介入机器人自动定位机械臂制造技术

本发明专利技术涉及介入机器人自动定位机械臂，包括底座组件，其底部可滑动于导管床上；机械臂一端转动连接于底座组件顶部，且可沿底座组件高度方向移动，机械臂另一端转动连接推进机构；机械臂分为依次转动连接的后臂、中臂，前臂，前臂与推进机构转动连接；摄像头组件设置于前臂上，用于捕捉推进机构上外鞘和Y阀的位置信息；红外线传感器安装于前臂上，用于检测机械臂移动过程中，周围是否存在障碍物；主机用于获取摄像头组件反馈的外鞘和Y阀的位置信息，进行计算确定推进机构最终移动的位置，获取红外线传感器反馈的障碍物信息；控制底座组件、后臂、中臂和前臂的执行机构自动移动。本发明专利技术无需手动调节机械臂，提高了推进机构定位效率和定位精度。率和定位精度。率和定位精度。

【技术实现步骤摘要】
介入机器人自动定位机械臂


[0001]本专利技术涉及微创血管介入手术
，更具体的说是涉及介入机器人自动定位机械臂。

技术介绍

[0002]介入手术存在手术过程中，由于DSA会发出X射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。通过借助机器人技术能够有效应对这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。
[0003]目前，国内对于介入手术机器人机械臂还存在如下几个方面的问题：(1)一般采用被动式，无法实现自主定位；(2)移动过程需要用力拖拽，使用不方便，定位效率低；(3)无法做到精准定位，手动调节常常不到位。
[0004]因此，如何提供介入机器人自动定位机械臂，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术的目的在于提出介入机器人自动定位机械臂，解决现有技术中介入手术机器人机械臂存在的不足。
[0006]本专利技术提供了介入机器人自动定位机械臂，包括：
[0007]底座组件，所述底座组件底部可滑动于导管床上；
[0008]机械臂，所述机械臂一端转动连接于所述底座组件顶部，且可沿所述底座组件高度方向移动，所述机械臂另一端转动连接推进机构；所述机械臂分为依次转动连接的后臂、中臂，前臂，所述前臂与所述推进机构转动连接；
[0009]摄像头组件，所述摄像头组件设置于所述前臂上，用于捕捉所述推进机构上外鞘和Y阀的位置信息；
[0010]红外线传感器，所述红外线传感器安装于所述前臂上，用于检测机械臂移动过程中，周围是否存在障碍物；以及
[0011]主机，所述主机用于获取所述摄像头组件反馈的外鞘和Y阀的位置信息，进行计算确定所述推进机构最终移动的位置，获取所述红外线传感器反馈的障碍物信息；控制所述底座组件、后臂、中臂和前臂的执行机构自动移动。
[0012]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种介入机器人自动定位机械臂，主机获取摄像头组件反馈的外鞘和Y阀的位置信息，进行计算确定所述推进机构最终移动的位置，获取所述红外线传感器反馈的障碍物信息；控制所述底座组件、后
臂、中臂和前臂的执行机构自动移动，无需手动调节机械臂，提高了推进机构定位效率和定位精度。
[0013]进一步地，所述底座组件包括：底座本体、升降驱动部、滑动部、连接件及行程开关；所述底座本体侧面开设有与导管床导轨配合的U型凹槽，所述U型凹槽上方连接有用于和导管床配合，且使机械臂支撑于导管床上的横撑；所述底座本体顶部竖直连接有两个平行的梁，两个平行布置的梁上设置有滑动部，所述滑动部转动支撑于所述底座本体上的升降驱动部上，并跟随所述升降驱动部上下移动，所述滑动部运动上限位置和运动下限位均设置有一个行程开关；所述滑动部侧面固定有用于与所述后臂转动连接的连接件。
