套管柔性针穿刺医疗机器人系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107280767A(43)申请公布日2017.10.24(21)申请号201710539859.3(22)申请日2017.07.05(66)本国优先权数据201710407072.12017.06.02CN(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路十号(72)发明人苏柏泉郝铨炜李冠杰(51)Int.Cl.A61B34/30(2016.01)A61B17/34(2006.01)B25J11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称套管柔性针穿刺医疗机器人系统(57)摘要本发明公开了一种套管柔性针穿刺医疗机器人系统，包括：外套管伺服电机、丝杠直线导轨、外套管伺服电机基座、皮带轮、皮带、滚珠轴承、力传感器连接轴、压力传感器、套管夹头、夹头与轴连接机构、套管支撑基座、柔性针伺服电机基座、皮带轮、皮带、滚珠轴承、力传感器连接轴、压力传感器、柔性针夹头、夹头与轴连接机构、柔性针支撑基座、摄像头、运动控制电路；本发明套管柔性针机器人系统具有四个自由度，可以改变柔性针的穿刺弧形轨迹，使得柔性针能避开一些障碍物和重要的器官准确、灵活地到达病灶处。本发明的套管柔性针机器人穿刺系统能实时地跟踪柔性针穿刺路径，并实时地获得生物电阻值。CN107280767ACN107280767A权利要求书1/1页1.一种套筒柔性针穿刺医疗机器人，其特征在于，包括皮带(1)、皮带轮(2)、滚珠轴承(3)、力传感器连接轴(4)、力传感器(5)、夹头套筒(6)、柔性针夹头(7)、皮带(8)、皮带轮(9)、滚珠轴承(10)、连接轴(11)、夹头套筒(12)、外套管夹头(13)、套管支撑基座(14)、柔性针支撑基座(15)、伺服电机(16)、皮带轮(17)、伺服电机(18)、伺服电机支撑基座(19)、伺服电机(20)、皮带轮(21)、丝杠直线导轨(22)、伺服电机(23)、伺服电机支撑基座(24)、丝杠直线导轨(25)、工作平台(26)、套管(27)、柔性针(28)、摄像头(29)。一种套筒柔性针穿刺医疗机器人由套管给进、旋转机构和柔性针的给进、旋转机构构成。套筒和柔性针丝杠直线导轨(22、25)平行的用螺丝固定在工作台(26)上，把伺服电机(16、20)分别用螺丝固定在两个丝杠直线导轨(22、25)上，使得电机能带动丝杠旋转推动基座前进。柔性针部分机构，螺丝固定伺服电机基座(19)到丝杠直线导轨(22)上，固定伺服电机(18)到伺服电机基座(19)上，同时伺服电机(18)连接皮带轮(17)，皮带轮(17)与皮带轮(2)由皮带(1)连接，力传感器连接轴(4)通过滚珠轴承(3)连接到伺服电机基座(19)上，皮带轮(2)连接到力传感器连接轴(4)上，力传感器(5)连接到力传感器连接轴(4)上，夹头套筒(6)螺纹连接到力传感器(5)上，夹头套筒(6)通过螺丝夹紧柔性针夹头(7)。套筒部分结构，螺丝固定伺服电机基座(24)到丝杠直线导轨(25)上，固定伺服电机(23)到伺服电机基座(24)上，同时伺服电机(23)连接皮带轮(21)，皮带轮(21)与皮带轮(8)由皮带(9)连接，连接轴(11)通过滚珠轴承(10)连接到伺服电机基座(24)上，皮带轮(8)连接到连接轴(11)上，夹头套筒(12)螺丝夹紧连接轴(11)，夹头套筒(12)通过螺丝夹紧套管夹头(13)。套筒支撑基座(14)紧贴丝杠直线导轨(25)通过螺丝固定在工作平台(26)上，柔性针支撑基座(15)根据套管长度螺丝固定在工作平台(26)上，同时保证柔性针支撑基座(15)的孔与套筒支撑基座(14)的孔在同一个水平面和同一条直线上。套管(27)穿过柔性针支撑基座(15)和套管支撑基座(14)连接到套管夹头(13)，柔性针(28)穿过套筒(27)、套筒夹头(13)、夹头套筒(12)、连接轴(11)、皮带轮(8)到柔性针夹头(7)，并夹紧。2.根据权利要求1所述的套管柔性针穿刺医疗机器人系统，其特征在于，所述的套管柔性针穿刺医疗机器人，通过电机使柔性针和套筒分别有前进和旋转两种运动；3.根据权利要求1所述的套管柔性针穿刺医疗机器人系统，其特征在于，通过控制柔性针(28)的斜面的旋角和给进的距离、速度来控制柔性针(28)，使其刺出弧形轨迹，以避开重要器官和障碍物；4.根据权利要求1所述的套管柔性针穿刺医疗机器人系统，其特征在于，该系统有4个自由度，在外套管稍微偏离目标点而又不在可达范围时，柔性针可以伸出套管，通过旋转针头角度和给进针头速度，使柔性针轨迹做出调整，从而达到目标点；5.根据权利要求1所述的套管柔性针穿刺医疗机器人系统，其特征在于，连接了力传感器(5)可以实时地检测到针头收到的力，不同组织密度不