WO2019113867A1

WO2019113867A1 - 血管介入手术机器人导丝、导管操控装置

Info

Publication number: WO2019113867A1
Application number: PCT/CN2017/116036
Authority: WO
Inventors: 韩世鹏; 王磊; 任岭雪
Original assignee: 深圳先进技术研究院
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-20

Abstract

一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，包括推送机构、旋捻机构以及控制系统(900)；推送机构包括精调机构及粗调机构；粗调机构包括间隔的两导向管支架(100)、设于两导向管支架(100)之间的同步带轮传动机构(200)以及由同步带轮传动机构(200)带动的第一夹紧装置(300)，精调机构包括固定支架(400)、设于导向管支架(100)与固定支架(400)之间的移动支架(500)、固定于固定支架(400)上且可带动移动支架(500)相对固定支架(400)往返运动的丝杆螺母组件(600)以及设于移动支架(500)上的第二夹紧装置(700)，旋捻机构包括设于移动支架(500)上且与第二夹紧装置(700)固定连接以带动第二夹紧装置(700)旋转的齿轮传动机构(800)。血管介入手术机器人导丝、导管操控装置提高了导丝、导管(10)推送的效率和精度，与外接的连接更为简洁，且具有易操作，便于清洗、消毒的优点。

Description

血管介入手术机器人导丝、导管操控装置

技术领域

本发明涉及医疗机器人技术领域，尤其提供一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置。

背景技术

心血管疾病是目前世界头号健康杀手。根据世界卫生组织(WHO)2004年的报告，每三例死亡中就有一例是由心血管疾病导致。在中国，随着国民生活水平的不断提高，过多的糖类以及油脂的摄入使得我国的心血管疾病的发病率和死亡率呈明显上升趋势，每年心血管疾病死亡人数约300万，已经成为威胁国民健康的最大疾病。传统针对心血管疾病的治疗方式有内科的药物治疗和外科的手术治疗。传统内科治疗是通过摄入各种药物来达到治疗的目的，但是存在治疗效果差、费用高且无法根治等诸多问题。而外科的手术治疗是通过切开人体外组织进行治疗，但是该方式存在着病人痛苦较大、住院恢复时间较长且会留下疤痕等问题。

随着医学介入的发展，介入手术逐渐成为治疗心血管疾病的重要手段，血管介入手术是在数字减影血管造影机、CT、超声和磁共振等影像设备的引导和监视下，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过人体自然孔道或微小的创口将特定的器械导入人体病变部位进行微创治疗的一系列技术的总称。该方法对心血管疾病的治疗效果较佳，对某些疾病能够达到完全治愈的疗效。但是到目前为止，血管介入手术依旧采用施术者直接操纵导丝、导管的方式进行，存在较大的弊端：1）施术者长期身着铅衣在X辐射的环境下工作，但是铅衣无法屏蔽所有的X射线，常年累计的辐射会对施术者的身体产生巨大的伤害，同时沉重的铅衣会对施术者的身体造成负担；2）由于手术时间较长，且均为人工操作，手术的精确度较差，会对手术的效果产生不良的影响，严重的甚至会导致损伤病人的血管；3）由于人体血管较复杂，施术者在进行手术时需借助图像引导以及解剖学的知识，需要较强的技巧，且主观意愿较强。这些问题的存在使得介入手术无法得到大面积的推广。

针对上述存在的问题，科研工作者将越来越成熟的机器人技术引入到介入手术当中。目前大部分已有的血管介入机器人主要可分为摩擦驱动型和滑动平台型两种，其中摩擦驱动型血管介入机器人驱动方式简单，机构整体体积较小，结构紧凑，但是存在摩擦轮夹紧力太小容易导致导丝介入过程打滑，夹紧力太大容易导致损伤导丝、导管的问题，使得整体机构传动的精度较差；滑动平台型血管介入机器人利用丝杠传动解决了目前摩擦驱动型存在的传输精度较差等问题，但同时存在机器人整体体积较大，机器人噪声较大，且推进电机需经常进行正反转等，手术效率较低等问题，且目前存在的血管介入机器人均采用外接驱动器、控制器，且外接电源的方式供电，导致整体机器人系统较大庞大、复杂。

