人的尺寸优化，使得超声诊疗机器人存在尺寸大、重量重、安装维护难度大等缺点。

实用新型内容

本实用新型提供一种超声诊疗机器人及超声诊疗系统，用以解决现有技术中超声诊疗机器人尺寸大、重量重的缺陷。

本实用新型提供一种超声诊疗机器人，包括：第一平台，所述第一平台内环形设置有多组传动机构；第二平台，用于夹持探头；多个连接组件，每个所述连接组件的第一端与一个所述传动机构转动连接，每个所述连接组件的第二端与所述第二平台转动连接；其中，所述传动机构动作时，能够带动所述连接组件和所述第二平台运动，以使所述探头的位姿发生变化。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，还包括多个力传感器，多个所述力传感器环形设置于所述第二平台，所述力传感器用于检测所述探头与患者体表的接触力。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，每组所述传动机构包括：电机；蜗杆，与所述电机的输出轴连接；蜗轮，与所述蜗杆啮合，所述蜗轮设有摆臂，所述摆臂与一个所述连接组件转动连接。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，所述摆臂包括依次连接的第一臂节、第二臂节和第三臂节，所述第一臂节与所述蜗轮连接；所述第一臂节和所述第三臂节分别设置于所述第二臂节的两端，并与所述第二臂节垂直，且所述第一臂节和所述第三臂节分别位于所述第二臂节的两侧，所述第三臂节与所述连接组件转动连接。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，还包括控制器，所述控制器与多个所述电机电性连接，所述控制器用于控制每个所述电机的转速和转向，以使多个所述摆臂配合动作，进而调节所述探头的位姿。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，每个所述连接组件包括：连接件；一对球关节轴承，两个所述球关节轴承分别设置于所述连接件的两端，两个所述球关节轴承中的一者与所述摆臂固定连接并与所述连接件的第一端转动连接，另一者与所述第二平台固定连接并与所述连接件的第二端转动连接。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，所述第二平台朝向所述第一平台的表面设有环形件，所述环形件的外壁沿所述环形件的圆周方向设有多个接头，每个所述接头分别与一个所述球关节轴承固定连接。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，所述第二平台还包括：固定件，每个所述力传感器具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述固定件背离所述第一平台的表面连接；一对夹持件，一对所述夹持件相对设置，以夹持探头，每个所述夹持件与所述力传感器的第二表面连接。

根据本实用新型提供的一种超声诊疗机器人，所述第一平台包括：底板，多个所述传动机构环形设置于所述底板，所述底板设有通孔，所述连接组件贯穿所述通孔与所述第二平台连接；壳体，所述壳体与所述底板连接，所述壳体的外壁设有一对把手，所述把手用于移动所述超声诊疗机器人。

本实用新型还提供一种超声诊疗系统，包括：台车，所述台车的底部设有滚轮；定位臂，所述定位臂包括竖臂和多节依次铰接的横臂，所述竖臂的第一端与所述台车连接，所述竖臂的第二端与首节横臂铰接；如上所述的超声诊疗机器人，与末节横臂连接，所述超声诊疗机器人夹持有探头。

本实用新型实施例提供的超声诊疗机器人，通过在第一平台内设置多组传动机构，每组传动机构分别与一个连接组件连接，可使多个连接组件配合动作，实现探头空间位置和姿态的调整，进而增大了探头的扫描范围，同时，每个传动机构带动一个连接组件动作，简化了传动系统的结构，缩小了第一平台的体积，实现了超声诊疗机器人轻量化，同时具有刚性强，末端探头位置和姿态保持功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的超声诊疗机器人的结构示意图；

图2是图1中示出的第一平台和第二平台的结构示意图；

图3是图2中示出的传动机构的结构示意图；

图4是图2中示出的连接组件的结构示意图；

图5是图1中示出的第二平台的结构示意图；

图6是探头位姿发生变化后超声诊疗机器人的结构示意图；

图7是本实用新型提供的超声诊疗系统的结构示意图；

附图标记：

10：第一平台；11：底板；12：壳体；13：把手；14：顶板；15：连接部；20：第二平台；21：环形件；22：接头；23：固定件；24：夹持件；30：连接组件；31：连接件；32：球关节轴承；41：电机；42：蜗杆；43：蜗轮；44：摆臂；45：连接杆；50：力传感器；100：探头；台车：平台；301：竖臂；302：横臂；441：第一臂节；442：第二臂节；443：第三臂节。

