[发明专利]基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，包括：手术机器人、操作机构和控制模块；

手术机器人包括：第一承重底板(A1)、顶板(A2)、内窥镜固定架(A3)、光纤驱动模块(A4)和导引支架(A7)；第一承重底板(A1)上安装有竖直设置并伸缩运动的第一伸缩杆，顶板(A2)水平安装在第一伸缩杆顶部；顶板(A2)上安装有在水平方向上直线移动的位移板块(A5)；位移板块(A5)上转动安装有旋转本体(A6)，旋转本体(A6)的转动轴平行于位移板块(A5)的位移直线；内窥镜固定架(A3)转动安装在旋转本体(A6)上；光纤驱动模块(A4)安装在内窥镜固定架(A3)上，并用于夹持光纤并带动光纤在内窥镜插入管内移动；

导引支架(A7)安装在旋转本体(A6)上，内窥镜插入管安装在导引支架(A7)上，且内窥镜插入管两端均安装有导引鞘固定座(A8)；导引支架导引支架第一伸缩杆连接有驱动其垂直伸缩的第一驱动装置；位移板块(A5)连接有驱动其位移的第二驱动装置；旋转本体(A6)连接有驱动其旋转的第三驱动装置；内窥镜固定架A3连接有驱动其调节内窥镜蛇骨弯曲角度的第四驱动装置；光纤驱动模块(A4)连接有第五驱动装置；

操作机构包括：第二承重底板(B1)、操作台(B2)和座椅(B3)；操作台(B2)和座椅(B3)均安装在第二承重台上，操作台(B2)上设有第一操作手柄(B4)、第二操作手柄(B5)、拨动手轮(B6)和触摸屏(B7)；

第一操作手柄(B4)和第二操作手柄(B5)安装在操作台(B2)相对的两侧，并分别对应位于座椅(B3)上的人的左右手设置；拨动手轮(B6)和触摸屏(B7)均安装在第一操作手柄(B4)和第二操作手柄(B5)之间；第二承重底板(B1)上还安装有脚踏开关(B8)；

控制模块分别连接第一操作手柄(B4)、第二操作手柄(B5)、拨动手轮(B6)、触摸屏(B7)和脚踏开关(B8)；控制模块用于根据第一操作手柄(B4)的操作指令控制第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置工作，并用于根据第二操作手柄(B5)的操作指令控制第五驱动装置工作；控制模块还用于根据拨动手轮(B6)的操作指令控制第四驱动装置工作，用于根据触摸屏(B7)的触控信号控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和第五驱动装置工作；

操作台(B2)顶部还安装有显示屏(B9)，控制模块分别连接内窥镜和显示屏(B9)，用于控制显示屏(B9)对内窥镜的监控图像进行显示。

2.如权利要求1所述的基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，第一操作手柄(B4)上安装有三轴霍尔传感器，控制模块与三轴霍尔传感器连接，并用于根据三轴霍尔传感器检测到的角度变化控制第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置工作。

3.如权利要求1所述的基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，操作台(B2)上还安装有报警器；顶板(A2)、位移模块和旋转本体(A6)上分别安装有第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，控制模块对应第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器分别设有第一阈值、第二阈值和第三阈值；控制模块用于将第一位置传感器的检测值、第二位置传感器的检测值和第三位置传感器的检测值分别与第一阈值、第二阈值和第三阈值进行比较，并根据比较结果控制报警器工作。

4.如权利要求3所述的基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，控制模块用于在第一位置传感器的检测值、第二位置传感器的检测值和第三位置传感器的检测值中任一个大于对应的阈值时，控制报警器工作，并控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和第五驱动装置停止工作。

5.如权利要求4所述的基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，控制模块还用于在控制报警器报警时，对脚踏开关(B8)进行锁止。

6.如权利要求5所述的基于闭环反馈的软性内窥镜手术机器人系统，其特征在于，第三驱动装置和第四驱动装置均采用旋转电机，旋转电机的旋转轴上安装有应变力传感器，控制模块内预设有与应变力传感器对应的第四阈值，控制模块还根据应变力传感器的检测值与第四阈值的对比结果，控制报警器工作。