技术问题

本发明的目的在于提供一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，旨在解决现有技术中摩擦驱动型机器人传输精度差、滑动平台型机器体积大、系统复杂、手术效率低的技术问题。

技术解决方案

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，包括用于推送导丝、导管轴向运动的推送机构、实现导丝、导管周向旋转运动的旋捻机构以及控制所述推送机构与所述旋捻机构协调作业的控制系统，所述推送机构包括沿导丝、导管前进方向依次设置的精调机构及粗调机构，所述粗调机构包括间隔设置用于放置导丝、导管的两导向管支架、设于两所述导向管支架之间的同步带轮传动机构以及由所述同步带轮传动机构带动的用于夹持导丝、导管的第一夹紧装置，所述精调机构包括位于其中一导向管支架一侧的固定支架、设于该导向管支架与所述固定支架之间的移动支架、固定于所述固定支架上且可带动所述移动支架相对所述固定支架往、返运动的丝杆螺母组件以及设于所述移动支架上用于夹持导丝、导管的第二夹紧装置，所述旋捻机构包括设于所述移动支架上且与所述第二夹紧装置固定连接以带动所述第二夹紧装置旋转用于旋捻导丝、导管的齿轮传动机构。

进一步地，所述同步带轮传动机构包括竖直设置的安装板、水平且间隔安装于所述安装板的正面的主动同步带轮与从动同步带轮、套设于所述主动同步带轮与所述从动同步带轮上的且设有凸齿的同步带以及设于所述安装板的背面用于驱动所述主动同步带轮的驱动组件。

进一步地，所述第一夹紧装置为多个，间隔设于所述同步带轮上，所述安装板上且位于所述第一夹紧装置一侧设有与各所述第一夹紧装置配合用于夹紧导丝、导管的限位块。

进一步地，所述第一夹紧装置包括相对且间隔放置的第一夹持块、第二夹持块，设于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的第一复位弹簧以及设于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的第一导杆，所述第一夹持块固定于所述同步带远离所述安装板的一侧边缘，所述第二夹持块滑动设置于所述第一导杆上且可在所述限位块推顶下沿所述第一导杆向所述第一夹持块移动以夹紧位于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的导丝、导管。

进一步地，所述固定支架上水平设置一朝向所述移动支架的导向轴套，所述第二夹紧装置朝向所述导向轴套设置且可在所述移动支架带动下进入所述导向轴套并在所述导向轴套内壁挤压下夹紧导丝、导管。

进一步地，所述第二夹紧装置包括第三夹持块、位于第三夹持块上方且与其相对的第四夹持块、设于第三夹持块与第四夹持块之间的第二复位弹簧以及设于所述第三夹持块与所述第四夹持块之间的第二导杆，所述第三夹持块上设有开口朝上的夹持口，所述第二导杆位于所述夹持口旁边，所述第四夹持块套设于所述第二导杆上，所述导向轴套靠近所述固定支架的一端内壁向内凹陷形成用于释放所述第四夹持块的凹槽，所述导向轴套的侧壁上开设有缺口，所述缺口由所述导向轴套的开口边缘延伸至所述凹槽处。

进一步地，所述夹持口内设有压力传感器。

进一步地，所述安装板的背面还设有同步带松紧调节装置，所述从动同步带轮安装轴固定于所述同步带松紧调节装置上。

进一步地，所述同步带松紧调节装置包括固定于所述安装板上的调节座以及调节板，所述调节板上设有连接块，所述连接块与所述调节座通过调节螺母固定连接，所述从动同步带轮的安装轴穿过所述安装板固定于所述调节板上。

进一步地，所述驱动组件包括水平设置的驱动电机、设于所述驱动电机输出轴上的第一锥齿轮、设于所述主动同步带轮的安装轴端部且与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。

进一步地，所述丝杆螺母组件包括水平穿设于所述固定支架上的丝杆电机、由所述丝杆电机带动的丝杆以及丝杆螺母，所述丝杆螺母固定于所述移动支架上，所述丝杆穿过所述丝杆螺母及所述移动支架。

