软镜手术辅助机械手系统技术方案

本实用新型专利技术公开了软镜手术辅助机械手系统，包括用于使软镜五维运动的机械手；用于收集和处理操作杆和触摸屏的控制信号，并通过通讯模块将控制信号传输给执行控制器的中央控制器；用于接收控制信号并驱动相应的电机实现五维运动的执行控制器；用于安装操作杆、触摸显示屏和控制辅助设备的控制操作台；其中，执行控制器通过线缆分别连接机械手和控制操作台，控制操作台安放在手术室外。本实用新型专利技术克服现有技术中医生受到辐射较大、软镜定位不准确、医生手术时手的抖动等问题，具有结构简单、造价便宜、医生受到辐射小、软镜准确、稳定定位、软镜实现五维运动及使用效果好等特点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
软镜手术辅助机械手系统
本技术涉及医疗器械技术，具体来说是软镜手术辅助机械手系统。
技术介绍
随着软镜技术进步，输尿管软镜手术逐渐成为腔内泌尿外科的主要手术，与传统输尿管硬镜相比，输尿管软镜具有高柔韧度的可弯曲镜体，弯曲自如，灵巧方便，可以从人体自然通道尿道进入到膀胱经输尿管口到输尿管直达肾盂以及各肾盏。由于具有灌注和工作通道，输尿管软镜可处理肾脏集合系统各种疾病，如结石，肿瘤。不仅相对安全，且治疗效果显著，相对于经皮肾镜治疗方法，具有更安全、损伤小、恢复快等优点。在诊断和治疗难于确诊的肾盂肿瘤、肾结石、输尿管上段结石中具有其他设备无法比拟和取代的优势。具体如下:I)检查无盲区:这也是软镜最突出的优点。由于镜体柔软，且镜体头端可以向上向下弯曲很大角度，做到不漏诊，可以看到硬镜来看不到的盲区。2)损伤小:由于镜体柔软(与导尿管相似)，管径细(< 6Fr)，麻醉下，直视轻柔地插入基本不会对尿道、膀胱、输尿管等造成损伤。相对于硬镜，软镜更容易为病人所接受。3)视野相对清晰:软镜损伤小，可以最大限度的减少损伤性血尿对观察的影响，从而保证视野清晰。此外，软镜属于电子数码成像，具有极高的图像分辨率，可以清晰发现更早期及微小的病变，使疾病在早期即得到有效治疗，提高了病人的疗效。软镜还可以通过图像采集系统将数字化的图像传至电脑，甚至上网实现同步远程会诊。4)对体位的要求低:病人于截石位、仰卧位及侧卧位都可以进行检查，特别适合于不能摆截石位和腑卧位的患者(如下肢畸形、严重关节炎及偏瘫患者等)。5)可以同时检查尿道、膀胱，输尿管，肾盂及各肾盏整个尿路系统:而硬镜是不能做到。但在做输尿管软镜手术时，为安全进镜，寻找肾盏口，特别是行肾脏结石手术时，需要依靠X光照射定位，手术医师受到放射线辐射量较大，为此，如何减少医师受到的放射线辐射，实现软镜准确、稳定定位，避免医师长时间手术疲劳而造成手颤动是刻不容缓的问题。近年来，国内外在医疗机器人和机械手技术和应用比较多，比较成熟的有达芬奇(DaVinci)系统、Zeus系统、伊索(AESOP) 3000医疗外科手术机器人等。达芬奇(DaVinci)系统主要由医生控制台(Surgeon Console)；一个装有四支7自由度交互手臂的床旁机械臂塔(Patient Cart)和一个高精度的3D HD视觉系统(VisionCart)构成。借助于高清立体成像、多关节臂自动化控制及光缆信号传送等高科技设备，使其具备了三维高清术野、手臂无抖动、镜头固定、活动范围广、器械移动度大等优点，并且改变了术者站在手术台旁操作的传统模式，由主刀医师坐在控制台前完成手术全过程，符合人体工程学原理，更适合于长时间复杂手术。该系统广泛应用于普外科、泌尿外科、妇科腹腔镜手术。ZEUS机器人手术系统由Computer Motion公司制作，在欧洲已经可以使用，ZEUS系统与达芬奇的装置类似，它有一个计算机工作站、一个视频显示器、控制手柄(用于移动手术台上安装的手术仪器)。ZEUS系统目前在美国只被批准用于医疗试验，而德国医生已经使用此系统进行了冠心病搭桥手术。伊索(AESOP) 3000机器人系统由Computer Motion公司于1994年发布，AESOP是FDA批准使用的第一台可以用于手术室协助手术的机器人。