[发明专利]基于丝传动的核磁兼容手术机器人

说明书

技术领域

本发明涉及精密医疗器械领域，属于机械与医学交叉的前沿学科，特别是将丝传动应用于核磁共振环境下的针刺机械手机构。

背景技术

当前，利用微创近距离粒子放射进行前列腺手术的方式已经逐步成熟。在放射治疗中往往需要医生利用针刺的方法，手动将放射性粒子植入病灶，然而由于这种由医生手动操作的不稳定性，严重影响手术的成功率。现在开发出一种图像导航下的针刺手术机器人，成为国内外医疗器械领域的研究热点。

由于核磁共振成像(MRI)可以提供多方位，多参数信息，并且具有较高软组织分辨率特点，在MRI引导下，系统能够实时显示待手术软组织和手术器械的三维空间位置，从而产生诸多有利手术条件，所以目前核磁共振成像(MRI)下的手术机器人已经成为国内外诸多研究机构的重点研究对象。他们也发明了多种不同的手术机器人机构，为了实现核磁环境下既不影响核磁成像效果，又能实现较高精度的针刺过程，所以一般采用气动或者核磁兼容电机驱动方式。气动驱动具有迟滞性和非线性等缺点；核磁兼容电机扭矩通常太小，不能满足机器人动力要求。经过查阅各种资料，发现丝传动的驱动方式具有精度高、传动线性良好和扭矩可调等优点。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于丝传动的核磁兼容手术机器人，该机器人具有精度高、传动线性良好和扭矩可调的优点。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于丝传动的核磁兼容手术机器人，其特征在于，包括底座、抬升部分、偏转部分和针刺部分；所述针刺部分安装在所述偏转部分上，所述偏转部分安装在所述抬升部分上，所述抬升部分安装在所述底座上；所述针刺部分、所述偏转部分和所述抬升部分均采用丝传动结构。

所述抬升部分为左右对称结构，其中包括左右对称的前滑动底板、后滑动底板、前固定底板和后固定底板，并且所述抬升部分的左侧结构包括从上至下依次设置的抬升约束杆、前抬升臂、后抬升臂、前导柱和后导柱；所述抬升约束杆的前端通过连杆与所述前抬升臂的上端连接，所述前抬升臂的下端与所述前滑动底板的左端固接，所述前滑动底板与所述前导柱滑动连接，所述前导柱的上端与顶板的左前角固接，所述前导柱的下端与所述前固定底板的左端固接；所述抬升约束杆的后端与所述后抬升臂的上端铰接，所述后抬升臂的下端与所述后滑动底板的左端固接，所述后滑动底板与所述后导柱滑动连接，所述后导柱的上端与所述顶板的左后角固接，所述后导柱的下端与所述后固定底板的左端固接；所述前滑动底板的中部与前抬升丝杠螺纹连接，所述前抬升丝杠的下端通过轴承支撑在所述底座上，所述前抬升丝杠的上端通过轴承支撑在所述顶板上，所述后滑动底板的中部与后抬升丝杠螺纹连接，所述后抬升丝杠的下端通过轴承支撑在所述底座上，所述后抬升丝杠的上端通过轴承支撑在所述顶板上，在所述前抬升丝杠和所述后抬升丝杠上均绕有抬升传动丝。

所述偏转部分包括前偏转机构、后偏转机构和偏转平台；所述前偏转机构和后偏转机构均设有偏转丝传动机构；所述偏转丝传动机构包括支撑在两个所述抬升约束杆之间的偏转丝杠，所述偏转丝杠上设有与其转动连接的导向架，所述导向架上设有丝母导向槽，所述丝母导向槽内设有与其滑动连接的偏转丝母，所述偏转丝母螺纹连接在所述偏转丝杠上，所述偏转丝杠上缠绕有偏转传动丝；

所述前偏转机构还包括固定在相应所述偏转丝传动机构的偏转丝母下方的吊杆，所述吊杆设有与其固接的销轴，所述销轴上设有与其转动连接的铰接框；

所述后偏转机构还包括固定在相应所述偏转丝传动机构的偏转丝母下方的吊框，所述吊框的下边框内侧两端设有两个等长的与其转动连接的偏转连杆，两个所述偏转连杆的外端设有与其转动连接的偏转约束杆，所述吊框的下边框、两个等长的所述偏转连杆和一个所述偏转约束杆构成一平行四边形结构，在所述铰接框和所述约束杆之间设有一个偏转平台，所述偏转平台的前端与所述铰接框固接，所述偏转平台的后端与所述偏转约束杆的中部铰接。

所述针刺部分包括分别固接在所述偏转平台两端的两个支撑架，两个所述支撑架之间支撑有针刺丝杠，所述针刺丝杠上设有与其螺纹连接的针刺丝母，所述针刺丝母的上端设有外凸的滑块，所述滑块与一导向板中部的导向槽滑动连接，所述导向板的两端分别固接在两个所述支撑架上，所述针刺丝杠上缠绕有针刺传动丝，所述针刺丝母上固接有穿刺针，所述穿刺针横穿通过所述吊杆。