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，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“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该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合图1-图7描述本实用新型的超声诊疗机器人及超声诊疗系统。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，超声诊疗机器人包括：第一平台10、第二平台20、多个连接组件30和多个传动机构。第一平台10内环形设置有多组传动机构，第二平台20用于夹持探头100，每个连接组件30的第一端与一个传动机构转动连接，每个连接组件30的第二端与第二平台20转动连接，其中，传动机构动作时，能够带动连接组件30和第二平台20运动，以使探头100的位姿发生变化。

具体来说，第一平台10用于与定位臂的横臂连接，第一平台10内设有多组传动机构，多组传动机构环形设置于第一平台10内，每组传动机构可单独动作，进而带动与之相连的连接组件30动作，当每组传动机构的转速和转向相同时，各连接组件30的位姿相同，连接组件30动作时可带动第二平台20动作，从而使探头100实现在三维空间内的平移，探头100底部与人体体表相对；而当各组传动机构的转速和转向不同时，各连接组件30的位姿不同，各连接组件30配合动作，从而可使探头100底部与人体体表倾斜设置。探头100移动时，可完成探头100在人体体表的扫描动作。

进一步地，在本实用新型的实施例中，传动机构可以为蜗轮蜗杆的传动机构，也可以为齿轮传动机构。在本实施例中，每个传动机构带动一个连接组件30动作，可单独控制每个传动机构的转速和转向，进而控制每个连接组件30的位姿，从而可使探头100在三维空间内实现平移或倾斜，增大了探头100的扫描范围。进一步地，较之现有技术中采用一个大齿轮与多个小齿轮啮合，来带动各连接组件30动作，本实用新型实施例提供的超声诊疗机器人传动机构简单、体积小巧，降低了超声诊疗机器人安装和维护的难度。

本实用新型实施例提供的超声诊疗机器人，通过在第一平台内设置多组传动机构，每组传动机构分别与一个连接组件连接，可使多个连接组件配合动作，实现探头空间位置和姿态的调整，进而增大了探头的扫描范围，同时，每个传动机构带动一个连接组件动作，简化了传动系统的结构，缩小了第一平台的体积，实现了超声诊疗机器人轻量化，同时降低了安装和维修的难度。

如图1和图2所示，在本实用新型的实施例中，超声诊疗机器人还包括多个力传感器50，多个力传感器50环形设置于第二平台20，力传感器50用于检测探头100与人体体表的接触力。

具体来说，力传感器50用于检测探头100与人体体表的接触力的大小，进而可以更好地呈现超声扫描图像。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，每组传动机构包括：电机41、蜗杆42、蜗轮43和摆臂44。蜗杆42与电机41的输出轴连接，蜗轮43与蜗杆42啮合，蜗轮43设有摆臂44，摆臂44与连接组件30转动连接。

具体来说，如图1所示，第一平台10包括底板11，底板11设有通孔，多组传动机构沿底板11的圆周方向设置于底板11之上。具体地，每组传动机构的电机41环形设置于底板11上，每个蜗轮43通过连接杆45与底板11连接，每个摆臂44贯穿底板11的通孔与第二平台20转动连接。进一步地，电机41转动时带动蜗杆42同步转动，蜗轮43与蜗杆42啮合，进而可以带动蜗轮43转动，蜗轮43带动摆臂44转动，摆臂44带动连接组件30动作，以使第二平台20的位置发生改变，进而使探头100的位姿发生变化。

本实用新型实施例提供的超声诊疗机器人，通过设置蜗轮蜗杆的传动机构，使超声诊疗机器人具有体积小、传动比大、反向行程自锁等优势，在突然断电时，探头不会发生晃动，为超声诊疗机器人提供了更加安全、稳定和更大负载的工作能力。

如图3所示，在本实用新型的实施例中，摆臂44包括依次连接的第一臂节441、第二臂节442和第三臂节443。第一臂节441与蜗轮43连接，第一臂节441和第三臂节443分别设置于第二臂节442的两端，并与第二臂节442垂直，且第一臂节441和第三臂节443分别位于第二臂节442的两侧，第三臂节443与连接组件30转动连接。

具体来说，将摆臂44设置成近似于Z字形，可在蜗轮43转动过程中，使连接组件30具有更多的自由度，进而使连接组件30具有更多的位姿，以增大探头100的扫描范围。

进一步地，在本实用新型的实施例中，超声诊疗机器人还包括控制器，控制器与多个电机41电性连接，控制器用于控制每个电机41的转速和转向，以使多个摆臂44配合动作，进而使探头100的位姿发生变化。