进一步地，所述丝杆两侧还设有与所述丝杆平行的滑轨，各所述滑轨上均设有滑块，各所述滑块与所述移动支架固定连接。

进一步地，所述齿轮传动机构包括位于所述移动支架与所述固定支架之间且电机轴水平穿过所述移动支架的旋捻电机、固定于所述旋捻电机的电机轴上的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮的齿轮轴穿过所述移动支架，所述第二夹紧装置设于所述第二齿轮的齿轮轴上。

进一步地，所述第二齿轮的齿轮轴上设有六维力传感器。

进一步地，所述控制系统包括控制所述丝杆螺母组件的第一控制器、控制所述齿轮传动机构的第二控制器、控制所述同步带轮传动机构的第三控制器、与所述第一控制器、第二控制器及第三控制器电连接的升压模块、为所述丝杆螺母组件、齿轮传动机构及同步带轮传动机构供电的电源、与所述丝杆螺母组件、齿轮传动机构及同步带轮传动机构通过网线连接的运动控制卡以及与所述运动控制卡通过网线连接的上位机。

有益效果

本发明的操控装置工作时，当需要快速推进导丝、导管时，沿导丝、导管轴向设置的粗调机构利用同步带轮传动机构快速带动第一夹紧装置将导丝、导管向前推送，使得导丝、导管能够快速在易通过的血管里运动，到达血管分支，从而减少X射线和造影剂的使用；当导丝、导管进入较细的血管时，微调机构利用丝杆螺母组件带动第二夹紧装置以较小的速度和较高的精确度将导丝、导管向前推送，使得导丝、导管能够在较细的血管内运动，从而确保手术的精确度和安全性；同时，导丝、导管的周向旋转运动采用的是齿轮传动机构带动第二夹紧装置，该机构与微调机构共用第二夹紧装置，且采用齿轮进行动力传输，运动传动精度高，能够实现导丝、导管±300°精确的旋捻。本发明的操控装置避免了现有技术中摩擦驱动型和滑动平台型两种微创手术机器人存在的问题，提高了导丝、导管推送的效率和精度，并且减小了整个机器人的体积，使得整个系统与外接的连接更为简洁，且具有易操作，便于清洗、消毒的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的从背面观察粗调机构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的从正面观察粗调机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的限位块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第一夹紧装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的精调机构及旋捻机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第二夹紧装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的控制系统原理图；

其中，图中各附图标记：

10-导丝、导管；20-底板；100-导向管支架；110-L型支架；120-导向管；

200-同步带轮传动机构；210-安装板；220-主动同步带轮；230-从动同步带轮；240-同步带；250-驱动组件；251-驱动电机；252-第一锥齿轮；253-第二锥齿轮；260-同步带松紧调节装置；261-调节座；262-调节板；263-连接块；264-调节螺母；270-限位块； 271-推顶部；272-固定部；300-第一夹紧装置；310-第一夹持块；320-第二夹持块；330-第一复位弹簧；340-第一导杆；350-橡胶块；400-固定支架；410-导向轴套；411-凹槽；412-缺口；500-移动支架；600-丝杆螺母组件；610-丝杆电机；620-丝杆；630-丝杆螺母；640-滑轨；650-滑块；700-第二夹紧装置；710-第三夹持块；711-夹持口；720-第四夹持块；721-固定柱；730-第二复位弹簧；740-第二导杆；750-压力传感器；800-齿轮传动机构；810-旋捻电机；820-第一齿轮；830-第二齿轮；840-六维力传感器；900-控制系统；910-第一控制器；920-第二控制器；930-第三控制器；940-升压模块；950-电源；960-运动控制卡；970-上位机；980-开关。

