一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法技术

本发明专利技术属于微创手术机器技术领域，提出了一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法，包括固定台模组，以及设置在所述固定台模组上的连续体机构、管切驱动机构、同心管驱动机构和控制夹钳启闭机构；本发明专利技术中的连续体机构由内向外依次是同心管连续体和管切式连续体；通过管切驱动机构控制管切式连续体的弯曲运动与旋转运动，通过同心管驱动机构控制同心管连续体的进给与旋转运动，以及通过控制夹钳启闭机构控制控制夹钳启闭机构钢丝的进给与旋转运动，实现夹钳的启闭；采用这种复合驱动的方式可以使连续体机构适应复杂的人体环境，深入病灶执行手术动作，整体结构紧凑，且减小了手术器械的直径。且减小了手术器械的直径。且减小了手术器械的直径。

【技术实现步骤摘要】
一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法


[0001]本专利技术属于微创手术机器人
，尤其涉及一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]机器人技术在微创外科领域的应用，比如在颅底肿瘤切除手术中的应用，使手术的安全可靠性更高，手术器械操作更灵活，最主要的是能够解决医生在进行长时间手术时产生的疲劳问题。
[0003]专利技术人发现，现有的用于颅底肿瘤切除的机器人中，各机构之间在位置上的连接紧凑性较差，整体驱动功能不完善，且机器人整体尺寸大，影响其在微创手术中的应用和推广。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人及其控制方法，连续体机构由内向外依次是同心管连续体，管切式连续体；再通过管切驱动机构和同心管驱动机构分别控制管切式连续体的进给运动与旋转运动和同心管连续体的进给与旋转运动，采用这种复合驱动的方式可以使连续体机构适应复杂的人体环境，深入病灶执行手术动作，同时减小手术器械的直径。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，采用如下技术方案：
[0006]一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，包括固定台模组，以及设置在所述固定台模组上的连续体机构、管切驱动机构、同心管驱动机构和控制夹钳启闭机构；
[0007]所述连续体机构包括管切式连续体以及位于所述管切式连续体内部的同心管连续体；所述同心管连续体内部设置有软管，所述软管内设置有控制夹钳启闭机构钢丝；
[0008]所述管切驱动机构与所述管切式连续体连接；所述同心管驱动机构与所述同心管连续体连接；所述控制夹钳启闭机构与所述控制夹钳启闭机构钢丝连接。
[0009]进一步的，所述管切式连续体的管壁圆周方向上，阵列等分布有多个钢丝孔，每个钢丝孔内设置有钢丝线。
[0010]进一步的，所述管切控制机构包括导轨支架，所述管切式连续体的末端与导轨支架固定连接；所述导轨支架的两端分别通过轴承与所述固定台模组上的第一支架和第二支架连接；所述第二支架上设置有驱动所述管切控制机构转动的动力装置；
[0011]所述导轨支架上通过导轨和滑块设置有连接件，所述连接件上固定有拉力传感器；所述第一支架上固定有电机固定组块，所述电机固定组块的输出轴上固定有管切控制机构丝杠，所述管切控制机构丝杠通过管切控制机构丝杠螺母与所述连接件连接。
[0012]进一步的，所述钢丝线的一端穿过所述钢丝孔后与所述管切式连续体固定，另一端与所述拉力传感器固定。
[0013]进一步的，所述控制同心管直线运动机构包括控制同心管直线运动机构丝杠支撑座、控制同心管直线运动机构控制器、控制同心管直线运动机构丝杠螺母、控制同心管直线运动机构丝杠、控制同心管直线运动机构联轴器、控制同心管直线运动机构电机底座和控制同心管直线运动机构电机；
[0014]所述控制直线运动电机与所述电机底座固定连接，所述电机底座与所述固定台模组上的第五支座固定连接；所述丝杠一端与所述丝杠支撑座内的轴承过盈配合，另一端通过所述联轴器与所述控制直线运动电机连接；所述丝杠支撑座与所述固定台模组上的第三支座固定连接；所述控制器一端通过所述控制同心管直线运动机构丝杠螺母与所述控制同心管直线运动机构丝杠活动连接，另一端通过轴承与所述同心管连续体连接。
[0015]进一步的，所述控制同心管旋转机构包括控制同心管旋转机构同步带轮、第一控制同心管旋转机构同步带轮、第二控制同心管旋转机构同步带轮和控制同心管旋转机构电机；所述控制旋转运动电机与电机底座固定连接；所述电机底座与所述固定台模组上的第四支座固定连接；所述同心管连续体与所述第二控制同心管旋转机构同步带轮固定连接；所述第一控制同心管旋转机构同步带轮与所述控制旋转运动电机的输出轴固定连接；所述第二控制同心管旋转机构同步带轮和所述第一控制同心管旋转机构同步带轮之间通过皮带连接。
[0016]进一步的，所述控制同心管旋转机构还包括控制同心管旋转机构同步带张紧调节轴承和控制同心管旋转机构同步带张紧调节螺栓；所述控制同心管旋转机构同步带张紧调节螺栓与所述控制同心管旋转机构同步带张紧调节轴承移动连接。
[0017]进一步的，所述控制夹钳启闭机构包括控制夹钳启闭机构丝杠支撑座、控制夹钳启闭机构丝杠螺母、控制夹钳启闭机构丝杠、控制夹钳启闭机构联轴器、控制夹钳启闭机构电机底座、控制夹钳启闭机构电机、控制夹钳启闭机构钢丝、软管和第二控制器；