具体来说，如图6所示，在本实施例中，电机41的数量为6个，6个电机41均与控制器电性连接，控制器控制每个电机41的转向和转速，当每个电机41的转速和转向均相同时，每个摆臂44的转动方向一致，从而使每个连接组件30的位姿相同，实现探头100在三维空间内的平移；而当多个电机41中的部分电机41转速和转向不同时，多个摆臂44中的部分摆臂44的转动方向不同，从而使多个连接组件30配合动作，进而使探头100位姿发生变化。

本实用新型实施例提供的超声诊疗机器人，通过设置多个传动机构和控制器，能够根据检测的需要，控制每个电机的转速和转向，进而实现探头在三维空间内的位置和姿态的调整，增大了体表的检测范围。

如图4所示，在本实用新型的实施例中，每个连接组件30包括：连接件31和一对球关节轴承32。两个球关节轴承32分别设置于连接件31的两端，两个球关节轴承32中的一者与摆臂44固定连接并与连接件31的第一端转动连接，另一者与第二平台20固定连接并与连接件31的第二端转动连接。

具体来说，摆臂44的第三臂节443通过一个球关节轴承32与连接件31的第一端连接，摆臂44转动时可带动连接件31移动，同时，连接件31也可相对于摆臂44转动，以避免连接件31与第一平台10的底板11发生干涉。连接件31的第二端通过另一个球关节轴承32与第二平台20转动连接，连接件31移动时可带动第二平台20移动，进而带动探头100移动。

如图5所示，在本实用新型的实施例中，第二平台20朝向第一平台10的表面设有环形件21，环形件21的外壁沿环形件21的圆周方向设有多个接头22，每个接头22分别与一个球关节轴承32固定连接。

具体来说，每个连接件31的第二端通过球关节轴承32与一个接头22转动连接，在电机41带动蜗杆42转动时，蜗杆42带动蜗轮43转动，进而带动摆臂44转动，摆臂44带动连接件31移动，同时，连接件31的第一端可相对于摆臂44转动，连接件31的第二端可相对于接头22转动，进而调节每个连接件31的位姿。

如图5所示，在本实用新型的实施例中，第二平台20包括：固定件23和一对夹持件24。每个力传感器50具有相对的第一表面和第二表面，第一表面与固定件23背离第一平台10的表面连接，第二表面与一对夹持件24连接，其中，一对夹持件24相对设置以夹持探头100。

具体来说，在本实用新型的实施例中，力传感器50的数量为多个，多个力传感器50沿固定件23的圆周方向环形设置，每个力传感器50的第一表面均与固定件23连接，每个力传感器50的第二表面均与夹持件24连接，力传感器50用于检测探头100与患者体表的接触力。一对夹持件24可夹持不同直径的探头100，提高了超声诊疗机器人的适用性，同时探头100与夹持件24固定简单，便于拆卸。

进一步地，在本实用新型的实施例中，固定件23具有相对的第一表面和第二表面，其第二表面与力传感器50连接，第一表面上设有环形件21。

如图1所示，在本实用新型的实施例中，第一平台10还包括壳体12，壳体12与底板11连接，壳体12的外壁设有一对把手13，把手13用于移动超声诊疗机器人，以调整探头100的位置。

具体来说，在本实施例中，操作人员可通过把手13将探头100移动至大致扫描范围内，然后，操作人员控制电机41的转速和转向，进而控制探头100在体表的检测范围内移动或倾斜，以完成对人体特定部位的扫描，进一步地，在操作人员将探头100移动至大致检测范围内时，可远程或在诊疗室内控制探头100移动，不论哪种操作方式，均不需要操作人员长时间保持特定动作，降低了操作人员的劳动强度。

进一步地，在本实施例中，第一平台10还包括顶板14和连接部15。传动机构位于壳体12内，顶板14盖设在壳体12的顶面，从而将传动机构封闭于壳体12内。顶板14上连接有连接部15，连接部15用于与定位臂连接。

如图7所示，本实用新型实施例还提供了一种超声诊疗系统，包括：台车200、定位臂、超声诊疗机器人和探头100。台车200的底部设有滚轮，定位臂包括竖臂301和多节依次铰接的横臂302，竖臂301的第一端与台车200连接，竖臂301的第二端与首节横臂铰接。超声诊疗机器人与末节横臂连接，探头100设置于超声诊疗机器人内。

