[发明专利]一种具有硬度检测功能的柔性机器人及检测方法

说明书

本发明提供一种具有硬度检测功能的柔性机器人及检测方法，柔性机器人包括绳驱动机器人和硬度检测端，硬度检测端安装于绳驱动机器人的前端，绳驱动机器人通过拉动绳索使其前端柔性部分弯曲、扭转，以达到调整末端传感器位姿的目的。检测端包括支架和独立硬度检测单元，独立硬度检测单元安装于支架上；硬度检测端中设有若干独立硬度检测单元，每个检测单元包括压电双晶片、弹簧以及探头圆球，探头圆球通过弹簧连接在压电双晶片上，若干独立硬度检测单元通过中心处的配重组件连接在一起。本发明采用电流局部最大点检测的方法，既降低了系统电流局部最大点处频率，又能够识别被测组织硬度的细微变化。

技术领域

本发明涉及柔性机器人及检测方法，特别涉及一种微创手术中基于电流局部最大点变化检测人体组织硬度并进行肿瘤定位的柔性机器人及检测方法。

背景技术

癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，外科手术切除是医治的一种首要办法。传统外科手术切口大，不仅给病人带来痛苦，还可能造成严重的并发症。近年来微创介入手术以其手术创伤小、术后恢复快、手术风险小等优点发展十分迅速。随后又出现了机器人手术系统，使微创手术技术进入了新的时代。

对肿瘤的准确识别和定位是手术能否成功的关键。影像学技术如CT、超声成像等可以识别肿瘤是否存在，但难以准确识别其边缘，帮助医师确定切除范围。术中触诊是传统手术中定位肿瘤的重要方式之一，但在微创手术中，由于医生无法直接接触到病变组织，且现有的微创手术器械缺乏触觉反馈，传统的触诊方式不再适用。通过将微创手术机器人与触觉传感器结合，模拟双手触觉感知功能，可以帮助医师进行触诊，实现术中肿瘤的准确定位。

目前，国内外针对术中肿瘤定位的需求已经研制出多种用于肿瘤定位的微型硬度触觉传感器及相应的定位方法。现有肿瘤快速定位技术大致分为两类，一类利用阵列式触觉传感器对被测目标表面进行全面检测，并生成硬度图像，优点是效率高，检测结果直观，缺陷是检测肿瘤轮廓精度受单个传感器元件大小和阵列密度影响。另一类方法利用触觉传感器对被测目标进行单点测量，根据测量结果对被测目标硬度分布进行预测，确定下一次检测位置，直至最终准确判断出肿瘤边界范围，优点是检测精度高，可以准确判定肿瘤边缘轮廓，缺陷是单点式检测效率低。这两类方法还有一些共同缺陷：采用的都是接触力检测式触觉传感器，检测过程中需要将传感器用力压向被测目标，可能会对被测组织造成伤害；配套使用的手术机器人为刚性结构，检测过程中难以根据被测目标几何形状调整位姿，保证传感器与被测目标的法向接触。针对上述情况，本发明提供一种微创肿瘤检测柔性机器人及检测方法。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提出了一种基于电流局部最大点变化检测人体组织硬度并进行肿瘤定位的柔性机器人及检测方法，该机器人结构紧凑，适用于微创手术中人体组织硬度的测量，帮助手术医师了解病变组织病理特性并实现肿瘤的准确识别和定位，确定手术切除范围，为微创手术的顺利进行提供保障。

本发明的一个目的在于提出一种具有人体软组织硬度检测功能的柔性机器人。

上述具有人体软组织硬度检测功能的柔性机器人包括绳驱动机器人、阵列式触觉传感器。

上述绳驱动机器人可通过拉动绳索使其前端柔性部分弯曲、扭转，以达到调整末端传感器位姿的目的。

上述阵列式触觉传感器包括顶盖、硬度检测部件、底盖。