本发明的实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明实施例提供的一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，包括用于推送导丝、导管10轴向运动的推送机构、实现导丝、导管10周向旋转运动的旋捻机构以及控制推送机构与旋捻机构协调作业的控制系统900。推送机构包括沿导丝、导管10前进方向依次设置的精调机构及粗调机构，粗调机构包括间隔设置用于放置导丝、导管10的两导向管支架100、设于两导向管支架100之间的同步带轮传动机构200以及由同步带轮传动机构200带动的用于夹持导丝、导管10的第一夹紧装置300，精调机构包括位于其中一导向管支架100一侧的固定支架400、设于该导向管支架100与固定支架400之间的移动支架500、固定于固定支架400上且可带动移动支架500相对固定支架400往、返运动的丝杆螺母组件600以及设于移动支架500上用于夹持导丝、导管10的第二夹紧装置700，旋捻机构包括设于移动支架500上且与第二夹紧装置700固定连接以带动第二夹紧装置700旋转用于旋捻导丝、导管10的齿轮传动机构800。

本发明实施例中的操控装置工作时，当需要快速推进导丝、导管10时，沿导丝、导管10轴向设置的粗调机构利用同步带轮传动机构200快速带动第一夹紧装置300将导丝、导管10向前推送，使得导丝、导管10能够快速在易通过的血管里运动，到达血管分支，从而减少X射线和造影剂的使用；当导丝、导管10进入较细的血管时，微调机构利用丝杆螺母组件600带动第二夹紧装置700以较小的速度和较高的精确度将导丝、导管10向前推送，使得导丝、导管10能够在较细的血管内运动，从而确保手术的精确度和安全性；同时，导丝、导管10的周向旋转运动采用的是齿轮传动机构800带动第二夹紧装置700，该机构与微调机构共用第二夹紧装置700，且采用齿轮进行动力传输，运动传动精度高，能够实现导丝、导管±300°精确的旋捻。本发明实施例中的操控装置避免了现有技术中摩擦驱动型和滑动平台型两种微创手术机器人存在的问题，提高了导丝、导管10推送的效率和精度，并且减小了整个机器人的体积，使得整个系统与外接的连接更为简洁，且具有易操作，便于清洗、消毒的优点。

具体地，本实施例中，上述的精调机构、粗调机构、旋捻机构及控制系统900均设置于一底板20上。如图1所示，粗调机构设于底板20的左端、精调机构及旋捻机构设于底板20的右端，而控制系统900设于粗调机构及精调机构的两侧。

两导向管支架100均包括一L型支架110以及导向管120，其中L型支架110的横板固定于底板20上，L型支架110的竖板相对设置。两导向管120分别水平穿设于两L型支架110的竖板上且位于同一直线上。两导向管120均呈纺锤体状，用以引导导丝、导管10从中穿过并水平运动。

同步带轮传动机构200包括竖直设置的安装板210、主动同步带轮220与从动同步带轮230、套设于主动同步带轮220与从动同步带轮230上且设有凸齿的同步带240以及驱动主动同步带轮220的驱动组件250。安装板210位于两导向管支架100的后侧且与导丝、导管10平行。安装板210的正面即是朝向两导向管支架100的一面，而安装板210的背面为与正面相对的一面。主动同步带轮220的安装轴由安装板210的背面伸入至正面，主动同步带轮220固定于安装轴上并位于安装板210的正面，从动同步带轮230与主动同步带轮220平行且间隔设置，故从动同步带轮230也通过其安装轴固定于安装板210的正面。而驱动主动同步带轮220的驱动组件250位于安装板210的背面。

具体地，参照图2，驱动组件250包括水平固定于安装板210上的驱动电机251、设于驱动电机251输出轴上的第一锥齿轮252、设于主动同步带轮220的安装轴端部且与第一锥齿轮252啮合的第二锥齿轮253。驱动电机251运转时，带动第一锥齿轮252转动，与第一锥齿轮252啮合的第二锥齿轮253随之转动并带动主动同步带轮220的安装轴转动，从而带动主动同步带轮220转动，主动同步带轮220转动时通过与同步带240上的凸齿啮合，带动同步带240转动，从而通过同步带240带动从动同步带轮230转动。本实施例中，第一锥齿轮252的模数及齿数与第二锥齿轮253的模数及齿数相同，模数均为1，齿数均为20，压力角为20°。当然，上述各参数也可以根据实际需要更改为其他参数。

