[实用新型]一种新型血管介入手术机器人导管导丝协同操作实现装置

权利要求书

1.一种新型血管介入手术机器人导管导丝协同操作实现装置，其特征在于它包括主端子系统和从端子系统，能同时控制导管和导丝进行协同操作；其中，所述主端子系统是由主操作器、主控制器和PC显示屏构成；所述主操作器是由导管操作装置和导丝操作装置构成，用于实现对导管和导丝的操作；所述导管操作装置和导丝操作装置分别由医生的左右手控制操作，其输入端接收医生双手的操作信号和主控制器的控制信号，其输出端连接主控制器，将操作信息发送给主控制器；所述主控制器与主操作器之间呈双向数据连接，用于实现主控制器对导管和导丝的操作控制，并将力反馈控制信息实时传递给医生；所述PC显示屏用于显示血管介入手术中的病灶信息和机器人的手术状态；

所述从端子系统是由IP摄像头、从操作器、从控制器、导管和导丝构成；所述从控制器与主控制器之间呈双向数据连接；所述从操作器用于控制导管和导丝的运动；所述从操作器与从控制器之间呈双向数据连接，所述主控制器能够通过从控制器接收从操作器反馈回来的导管和导丝的受力信息；所述从控制器能够通过主控制器接收主操作器的操作信息；所述IP摄像头用于采集现场从操作器的实时动作图像信息，其输出端与主端子系统的PC显示屏，所述PC显示屏用于呈现IP摄像头所采集的图像信息，对手术医生提供实时的视觉反馈信号。

2.根据权利要求1所述一种新型血管介入手术机器人导管导丝协同操作实现装置，其特征在于所述主控制器和从控制器都是采用STM32F103ZE控制器，该控制器有144个引脚；所述IP摄像头与PC显示屏之间通过Internet连接，所述主控制器和从控制器之间通过CAN总线进行通信连接。

3.根据权利要求1所述一种新型血管介入手术机器人导管导丝协同操作实现装置，其特征在于所述主操作器包括导管操作装置和导丝操作装置，所述导管操作装置和导丝操作装置采用相同的结构；所述导管操作装置和导丝操作装置前后水平摆放在主端底座上，其中，所述导管操作装置放在前半部分，所述导丝操作装置放在后半部分，这样摆放的目的是符合医生的操作习惯，医生能够双手同时操作设备；

所述导管操作装置是由力反馈阻尼器单元I、操作信息采集单元I、模拟导管和主端直线导轨I构成；所述力反馈阻尼器单元I由磁棒I、磁棒支撑单元I、线圈I和线圈安装架I构成；其中，所述力反馈阻尼器单元I安装在磁棒支撑座I上，其输入端为通过线圈I与主控制器连接，输入信号为从控制器反馈回来的导管受力信号，根据电磁感应原理，线圈I和磁棒I之间产生阻力，医生操作模拟导管时可以感受到这个力；所述模拟导管的末端和力反馈阻尼器单元I中的磁棒I通过螺纹相连接，二者同步运动；

所述磁棒支撑座I安装在主端底座上；所述操作信息采集单元I用于采集模拟导管的旋转距离信息和轴向位移信息，其输出端与主控制器连接；所述主端直线导轨I长度为200mm，安装在主端底座上；所述主端直线导轨I上有主端滑块I；所述磁棒支撑单元I安装在主端底座上，用于支撑磁棒I，使磁棒I与模拟导管以及线圈I保持同轴心；所述线圈安装架I安装在磁棒支撑座上；所述磁棒I穿过线圈安装架I；所述线圈I安装在线圈安装架I上，由主控制器输出的电流使线圈I通电，从而产生力反馈；

所述磁棒支撑单元I，是由磁棒支架I19-1，尼龙轴承I、滑轮I和尼龙轴承II构成，其中，所述磁棒支架I和滑轮I由树脂材料3D打印而成，不会受磁棒I的磁性影响；所述滑轮I用于支撑磁棒I，使磁棒I保持在一定高度并且保持磁棒I的能动性，因为使用树脂材料较为光滑，不会产生过大的摩擦力；所述尼龙轴承I和尼龙轴承II使用尼龙材料制作而成，不具有导磁性，不会受磁棒I的磁性影响；所述尼龙轴承I和尼龙轴承II分别安装在磁棒支架I两侧的圆形卡槽内；所述滑轮I安装在尼龙轴承I和II之间；

所述操作信息采集单元I，是由传感器支脚I、直线位移传感器I、连接架I、移动磁块I、编码器支撑座I和空心轴光电编码器I构成；其中，所述直线位移传感器I通过传感器支脚I安装在主端底座1上，其输出端与主控制器连接，用于测量医生操作模拟导管时的轴向位移信息；所述连接架I用于连接移动磁块I和编码器支撑座I，使二者保持同步运动；所述移动磁块I为无源移动磁块，安装在连接架I上，既可以悬浮移动，也可以沿导轨移动；所述直线位移传感器I通过检测移动磁块I的运动来测量模拟导管的位移；所述编码器支撑座I安装在主端滑块I上，使其可以轴向移动；所述空心轴光电编码器I安装在编码器支撑座I上，模拟导管穿过其中，用于测量医生操作时模拟导管的旋转距离信息，其输出端与主控制器相连接。