[0014]进一步地，所述滑动部包括两组直线导轨，两个所述直线导轨对应固定于两个所述梁上，每一个所述直线导轨上滑动两个滑块，四个滑块共同固定所述连接件；所述连接件为直角连接件，其顶部形成的平面上竖直连接有用于连接所述后臂的底座转轴，所述直角连接件靠近所述滑块侧具有与所述升降驱动部配合的配合部。
[0015]进一步地，所述升降驱动部为丝杠和轴承，所述丝杠底部通过丝杠伺服电机驱动，其顶部通过轴承连接轴承座，所述轴承座和两个梁顶部连接，所述丝杠伺服电机与所述主机连接；所述配合部为丝杠螺母。
[0016]进一步地，所述后臂包括：后臂横臂、后臂驱动部及后臂连接部，所述后臂横臂水平布置，其第一端上具有与所述底座转轴连接的后臂驱动部，其第二端上具有与所述中臂连接的后臂连接部，所述后臂连接部上具有竖直向上布置的后臂转轴。
[0017]进一步地，所述后臂驱动部包括：后臂夹紧块、底座转轴润滑轴套、后臂电机支架及后臂伺服电机；所述后臂横臂第一端上连接有后臂夹紧槽，所述后臂夹紧槽底部为后臂转轴连接孔，所述后臂夹紧块形状与所述后臂夹紧槽适配，其中部具有与所述后臂转轴连接孔同轴布置的连接孔一，所述后臂夹紧槽一端为敞口，所述后臂夹紧块靠近敞口侧为夹紧端，所述连接孔一内具有底座转轴润滑轴套，所述后臂电机支架固定于所述后臂夹紧块顶部，其上连接有所述后臂伺服电机，所述后臂伺服电机输出轴朝下插入所述底座转轴顶部的驱动孔内，且与所述主机连接。
[0018]进一步地，所述后臂连接部包括设置于所述后臂横臂第二端上的连接盘一、后臂限位件，所述连接盘一外壁两侧设置有两个后臂限位件，与后臂限位件配合的所述中臂底部设置的限位螺钉形成用于限制后臂横臂转动的限位机构，所述后臂转轴固定于所述连接盘一上。
[0019]进一步地，所述中臂与所述后臂结构相同，包括：中臂横臂、中臂驱动部及中臂连接部，所述中臂横臂水平布置，其第一端上具有与所述后臂转轴连接的中臂驱动部，其第二端上具有与所述前臂连接的中臂连接部，所述中臂连接部上具有竖直向上布置的前臂转轴，所述中臂驱动部与所述主机连接。
[0020]进一步地，所述前臂包括：连接横梁，前臂驱动部及前臂连接部，所述连接横梁为L形板，其一端上通过前臂驱动部与前臂转轴连接，其另一端上通过前臂连接部与所述推进机构转动连接；所述摄像头组件包括两个摄像头，两个摄像头，通过摄像头连接件固定于所述L形板一端上，用于捕捉外鞘和Y阀的位置，通过两个摄像头，的角度差，主机获得出外鞘和Y阀之间的导引导管的距离，从而计算出推进机构的最终移动位置，然后主机分别计算出每个转轴对应的旋转角度，从而计算出每个伺服电机的旋转角度进行控制；所述红外线传
感器安装于所述L形板另一端上。
[0021]进一步地，所述前臂驱动部包括前臂夹紧槽、前臂夹紧块、前臂电机支架、前臂伺服电机，所述前臂夹紧槽的底部通过连接板固定于所述连接横梁上，其底部为前臂转轴连接孔，所述前臂夹紧块形状与所述前臂夹紧槽适配，其中部具有与所述前臂转轴连接孔同轴布置的连接孔二，所述前臂夹紧槽一端为敞口，所述前臂夹紧块靠近敞口侧为夹紧端，所述连接孔二内连接所述前臂转轴，所述前臂电机支架固定于前臂夹紧块顶部，其上连接有所述前臂伺服电机，所述前臂伺服电机输出轴朝下插入所述前臂转轴顶部的驱动孔内，且与所述主机连接；
[0022]所述前臂连接部包括设置于所述连接横梁另一端上连接有推进电机支架、推进伺服电机、推进夹紧块、转轴支架、推进转轴；所述推进伺服电机通过所述推进电机支架支撑于所述连接横梁另一端，其输出轴朝向所述推进机构，且与主机连接，所述推进夹紧块和转轴支架均设置于所述连接横梁，所述推进转轴一端穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，包括：底座组件(100)，所述底座组件(100)底部可滑动于导管床上；机械臂，所述机械臂一端转动连接于所述底座组件(100)顶部，且可沿所述底座组件(