[发明专利]一种主从操作血管介入手术机器人的主手端操作机构

说明书

本发明公开了一种主从操作血管介入手术机器人的主手端操作机构，属于医疗设备技术领域，该主手端操作机构包括：一次性有效行程大于等于150mm的轴向推进运动及反馈力实现机构、旋转行程大于等于±1080°的旋转运动实现机构，轴向推进运动及反馈力实现机构包括传递一定转矩的磁粉制动装置，该主手端操作机构自由度为两个自由度，且对导丝具有一定的加持力防止介入手术时导丝（或导管）在血管内打滑。本发明降低了医生操作手主手时产生抖动、冲击，提高手术机器人系统的精确性。

技术领域

本发明涉及一种用于医疗的手术机器人的主手端操作机构，特别是涉及一种主从操作血管介入手术机器人的主手端操作机构，属于医疗设备技术领域。

背景技术

目前，随着人们对医疗服务水平要求更高，科技的迅猛发展也助推了医疗设备的发展，机器人开始走进大家的视线，机器人微创手术由于具有很大的优势被更多的人接受。

目前成功商业化的微创机器人系统的操作主手都是通用型，与从手端异构式的，通过伺服电机提供反馈力。现有主手都与从手端推进机构准同构型，但是都采用的是手握式的，利用与电机转轴相连的编码器采集人手的动作信息并传送至电脑，再传给从手端递送机构的控制器，经计算后控制电机实现导管/导丝的递送。同时从手端递送机构导管/导丝的力检测模块将阻力信号传送至电脑，再传送至主手端控制器控制电机产生反馈力及反馈力矩。而医生实际手术过程中是用手指操纵控导管/导丝，因此并不完全符合医生的操作习惯。

虽然已有的力反馈主手能够实现导管/导丝的推进及旋转操作，但它们都存在两方面严重的问题：一方面是操作方法不符合人工介入手术时的操作习惯，且在微小力反馈时，人手力感觉不准确，有时甚至感觉不到反馈力的存在；另一方面，采用电机进行力反馈，电机提供的是动力矩，且力矩大小会随着人手操作而急剧变化。医生操作时易疲劳，更可能导致手柄颤抖，影响导管/导丝递送的位置精度。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种主从操作血管介入手术机器人的主手端操作机构，应用磁粉离制动器提供反馈力，降低了医生操作手主手时产生抖动、冲击，提高手术机器人系统的精确性。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种主从操作血管介入手术机器人的主手端操作机构，包括操作主手，该主手端操作机构还包括：轴向推进运动及反馈力实现机构和旋转运动实现机构，轴向推进运动及反馈力实现机构包括传递一定转矩的磁粉制动装置，轴向推进运动及反馈力实现机构的一次性有效行程大于等于150mm，旋转运动实现机构旋转行程大于等于±1080°，该主手端操作机构自由度为两个自由度，操作主手端操作机构对导丝具有一定的加持力防止介入手术时导丝（或导管）在血管内打滑。

优选的方案是，该主手端操作机构的位置检测精度是：推进位移检测精度为0.2mm，旋转定位精度为0.2°。

优选的方案是，轴向推进运动及反馈力实现机构的反馈力范围为2-15N。

优选的方案是，轴向推进运动及反馈力实现机构包括磁粉制动器、磁粉制动器底座、编码器、同步带轮、导轮A、同步带、底板、导轮B、导轮C、操作轴、操作套筒、T型架、固定轴和旋转轴；设置在磁粉制动器底座上的磁粉制动器是被动式的磁粉制动器，且磁粉制动器上的旋转轴通过同步带与导轮A、导轮B、导轮C逆时针连接；磁粉制动器底座、导轮A、导轮B三者均固定连接在底板上。

优选的方案是，旋转运动实现机构包括：底板、同步带轮A、旋转轴、底座、编码器、同步带、同步带轮B，编码器连接旋转轴并通过下部的底座固定在底板上，同步带通过旋转轴带动两个同步带轮运行；旋转运动实现机构还包括：固定轴、T型架、紧定螺钉、滚珠、操作套筒、触发开关、滑套、操作轴；操作轴通过6个滚珠与操作套筒相连，且有2个滚珠安置在操作轴的V型槽内，操作套筒与操作轴不能相对转动；同步带轮B固定在操作轴上，可以随操作轴一起转动。