[发明专利]一种远程遥控步进穿刺机器人系统及操作方法

权利要求书

1.一种远程遥控步进穿刺机器人系统，其特征在于，包括以下部件：

前端机器人台车，所述前端机器人台车包括运行控制软件的前部终端设备、机械臂、遥控进针机构以及脚踏控制器，所述前部终端设备控制连接机械臂以及遥控进针机构，所述遥控进针机构设置在机械臂的末端，所述遥控进针机构上设置有力传感器、电动夹爪以及光学标记；

校准标记模块，所述校准标记模块用于CT坐标系、相机坐标系配准统一；

光学深度导航相机，用于监控穿刺针移动轨迹是否与路径规划设计的路径一致；

所述机械臂用于实现规划穿刺路径，所述遥控进针机构用于将穿刺针推进人体，所述力传感器用于感知穿刺过程中穿刺针受到的力，所述电动夹爪用于松开或锁定穿刺针，所述遥控进针机构上的光学标记用于遥控进针机构和相机坐标系的配准；

遥控终端模块，所述遥控终端模块包括运行远程桌面的后部遥控终端以及遥控进针按钮，后部遥控终端和遥控进针按钮通过线缆或无线通信方式进行连接，后部遥控终端通过线缆或者无线通信方式和前端机器人台车进行通信连接，控制前端机器人机械臂驱动遥控进针机构运动；

患者固定装置，用于将患者固定在CT床板上，

所述前端机器人台车通过线缆或者无线通信方式与光学深度导航相机进行通信连接，

所述后部遥控终端通过远程桌面连接前部终端设备，使得后部遥控终端和前部终端设备共享一个控制操作界面，并且设置机械臂控制动作前部终端设备优先级高于后部遥控终端。

2.如权利要求1所述的远程遥控步进穿刺机器人系统，其特征在于，所述校准标记模块包括两条在水平方向上垂直交错的结构件，交错后形成四条边长不等的水平结构件，所述交错点向上设有垂直结构件，所述水平结构件与垂直结构件为非金属材质，所述水平结构件与垂直结构件各个自由端点均设置有金属球，所述金属球表面涂覆有红外反光涂料。

3.如权利要求2所述的远程遥控步进穿刺机器人系统，其特征在于，所述患者固定装置包括固定绷带或与人体外形适配的塑料固定罩子。

4.一种远程遥控步进穿刺机器人系统操作方法，基于权利要求1至3任一所述的远程遥控步进穿刺机器人系统，其特征在于，包括以下步骤：

1)将患者用患者固定装置固定在CT床板上；开始扫描

2)医生将患者影像导入前部终端设备，进行三维重建，分割组织器官和病灶后确定穿刺路径，医生确定后控制软件控制机械臂在患者穿刺部位附近形成指向穿刺目标的通道；

3)医生将穿刺针放入机械臂末端的遥控进针机构并用电动夹爪锁定，至少进行一次病灶CT扫描，确定病灶最新位置，前部终端设备中的控制软件根据病灶最新位置更新机械臂位姿，医生确认后控制软件控制前端机器人台车手臂伸入机架内到达更新后的目标位姿；

4)医生在CT室外遥控并观察情况，按下进针按钮或进针脚踏，进行进针操作至穿刺完成。

5.如权利要求4所述的远程遥控步进穿刺机器人系统操作方法，其特征在于，所述进针操作为：每按一下进针按钮或进针脚踏，机械臂末端遥控进针机构步进一段小距离，根据患者病灶位置具体情况穿刺若干个距离后，重新启动CT扫描，获取更新后患者CT数据并叠加显示穿刺针当前位姿，医生通过CT数据确定没问题则继续按压进针按钮或进针脚踏进针；如果有问题则调整穿刺角度，调整角度后继续遥控进针，直到穿刺完成。

6.如权利要求5所述的远程遥控步进穿刺机器人系统操作方法，其特征在于，所述进针包括进针前段过程以及进针后段过程，所述进针前段过程的步进距离为2～5mm,所述进针后段过程的步进距离为0.1～2mm。