具体来说，定位臂包括多节依次铰接的横臂302，多节横臂302可以转动，进而可以调节超声诊疗机器人的位置，以调整探头100的位置。同时，探头100与超声诊疗机器人之间、超声诊疗机器人与末节横臂之间以及竖臂301与台车200之间均为可拆卸连接，以实现快速拆装。

本实用新型实施例提供的超声诊疗系统，通过设置超声诊疗机器人，超声诊疗机器人内设置有多组传动机构，每组传动机构分别与一个连接组件连接，可单独控制每个连接组件的位姿，从而使探头具有一定范围内位置和姿态调整功能，提高了探头的扫描范围，同时，每个传动机构带动一个连接组件动作，简化了传动系统的结构，缩小了第一平台的体积，实现了超声诊疗机器人轻量化，减小了超声诊疗系统的体积，使得超声诊疗系统便于移动，增强了操作人员操作时的便利性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超声诊疗机器人，其特征在于，包括：

第一平台，所述第一平台内环形设置有多组传动机构；

第二平台，用于夹持探头；

多个连接组件，每个所述连接组件的第一端与一个所述传动机构转动连接，每个所述连接组件的第二端与所述第二平台转动连接；

其中，所述传动机构动作时，能够带动所述连接组件和所述第二平台运动，以使所述探头的位姿发生变化。

2.根据权利要求1所述的超声诊疗机器人，其特征在于，还包括多个力传感器，多个所述力传感器环形设置于所述第二平台，所述力传感器用于检测所述探头与患者体表的接触力。

3.根据权利要求1所述的超声诊疗机器人，其特征在于，每组所述传动机构包括：

电机；

蜗杆，与所述电机的输出轴连接；

蜗轮，与所述蜗杆啮合，所述蜗轮设有摆臂，所述摆臂与一个所述连接组件转动连接。

4.根据权利要求3所述的超声诊疗机器人，其特征在于，所述摆臂包括依次连接的第一臂节、第二臂节和第三臂节，所述第一臂节与所述蜗轮连接；

所述第一臂节和所述第三臂节分别设置于所述第二臂节的两端，并与所述第二臂节垂直，且所述第一臂节和所述第三臂节分别位于所述第二臂节的两侧，所述第三臂节与所述连接组件转动连接。

5.根据权利要求3所述的超声诊疗机器人，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与多个所述电机电性连接，所述控制器用于控制每个所述电机的转速和转向，以使多个所述摆臂配合动作，进而调节所述探头的位姿。

6.根据权利要求3所述的超声诊疗机器人，其特征在于，每个所述连接组件包括：

连接件；

一对球关节轴承，两个所述球关节轴承分别设置于所述连接件的两端，两个所述球关节轴承中的一者与所述摆臂固定连接并与所述连接件的第一端转动连接，另一者与所述第二平台固定连接并与所述连接件的第二端转动连接。

7.根据权利要求6所述的超声诊疗机器人，其特征在于，所述第二平台朝向所述第一平台的表面设有环形件，所述环形件的外壁沿所述环形件的圆周方向设有多个接头，每个所述接头分别与一个所述球关节轴承固定连接。

8.根据权利要求2所述的超声诊疗机器人，其特征在于，所述第二平台还包括：

固定件，每个所述力传感器具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述固定件背离所述第一平台的表面连接；

一对夹持件，一对所述夹持件相对设置，以夹持探头，每个所述夹持件与所述力传感器的第二表面连接。

9.根据权利要求1所述的超声诊疗机器人，其特征在于，所述第一平台包括：

底板，多个所述传动机构环形设置于所述底板，所述底板设有通孔，所述连接组件贯穿所述通孔与所述第二平台连接；

壳体，所述壳体与所述底板连接，所述壳体的外壁设有一对把手，所述把手用于移动所述超声诊疗机器人。

10.一种超声诊疗系统，其特征在于，包括：

台车，所述台车的底部设有滚轮；

定位臂，所述定位臂包括竖臂和多节依次铰接的横臂，所述竖臂的第一端与所述台车连接，所述竖臂的第二端与首节横臂铰接；

权利要求1-9中任一项所述的超声诊疗机器人，与末节横臂连接，所述超声诊疗机器人夹持有探头。