参照图2，本实施例中，安装板210的背面还设有同步带松紧调节装置260，从动同步带轮230安装轴固定于同步带松紧调节装置260上。同步带松紧调节装置260包括固定于安装板210上的调节座261以及调节板262，调节板262上设有连接块263，连接块263与调节座261通过调节螺母264固定连接，从动同步带轮230的安装轴穿过安装板210固定于调节板262上。对同步带240松紧的调节，只需调节主动同步带轮220与从动同步带轮230之间的距离。当需要调节二者之间的距离时，通过调节螺母264的旋进或旋出，移动调节板262相对调节座261的距离，由于调节板262与从动同步带轮230的安装轴连接，而调节座261与安装板210固定连接，这样，即相当于改变了从动同步带轮230相对于安装板210的位置，而主动同步带轮220在安装板210上的位置不变，故相当于改变从动同步带轮230与主动同步带轮220之间的距离，起到调节同步带240松紧的作用。

参照图3，本实施例中，第一夹紧装置300为多个（具体为四个），等间距设于同步带240轮上，安装板210顶部设有限位块270。限位块270位于第一夹紧装置300一侧，能与各第一夹紧装置300配合用于夹紧导丝、导管10。本实施例中，限位块270的长度为60mm，可更换为其他长度的限位块。

具体地，结合图4、图5，限位块270包括推顶部271以及位于推顶部271背面的固定部272。固定部272固定于安装板210上，且固定部272上设有调节孔用于调节限位块270相对第一夹紧装置300的位置。推顶部271由两端向中部逐渐凸起，且凸起的中部与两端之间为圆滑过渡。第一夹紧装置300包括相对且间隔放置的第一夹持块310、第二夹持块320，设于第一夹持块310与第二夹持块320之间的第一复位弹簧330以及设于两第一夹持块310与第二夹持块320之间的第一导杆340，第一夹持块310固定于同步带240远离安装板210的一侧边缘，第二夹持块320滑动设置于第一导杆340上且可在限位块270推顶下沿第一导杆340向第一夹持块310移动以夹紧位于第一夹持块310与第二夹持块320之间的导丝、导管10。具体地，第一导杆340为三个，其中一个第一导杆340位于第一夹持块310与第二夹持块320的中部，第一复位弹簧330套设于此第一导杆340上，而另两个第一导杆340对称设置于第一夹持块310与第二夹持块320的两端边缘处。本实施例中，为不损伤导丝、导管10，第一夹持块310内侧与第二夹持块320内侧均设有橡胶块350，利用两橡胶块350来夹紧导丝、导管10。当然，第一夹持块310与第二夹持块320也可以直接采用橡胶材料制作从而省略橡胶块350。

当导丝、导管10需要快速向前推送时，驱动电机251开始正向旋转，第一锥齿轮252和第二锥齿轮253啮合将动力传输给主动同步带轮220，主动同步带轮220带动带凸齿的同步带240同步正向转动，第一夹紧装置300于同步带240上移动，当第一夹紧装置300移动与限位块270开始接触后，在限位块270的挤压作用下，第一夹紧装置300的第二夹持块320开始沿着第一导杆340向第一夹持块310滑动，使得两橡胶块350与导丝、导管10接触，并将其压紧，此时在同步带240的作用下，第一夹紧装置300带动导丝、导管10同步前进，当第一夹紧装置300与限位块270开始脱离后，在第一复位弹簧330的回弹力作用下，第二夹持块320开始沿着第一导杆340背离第一夹持块310滑动，使得两橡胶块350与导丝、导管10脱离，将其松开，完成一次导丝、导管10的向前推送动作。同样的，当导丝、导管10需要向后拉回时，驱动电机251开始反向旋转，第一锥齿轮252和第二锥齿轮253啮合将动力传输给主动同步带轮220，主动同步带轮220带动带凸齿的同步带240同步反向转动，第一夹紧装置300也随之反向移动并与限位块270接触，其过程与上述正向移动时相同，此处不作赘述。

参照图6，固定支架400也呈L型设置，其横板固定于底板20上，在其竖板上水平设置一朝向移动支架500的导向轴套410。第二夹紧装置700朝向导向轴套410设置，且可在移动支架500带动下进入导向轴套410并在导向轴套410内壁挤压下夹紧导丝、导管10。本实施例中，导向轴套410的长度为30mm，也可更换为其他长度的导向轴套410。

