[发明专利]一种模拟医生操作的气管插管机器人

说明书

本发明属于医疗机器人技术领域，特别涉及一种模拟医生操作的气管插管机器人。气管插管机器人包括执行、视觉和控制系统。执行系统包括：机器人及其移动底盘、接口支架、两侧机械臂、可旋转关节、机械爪等。视觉系统包括：深度相机、多功能喉镜等。控制系统包括：力传感器，机器人控制箱、后台计算机和通讯系统等。本发明实现了基于机器人系统的自动与摇控插管操作，将视觉与力信息用于自主插管控制。本发明机器人成功地解决了医护人员在插管救治时遇到的抢救与防护的矛盾，模拟医生操作，并具有设计独特、结构简洁、使用方便安全、寿命长等诸多优点，适于机器人气管插管，可以大规模推广和应用。

技术领域

本发明属于医疗机器人技术领域，特别涉及一种模拟医生操作的气管插管机器人。

背景技术

气管插管是救治病人过程中需要用到的一项重要医疗技术，气管插管指通过人为通过口腔或鼻腔插入导管代替病人进行呼吸的治疗操作。传统的气管插管中医生需要近距离接触病人，病人气道打开过程中，极易造成医患交叉感染，而按要求穿着三级防护又容易错过最佳抢救时间，因此设计机器人插管系统可以有效缓解这一医疗痛点。

考虑到医护人员安全性的需求，使用智能技术自动化插管流程是最佳的痛点解决方案；出于教学目的与复杂气道安全处理，高效的手动操作亦是机器人插管系统泛用的关键。设计的机器人系统应当兼具遥控插管与自主插管的能力。

传统的医疗机器人特别是手术机器人，任务主要是辅助医生遥控进行某种特定的手术类型，而对气管插管此类常规医疗操作缺乏研究，且操作不符合医生习惯，学习过长较长，难以普及。因此，普及医疗机器人需要建造模拟医生操作方式的机器人系统。

而机械臂具有较多灵活自由度，能够与多种部件连接，实现特定的功能，可以作为模拟医生的双手。同时受限于现有喉镜缺乏整合设计，安全性与实用性不足，机械臂无法与喉镜直接进行连接而实现插管的功能。为实现机器人系统的插管功能，我们将机器人及其移动底盘、接口支架、两侧机械臂、可旋转关节、深度相机、力传感器，多功能喉镜和机械爪进行连接，并通过无线网络将机器人本体与机器人控制箱中的后台计算机连接，构成一个整体系统，使该系统其具备遥控插管和自主插管的能力。

相较于韩永正,魏滨,刘伟平,等.一种气管管芯和自动气管插管系统:CN201811551804.5[P].中国,2019-03-26.北京大学第三医院.的专利，本项目研究了机器人插管的喉镜装置，除了打开气道、可视化功能，还集成了吸痰、引导导管等功能；同时使用的连接方式更符合机器人操作；操作的方式模仿医生标准操作，更直观更易于上手。

发明内容

本发明的目的是提出一种模拟医生操作的气管插管机器人，以克服现有技术中的缺点，模拟医生操作，实现自动与手动的气管插管操作。

本发明提出的模拟医生操作的气管插管机器人，包括：机器人本体、多个机械臂、力传感器、多功能喉镜、机械爪和深度相机；所述的机器人本体固定在移动底盘上，移动底盘的底部设置有电源；所述的多个机械臂的结构相同，由多个小臂组成一个机械臂，小臂之间通过转动关节相互连接，多个机械臂分别通过各自的第一小臂的第一转动关节与机器人本体肩部的接口底座相对固定；所述的力传感器和多功能喉镜设置在机器人一侧机械臂的末端，多功能喉镜安装在力传感器上；所述的机械爪和深度相机设置在机器人相对另一侧机械臂的末端。

本发明提出的模拟医生操作的气管插管机器人，其优点是：

本发明的模拟医生操作的气管插管机器人，与现有技术相比，本发明实现了基于机器人系统的自动与摇控插管操作。本发明的执行机构中，实现了视觉与力信息用于自主插管控制方法。本发明机器人成功地解决了医护人员在插管救治时遇到的抢救与防护矛盾的问题，为安全的机器人气管插管提供了系统解决方案。本发明的模拟医生操作的气管插管机器人，模拟医生操作，并具有设计独特、结构简洁、使用方便安全、寿命长等诸多优点，适于机器人气管插管，可以大规模推广和应用。

附图说明