100)高度方向移动，所述机械臂另一端转动连接推进机构(418)；所述机械臂分为依次转动连接的后臂(200)、中臂(300)，前臂(400)，所述前臂(400)与所述推进机构(418)转动连接；摄像头组件，所述摄像头组件设置于所述前臂(400)上，用于捕捉所述推进机构(418)上外鞘和Y阀的位置信息；红外线传感器(411)，所述红外线传感器(411)安装于所述前臂(400)上，用于检测机械臂移动过程中，周围是否存在障碍物；以及主机，所述主机用于获取所述摄像头组件反馈的外鞘和Y阀的位置信息，进行计算确定所述推进机构(418)最终移动的位置，获取所述红外线传感器(411)反馈的障碍物信息；控制所述底座组件(100)、后臂(200)、中臂(300)和前臂(400)的执行机构自动移动。2.根据权利要求1所述的介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，所述底座组件(100)包括：底座本体(108)、升降驱动部、滑动部、连接件及行程开关(109)；所述底座本体(108)侧面开设有与导管床导轨配合的U型凹槽，所述U型凹槽上方连接有用于和导管床配合，且使机械臂支撑于导管床上的横撑(110)；所述底座本体(108)顶部竖直连接有两个平行的梁，两个平行布置的梁上设置有滑动部，所述滑动部转动支撑于所述底座本体(108)上的升降驱动部上，并跟随所述升降驱动部上下移动，所述滑动部运动上限位置和运动下限位均设置有一个行程开关(109)；所述滑动部侧面固定有用于与所述后臂(200)转动连接的连接件。3.根据权利要求2所述的介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，所述滑动部包括两组直线导轨(104)，两个所述直线导轨(104)对应固定于两个所述梁上，每一个所述直线导轨(104)上滑动两个滑块，四个滑块共同固定所述连接件；所述连接件为直角连接件(103)，其顶部形成的平面上竖直连接有用于连接所述后臂(200)的底座转轴(102)，所述直角连接件(103)靠近所述滑块侧具有与所述升降驱动部配合的配合部。4.根据权利要求3所述的介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，所述升降驱动部为丝杠(107)和轴承(106)，所述丝杠(107)底部通过丝杠伺服电机驱动，其顶部通过轴承(106)连接轴承座(105)，所述轴承座(105)和两个梁顶部连接，所述丝杠伺服电机与所述主机连接；所述配合部为丝杠螺母。5.根据权利要求3或4所述的介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，所述后臂(200)包括：后臂横臂(205)、后臂驱动部及后臂连接部，所述后臂横臂(205)水平布置，其第一端上具有与所述底座转轴(102)连接的后臂驱动部，其第二端上具有与所述中臂(300)连接的后臂连接部，所述后臂连接部上具有竖直向上布置的后臂转轴(201)。6.根据权利要求5所述的介入机器人自动定位机械臂，其特征在于，所述后臂驱动部包括：后臂夹紧块(210)、底座转轴润滑轴套(209)、后臂电机支架(207)及后臂伺服电机(206)；所述后臂横臂(205)第一端上连接有后臂夹紧槽，所述后臂夹紧槽底部为后臂转轴连接孔，所述后臂夹紧块(210)形状与所述后臂夹紧槽适配，其中部具有与所述后臂转轴连接孔同轴布置的连接孔一，所述后臂夹紧槽一端为敞口，所述后臂夹紧块(210)靠近敞口侧
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟光耀，黄韬，孙铁男，陈政，王建龙，郭倩云，刘宇扬，
申请(专利权)人：首都医科大学附属北京安贞医院，
类型：发明
国别省市：