本实施例中，丝杆螺母组件600设于导向轴套410下方，其包括水平穿设于固定支架400的竖板上的丝杆电机610、由丝杆电机610带动的丝杆620以及丝杆螺母630，丝杆螺母630套设于丝杆620上，且丝杆螺母630固定于移动支架500上，丝杆620穿过丝杆螺母630及移动支架500。

进一步地，丝杆620两侧还设有与丝杆620平行的滑轨640，各滑轨640上均设有滑块650，各滑块650与移动支架500固定连接。这样，通过滑块650于滑轨650上移动，对移动支架500的移动起到导向作用，避免其发生偏移。

齿轮传动机构800位于丝杆螺母630组件600上方，其包括旋捻电机810、第一齿轮820及第二齿轮830。旋捻电机810位于移动支架500与固定支架400之间，旋捻电机810的电机轴水平穿过移动支架500，第一齿轮820固定于旋捻电机810的电机轴上，第二齿轮830与第一齿轮820啮合且第二齿轮830位于第一齿轮820上方，第二齿轮830的齿轮轴穿过移动支架500，第二夹紧装置700设于第二齿轮830的齿轮轴上。本实施例中，第一齿轮820的模数与第二齿轮830的模数均为1，

齿数分别为20、40。且第一齿轮820与第二齿轮830均为直齿圆柱型齿轮，当然，也可更换为其他模数和齿数的直齿圆柱型齿轮或斜齿圆柱型齿轮。

进一步地，第二齿轮830的齿轮轴上设有六维力传感器840。由于第二夹紧装置700设于第二齿轮830的齿轮轴上，当第二夹紧装置700夹紧导丝、导管10进行旋捻时，通过监测六维力传感器840的数值就可以知道施加在导丝、导管10的扭矩，从而获得导丝、导管10旋捻的力矩。

参照图7，第二夹紧装置700包括第三夹持块710、设于第三夹持块710上方且与其相对的第四夹持块720、设于第三夹持块710与第四夹持块720之间的第二复位弹簧730以及设于第三夹持块710与第四夹持块720之间的第二导杆740。具体地，第三夹持块710由一圆柱体改造而成，圆柱体上设有开口朝上的夹持口711，第二导杆740为四个，两两位于夹持口711的两侧，第四夹持块720套设于第二导杆740上，第四夹持块720设有朝下的固定柱721，第二复位弹簧730套设于所述固定柱721上，且第二复位弹簧730的底部抵顶于夹持口711的边缘处。导向轴套410靠近固定支架400的一端内壁向内凹陷形成用于释放第四夹持块720的凹槽411，导向轴套410的侧壁上开设有缺口412，缺口412由导向轴套410的开口边缘延伸至凹槽411处。同样的，本实施例中，为不损伤导丝、导管10，第三夹持块710内侧与第四夹持块720内侧均设有橡胶块350，利用两橡胶块350来夹紧导丝、导管10。当然，第三夹持块710与第四夹持块720也可以直接采用橡胶材料制作从而省略橡胶块350。

进一步地，夹持口711内设有压力传感器750。通过监控压力传感器750的数据，可以实时掌握第二夹紧装置700施加给导丝、导管10的夹持力，避免夹持力太大而损坏导丝、导管10。

当导丝、导管10需要向前微调时，丝杆电机610开始正向转动，通过丝杆螺母630带动移动支架500整体向前移动，第二夹紧装置700跟随移动支架500向前移动，当第二夹紧装置700与导向轴套410开始接触时，由于导向轴套410的压紧作用，第四夹持块720沿着第二导杆740向下运动，使得两橡胶块350与导丝、导管10接触，将其压紧，在丝杆电机610的带动下，将导丝、导管10向前推送，当第二夹紧装置700到达导向轴套410的凹槽411处，导向轴套410不再挤压第三夹持块710，第三夹持块710在第二复块弹簧的回复力作用下向上运动，从而将导丝、导管10松开，此时旋捻电机810通过第一齿轮820及第二齿轮830将旋转动力传给第二夹紧装置700，使第三夹持块710旋转到导向轴套410的缺口412处，此时丝杆电机610反向转动，从而带动第二夹紧装置700退出导向轴套410，完成导丝、导管10的一次微调动作。