AESOP比达芬奇系统和ZEUS系统要简单得多，AESOP基本上只是一个机械臂，用于医生定位内窥镜一一种插入病人体内的外科照相机。脚踏板或声音软件用于医生定位照相机，这就让医生的手空出来继续进行手术。AESOP提供了几种内窥镜控制形式，包括语音控制、人工定位和手动控制。现有技术中存在以下技术问题:(I)、现有的机械手一般用于刚性器械操控，在操控柔性器械，如软镜方面存在一定的局限；(2)、现有机械手的运动方式和夹持方式易造成柔性器械的损坏；(3)、现有的机械手无法实现柔性器械精确多方位操控；(4)、手术如果人工操作，医生的手会有抖动；(5)、现有的控制系统中一般严格区分手动控制和自动控制，在一套系统里一般采用手动控制或者自动控制，没有将两者有机结合；(6)、现有的控制系统没法灵活操控柔性器械各个自由度如弯曲等的运动，精度也不够；(7)、现有的控制系统无法实现多维同步运动。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、医生受到辐射小、软镜准确、稳定定位、软镜实现五维运动及使用效果好的软镜手术辅助机械手系统。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案:软镜手术辅助机械手系统，包括用于使软镜五维运动的机械手；用于收集和处理操作杆和触摸显示屏的控制信号，并通过通讯模块将控制信号传输给执行控制器的中央控制器；用于接收控制信号并驱动相应的电机实现五维运动的执行控制器；用于安装操作杆、触摸显示屏和控制辅助设备的控制操作台；其中，执行控制器通过线缆分别连接机械手和控制操作台，控制操作台安放在手术室外。所述机械手包括底座、竖直上下机械臂、水平左右机械臂、前后伸缩机械臂、软镜夹持器、上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机；其中，竖直上下机械臂设有第一丝杠与第一丝杠螺母，第一丝杠螺母与第一滑块连接，上下维驱动电机驱动第一丝杠旋转，带动第一滑块滑动，水平左右机械臂内设有第二丝杠与第二丝杠螺母，第二丝杠螺母与第二滑块连接，左右维驱动电机驱动第二丝杠带动第二滑块滑动，竖直上下机械臂的第一滑块与水平左右机械臂的第二滑块连接，前后伸缩机械臂设有第三丝杠和第三丝杠螺母，第三丝杠螺母与第三滑块连接，前后维驱动电机驱动第三丝杠带动第三滑块滑动，前后伸缩机械臂的第三滑块与竖直上下机械臂一端连接，前后伸缩机械臂一端表面固接转轴维驱动电机，转轴维驱动电机与软镜回转装置一端转动连接，软镜回转装置另一端连接软镜夹持器，软镜夹持器与软镜拨盘维驱动电机连接，上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机分别与控制器连接。所述软镜回转装置为“L”形转动轴；所述上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机均为步进电机或伺服电机。所述软镜夹持器包括软镜夹持器本体、软镜夹持移动块、软镜拨盘固定卡、弟一调整螺钉及第二调整螺钉；其中，软镜拨盘维驱动电机穿过软镜夹持器本体并固定在软镜夹持器本体上，软镜拨盘维驱动电机的轴与软镜拨盘固定卡转动连接，软镜夹持移动块设有第一调整螺钉，软镜拨盘固定卡上设有第二调整螺钉。所述底座为移动台，移动台内部设有若干安装位，移动台一侧板上开设有电缆线通孔，移动台底部设有I个以上刹车片轮脚，移动台底部装配有千斤顶装置或可调节高度的固定支脚，手术过程中将脚轮升起，保证移动台固定。所述控制器包括用于实现各种输入方式输入并转化为电信号及显示相关信息的中央控制器、用于提供各种信号传输通道及信号转换的通讯模块、用于实现多维同步运动控制的执行控制器模块；其中，中央控制器、通讯模块及执行控制器模块依次信号连接。所述中央控制器包括主控制模块、操作杆输入模块、触摸屏输入模块、显示模块和第一 CAN模块；其中，主控制模块分别与操作杆输入模块、触摸屏输入模块、显示模块和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
