[发明专利]一种微创进针机器人控制系统及方法

说明书

本发明提供一种微创进针机器人控制系统及方法。该系统包括：微创进针机器人控制模块、可编程逻辑控制器模块、指令输入模块、步进电机驱动器及步进电机；可编程逻辑控制器模块与微创进针机器人控制模块、指令输入模块及步进电机驱动器连接，用于获取指令输入模块的输入信号，判断对应的动作指令类型，基于动作指令类型和步进电机驱动器来控制步进电机带动柔性针执行相应的主控操作；还用于获取基于微创进针机器人控制模块输入的运行参数和使能控制信号，基于运行参数和使能控制信号控制所述步进电机带动柔性针执行相应的辅助操作。本发明提供的系统，操作简单，能够提高弯曲复杂运动路径的进针控制精度，降低因疲劳、手抖动带来的操作误差。

技术领域

本发明涉及智能医疗设备技术领域，具体涉及一种微创进针机器人控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着人工智能技术的快速发展。其在医疗领域的应用也越来也广泛。随着医疗设备商业化发展的不断深入，各种智能医疗设备等越来越多，为解决医疗难题提供重要的保障。当前穿刺手术主要通过手动采用刚性针直接穿刺，但是由于微细神经的压迫、损伤、粘连等症状，导致微细病变的微创极其困难，其穿刺精度与穿刺质量完全依靠个人的经验与能力，对人体的破坏性损伤十分严重。因此，为了降低手术风险、减轻患者痛苦和降低医务人员的工作强度，有效提高弯曲复杂运动路径的进针控制精度，降低因疲劳、手抖动带来的操作误差，如何设计一种适用于微创过程的毫米级多自由度柔性微创进针机器人控制系统成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种微创进针机器人控制系统，以解决现有技术中存在的利用刚性针直接穿刺的方案局限性较高，使得无法进行弯曲复杂运动路径下的进针控制操作，导致操作误差较高，风险较大的缺陷。

第一方面，本发明提供一种微创进针机器人控制系统，包括：微创进针机器人控制模块、可编程逻辑控制器模块、指令输入模块、步进电机驱动器以及步进电机；

所述可编程逻辑控制器模块分别与所述微创进针机器人控制模块、所述指令输入模块以及所述步进电机驱动器相连接，用于获取所述指令输入模块的输入信号，并判断所述输入信号对应的动作指令类型，基于所述动作指令类型和所述步进电机驱动器来控制所述步进电机带动柔性针执行相应的主控操作；还用于获取基于所述微创进针机器人控制模块输入的运行参数和使能控制信号，基于所述运行参数和使能控制信号控制所述步进电机带动柔性针执行相应的辅助操作。

进一步的，所述步进电机包括预设的微创进针机器人中用于通过丝杆带动柔性针进行穿刺运动的滑台步进电机、用于通过蜗杆和蜗轮带动柔性针进行弯曲运动的第一步进电机以及用于通过齿轮带动柔性针进行旋转运动的第二步进电机；

所述可编程逻辑控制器模块具体用于：

若判断所述输入信号对应的动作指令类型为穿刺针动作指令，则触发步进电机驱动器来控制滑台步进电机带动柔性针执行相应的穿刺针动作；若判断所述输入信号对应的动作指令类型为弯曲针动作指令，则触发步进电机驱动器来控制第一步进电机带动柔性针执行相应的弯曲针动作；若判断所述输入信号对应的动作指令类型为旋转针动作指令，则触发步进电机驱动器来控制第二步进电机带动柔性针执行相应的旋转针动作，以实现所述主控操作。

进一步的，所述微创进针机器人控制模块，用于获取用户输入的使能控制信号；其中，所述使能控制信号包括所述第一步进电机对应的使能控制信号、所述第二步进电机对应的使能控制信号以及所述滑台步进电机对应的使能控制信号；

所述可编程逻辑控制器模块具体用于：根据所述第一步进电机对应的使能控制信号确定所述第一步进电机开始运行或者停止运行；根据所述第二步进电机对应的使能控制信号确定所述第二步进电机开始运行或者停止运行；根据所述滑台步进电机对应的使能控制信号确定所述滑台步进电机开始运行或者停止运行。