当导丝、导管10需要旋捻时，丝杆电机610开始正向转动，丝杆电机610开始正向转动，通过丝杆螺母630带动移动支架500整体向前移动，第二夹紧装置700跟随移动支架500向前移动，当第二夹紧装置700与导向轴套410开始接触时，由于导向轴套410的压紧作用，第四夹持块720沿着第二导杆740向下运动，使得两橡胶块350与导丝、导管10接触，将其压紧，此时旋捻电机810开始旋转，通过第一齿轮820及第二齿轮830将动力传给第二夹紧装置700，导丝、导管10在第二夹紧装置700的带动下开始旋捻，当导丝、导管10旋捻至正确的角度时，丝杆电机610开始反向转动，通过丝杆螺母630带动移动支架500整体向后移动，第二夹紧装置700跟随移动支架500向后移动，当第二夹紧装置700与导向轴套410脱离接触时，导向轴套410不再挤压第三夹持块710，第三夹持块710在第二复位弹簧730的回复力作用下向上运动，从而将导丝、导管10松开，完成导丝、导管10一次旋捻动作。

请再参照图1，本实施例中，控制系统900包括控制丝杆螺母630组件600的第一控制器910、控制齿轮传动机构800的第二控制器920、控制同步带240轮传动机构200的第三控制器930、与第一控制器910、第二控制器920及第三控制器930电连接的升压模块940、为丝杆螺母630组件600、齿轮传动机构800及同步带240轮传动机构200供电的电源950、与丝杆螺母630组件600、齿轮传动机构800及同步带240轮传动机构200通过网线连接的运动控制卡960以及与运动控制卡960通过网线连接的上位机970。其中，第一控制器910、第二控制器920、第三控制器930依次设置于同步带240轮传动机构200的正面边缘，升压模块940、电源950靠固定支架400与移动支架500的背面边缘设置，运动控制卡960于靠固定支架400与移动支架500的背面边缘设置。

具体地，电源950为24V锂电池，24V锂电池也可更换为其他额定电压或其他材质的电池，当然也可以去除电池，采用传统22V电源再通过转接模块供电。

本实施例中，升压模块940为24V转48V升压模块。参照图10，电源950负极与升压模块940相连，电源950正极与开关980相连，开关980与升压模块940相连，第一控制器910与丝杆螺母630组件600的丝杆电机610通过线缆相连，第二控制器920与齿轮传动机构800的旋捻电机810通过线缆相连，第三控制器930与同步带240轮传动机构200的驱动电机251通过线缆相连，第一控制器910、第二控制器920和第三控制器930均与升压模块940的输出端通过线缆相连，丝杆电机610、旋捻电机810和驱动电机251均与电源950通过线缆相连，同时丝杆电机610、旋捻电机810和驱动电机251均与运动控制卡960通过网线相连，运动控制卡960通过网线与上位机970相连。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