软镜手术辅助机械手系统，其特征在于：包括用于使软镜五维运动的机械手；用于收集和处理操作杆和触摸显示屏的控制信号，并通过通讯模块将控制信号传输给执行控制器的中央控制器；用于接收控制信号并驱动相应的电机实现五维运动的执行控制器；用于安装操作杆、触摸显示屏和控制辅助设备的控制操作台；其中，执行控制器通过线缆分别连接机械手和控制操作台，控制操作台安放在手术室外。

【技术特征摘要】
1.软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:包括用于使软镜五维运动的机械手； 用于收集和处理操作杆和触摸显示屏的控制信号，并通过通讯模块将控制信号传输给执行控制器的中央控制器； 用于接收控制信号并驱动相应的电机实现五维运动的执行控制器； 用于安装操作杆、触摸显示屏和控制辅助设备的控制操作台；其中，执行控制器通过线缆分别连接机械手和控制操作台，控制操作台安放在手术室外。2.根据权利要求1所述的软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:所述机械手包括底座、竖直上下机械臂、水平左右机械臂、前后伸缩机械臂、软镜夹持器、上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机；其中，竖直上下机械臂设有第一丝杠与第一丝杠螺母，第一丝杠螺母与第一滑块连接，上下维驱动电机驱动第一丝杠旋转，带动第一滑块滑动，水平左右机械臂内设有第二丝杠与第二丝杠螺母，第二丝杠螺母与第二滑块连接，左右维驱动电机驱动第二丝杠带动第二滑块滑动，竖直上下机械臂的第一滑块与水平左右机械臂的第二滑块连接，前后伸缩机械臂设有第三丝杠和第三丝杠螺母，第三丝杠螺母与第三滑块连接，前后维驱动电机驱动第三丝杠带动第三滑块滑动，前后伸缩机械臂的第三滑块与竖直上下机械臂一端连接，前后伸缩机械臂一端表面固接转轴维驱动电机，转轴维驱动电机与软镜回转装置一端转动连接，软镜回转装置另一端连接软镜夹持器，软镜夹持器与软镜拨盘维驱动电机连接，上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机分别与控制器连接。3.根据权利要求2所述的软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:所述软镜回转装置为“L”形转动轴；所述上下维驱动电机、左右维驱动电机、前后维驱动电机、转轴维驱动电机及软镜拨盘维驱动电机均为步进电机或伺服电机。4.根据权利要求2所述的软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:所述软镜夹持器包括软镜夹持器本体、软镜夹持移动块、软镜拨盘固定卡、第一调整螺钉及第二调整螺钉；其中，软镜拨盘维驱动电机穿过软镜夹持器本体并固定在软镜夹持器本体上，软镜拨盘维驱动电机的轴与软镜拨盘固定卡转动连接，软镜夹持移动块设有第一调整螺钉，软镜拨盘固定卡上设有第二调整螺钉。5.根据权利要求2所述的软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:所述底座为移动台，移动台内部设有若干安装位，移动台一侧板上开设有电缆线通孔，移动台底部设有I个以上刹车片轮脚，移动台底部装配有千斤顶装置或可调节高度的固定支脚，手术过程中将脚轮升起，保证移动台固定。6.根据权利要求1所述的软镜手术辅助机械手系统，其特征在于:所述控制器包括用于实现各种输入方式输入并转化为电信号及显示相关信息的中央控制器、用于提供各种信号传输通道及信号转换的通讯模块、用于实现多维同步运动控制的执行控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开俊，刘欢，黄建新，丘强，曾向阳，陈维杰，
申请(专利权)人：吴开俊，广州赛宝联睿信息科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：