[0018]所述控制夹钳启闭电机与所述控制夹钳启闭机构电机底座，所述控制夹钳启闭机构电机底座与所述固定台模组上的第四支座固定连接；所述丝杠一端与所述丝杠支撑座内的轴承过盈配合，另一端通过所述联轴器与所述控制夹钳启闭电机连接；所述丝杠支撑座与所述固定台模组上的第六支座固定连接；所述第二控制器一端通过所述丝杠螺母与所述丝杠活动连接，另一端通过轴承与所述控制夹钳启闭机构钢丝连接。
[0019]进一步的，所述控制夹钳旋转机构包括控制夹钳旋转机构电机、控制夹钳旋转机构同步带张紧调节螺栓、控制夹钳旋转机构同步带张紧调节轴承、第一控制夹钳旋转机构同步带轮和第二控制夹钳旋转机构同步带轮；
[0020]所述控制旋转运动电机与所述电机底座固定连接，所述电机底座与所述固定台模组上的第五支座固定连接；所述控制夹钳启闭机构钢丝与所述第二控制夹钳旋转机构同步带轮固定连接；所述第一控制夹钳旋转机构同步带轮与所述控制旋转运动电机的输出轴固定连接；所述第一控制夹钳旋转机构同步带轮和所述第二控制夹钳旋转机构同步带轮之间通过皮带连接。
[0021]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提供了一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人控制方法，采用如下技术方案：
[0022]一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人控制方法，采用了如第一方面中所述的用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，包括：通过管切驱动机构控制管切式连续体的
弯曲运动与旋转运动，通过同心管驱动机构控制同心管连续体的进给与旋转运动，以及通过控制夹钳启闭机构控制控制夹钳启闭机构钢丝的进给与旋转运动，实现夹钳的启闭。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]1、本专利技术中的连续体机构由内向外依次是同心管连续体和管切式连续体；通过管切驱动机构控制管切式连续体的弯曲运动与旋转运动，通过同心管驱动机构控制同心管连续体的进给与旋转运动，以及通过控制夹钳启闭机构控制控制夹钳启闭机构钢丝的进给与旋转运动，实现夹钳的启闭；采用这种复合驱动的方式可以使连续体机构适应复杂的人体环境，深入病灶执行手术动作，整体结构紧凑，且减小了手术器械的直径；
[0025]2、本专利技术控制偏转机构通过四根钢丝线实现管切式连续体的空间运动，使连续体刚度更高，手术环境适应性更好。
附图说明
[0026]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，包括固定台模组，以及设置在所述固定台模组上的连续体机构、管切驱动机构、同心管驱动机构和控制夹钳启闭机构；所述连续体机构包括管切式连续体以及位于所述管切式连续体内部的同心管连续体；所述同心管连续体内部设置有软管，所述软管内设置有控制夹钳启闭机构钢丝；所述管切驱动机构与所述管切式连续体连接；所述同心管驱动机构与所述同心管连续体连接；所述控制夹钳启闭机构与所述控制夹钳启闭机构钢丝连接。2.如权利要求1所述的一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，所述管切式连续体的管壁圆周方向上，阵列等分布有多个钢丝孔，每个钢丝孔内设置有钢丝线。3.如权利要求2所述的一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，所述管切控制机构包括导轨支架，所述管切式连续体的末端与导轨支架固定连接；所述导轨支架的两端分别通过轴承与所述固定台模组上的第一支架和第二支架连接；所述第二支架上设置有驱动所述管切控制机构转动的动力装置；所述导轨支架上通过导轨和滑块设置有连接件，所述连接件上固定有拉力传感器；所述第一支架上固定有电机固定组块，所述电机固定组块的输出轴上固定有管切控制机构丝杠，所述管切控制机构丝杠通过管切控制机构丝杠螺母与所述连接件连接。4.如权利要求3所述的一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，所述钢丝线的一端穿过所述钢丝孔后与所述管切式连续体固定，另一端与所述拉力传感器固定。5.如权利要求1所述的一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，所述控制同心管直线运动机构包括控制同心管直线运动机构丝杠支撑座、控制同心管直线运动机构控制器、控制同心管直线运动机构丝杠螺母、控制同心管直线运动机构丝杠、控制同心管直线运动机构联轴器、控制同心管直线运动机构电机底座和控制同心管直线运动机构电机；所述控制直线运动电机与所述电机底座固定连接，所述电机底座与所述固定台模组上的第五支座固定连接；所述丝杠一端与所述丝杠支撑座内的轴承过盈配合，另一端通过所述联轴器与所述控制直线运动电机连接；所述丝杠支撑座与所述固定台模组上的第三支座固定连接；所述控制器一端通过所述控制同心管直线运动机构丝杠螺母与所述控制同心管直线运动机构丝杠活动连接，另一端通过轴承与所述同心管连续体连接。6.如权利要求1所述的一种用于颅底肿瘤切除的复合连续体机器人，其特征在于，所述控制同心管旋转机构包括控制同心管旋转机构同步带轮、第一控制同心管旋转机构同步带轮、第二控制同心管旋转机构同步带轮和控制同心管旋转机构电机；所述控制旋转运动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钢，杜付鑫，薛少伟，魏行行，苏静，刘天翔，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：