一种血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，包括用于推送导丝、导管轴向运动的推送机构、实现导丝、导管周向旋转运动的旋捻机构以及控制所述推送机构与所述旋捻机构协调作业的控制系统，其特征在于：所述推送机构包括沿导丝、导管前进方向依次设置的精调机构及粗调机构，所述粗调机构包括间隔设置用于放置导丝、导管的两导向管支架、设于两所述导向管支架之间的同步带轮传动机构以及由所述同步带轮传动机构带动的用于夹持导丝、导管的第一夹紧装置，所述精调机构包括位于其中一导向管支架一侧的固定支架、设于该导向管支架与所述固定支架之间的移动支架、固定于所述固定支架上且可带动所述移动支架相对所述固定支架往、返运动的丝杆螺母组件以及设于所述移动支架上用于夹持导丝、导管的第二夹紧装置，所述旋捻机构包括设于所述移动支架上且与所述第二夹紧装置固定连接以带动所述第二夹紧装置旋转用于旋捻导丝、导管的齿轮传动机构。
根据权利要求1所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述同步带轮传动机构包括竖直设置的安装板、水平且间隔安装于所述安装板的正面的主动同步带轮与从动同步带轮、套设于所述主动同步带轮与所述从动同步带轮上的且设有凸齿的同步带以及设于所述安装板的背面用于驱动所述主动同步带轮的驱动组件。
根据权利要求2所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述第一夹紧装置为多个，间隔设于所述同步带轮上，所述安装板上且位于所述第一夹紧装置一侧设有与各所述第一夹紧装置配合用于夹紧导丝、导管的限位块。
根据权利要求3所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述第一夹紧装置包括相对且间隔放置的第一夹持块、第二夹持块，设于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的第一复位弹簧以及设于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的第一导杆，所述第一夹持块固定于所述同步带远离所述安装板的一侧边缘，所述第二夹持块滑动设置于所述第一导杆上且可在所述限位块推顶下沿所述第一导杆向所述第一夹持块移动以夹紧位于所述第一夹持块与所述第二夹持块之间的导丝、导管。
根据权利要求1至4中任一项所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述固定支架上水平设置一朝向所述移动支架的导向轴套，所述第二夹紧装置朝向所述导向轴套设置且可在所述移动支架带动下进入所述导向轴套并在所述导向轴套内壁挤压下夹紧导丝、导管。
根据权利要求5所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述第二夹紧装置包括第三夹持块、位于第三夹持块上方且与其相对的第四夹持块、设于第三夹持块与第四夹持块之间的第二复位弹簧以及设于所述第三夹持块与所述第四夹持块之间的第二导杆，所述第三夹持块上设有开口朝上的夹持口，所述第二导杆位于所述夹持口旁边，所述第四夹持块套设于所述第二导杆上，所述导向轴套靠近所述固定支架的一端内壁向内凹陷形成用于释放所述第四夹持块的凹槽，所述导向轴套的侧壁上开设有缺口，所述缺口由所述导向轴套的开口边缘延伸至所述凹槽处。
根据权利要求6所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述夹持口内设有压力传感器。
根据权利要求2至4中任一项所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述安装板的背面还设有同步带松紧调节装置，所述从动同步带轮安装轴固定于所述同步带松紧调节装置上。
根据权利要求8所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述同步带松紧调节装置包括固定于所述安装板上的调节座以及调节板，所述调节板上设有连接块，所述连接块与所述调节座通过调节螺母固定连接，所述从动同步带轮的安装轴穿过所述安装板固定于所述调节板上。
根据权利要求2至4中任一项所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述驱动组件包括水平设置的驱动电机、设于所述驱动电机输出轴上的第一锥齿轮、设于所述主动同步带轮的安装轴端部且与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮。
根据权利要求1至4中任一项所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述丝杆螺母组件包括水平穿设于所述固定支架上的丝杆电机、由所述丝杆电机带动的丝杆以及丝杆螺母，所述丝杆螺母固定于所述移动支架上，所述丝杆穿过所述丝杆螺母及所述移动支架。
根据权利要求11所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述丝杆两侧还设有与所述丝杆平行的滑轨，各所述滑轨上均设有滑块，各所述滑块与所述移动支架固定连接。
根据权利要求1至4中任一项所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述齿轮传动机构包括位于所述移动支架与所述固定支架之间且电机轴水平穿过所述移动支架的旋捻电机、固定于所述旋捻电机的电机轴上的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮的齿轮轴穿过所述移动支架，所述第二夹紧装置设于所述第二齿轮的齿轮轴上。
根据权利要求13所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述第二齿轮的齿轮轴上设有六维力传感器。
根据权利要求1所述的血管介入手术机器人导丝、导管操控装置，其特征在于：所述控制系统包括控制所述丝杆螺母组件的第一控制器、控制所述齿轮传动机构的第二控制器、控制所述同步带轮传动机构的第三控制器、与所述第一控制器、第二控制器及第三控制器电连接的升压模块、为所述丝杆螺母组件、齿轮传动机构及同步带轮传动机构供电的电源、与所述丝杆螺母组件、齿轮传动机构及同步带轮传动机构通过网线连接的运动控制卡以及与所述运动控制卡通过网线连接的上位机。