[发明专利]一种主被动混合式锁骨下静脉穿刺机器人

摘要

本发明公开了一种主被动混合式锁骨下静脉穿刺机器人，其组成包括：穿刺角度调整模块和位姿调整模块。该机器人的穿刺角度调整模块拥有两个主动自由度，分别为穿刺角度调节自由度和进针自由度；并在穿刺角度调整模块上加装超声探头和力传感器，通过超声图像和穿刺力数据提高穿刺成功率；位姿调整模块采用被动式关节，通过离合器或制动器锁紧，方便机器人保持当前状态，并采用重力补偿弹簧减轻医生在调节机构高度时的劳动强度。

主权项

1.一种主被动混合式锁骨下静脉穿刺机器人，其组成包括：穿刺角度调整模块（1）和位姿调整模块（2），所述的穿刺角度调整模块（1）的位姿模块连接架（1‑15）与夹持夹（2‑12‑1）连接实现穿刺角度调整模块（1）与位姿调整模块（2）连接；所述的穿刺角度调整模块（1），其特征在于：所述的穿刺角度调整模块（1）包括穿刺模块底座（1‑1）、角度调整杆Ⅰ（1‑2）、角度调整杆Ⅱ（1‑3）、联轴器（1‑4）、角度调整电机（1‑5）、超声探头夹持器（1‑6）、齿轮Ⅰ（1‑7）、齿轮Ⅱ（1‑8）、角度调整轴主动轴（1‑9）、角度调整从动轴（1‑10）、穿刺模块（1‑11）、滚珠丝杠滑模块（1‑12）、角度调整底板（1‑13）、穿刺电机（1‑14）、位姿模块连接架（1‑15），角度调整电机（1‑5）与穿刺模块底座（1‑1）螺栓连接，齿轮Ⅰ（1‑7）与角度调整电机（1‑5）的输出轴配合连接，角度调整主动轴（1‑9）通过轴承固定在穿刺模块底座（1‑1）上，齿轮Ⅱ（1‑8）与角度调整主动轴（1‑9）键连接，齿轮Ⅰ（1‑7）和齿轮Ⅱ（1‑8）啮合，角度调整杆Ⅰ（1‑2）与角度调整主动轴（1‑9）配合，角度调整杆Ⅱ（1‑3）一端与角度调整杆Ⅰ（1‑2）销连接，角度调整杆Ⅱ（1‑3）另一端与角度调整底板（1‑13）销连接，角度调整从动轴（1‑10）一端与穿刺模块底座（1‑1）配合，角度调整从动轴（1‑10）另一端通过轴承固定在角度调整底板（1‑13），角度调整电机（1‑5）驱动角度调整主动轴（1‑9）带动角度调整杆Ⅰ（1‑2）和角度调整杆Ⅱ（1‑3）实现角度调整底板（1‑13）的俯仰运动，滚珠丝杠模块（1‑12）与角度调整底板（1‑13）连接，穿刺电机（1‑14）与角度调整底板（1‑13）固定，穿刺电机（1‑14）与滚珠丝杠模块（1‑12）通过联轴器（1‑4）连接，实现穿刺模块（1‑11）的前后移动，位姿模块连接架（1‑15）与穿刺模块底座（1‑1）螺栓连接，超声探头夹持器（1‑6）与穿刺模块底座（1‑1）螺栓连接，通过调整超声探头夹持器可锁紧与松开超声探头；所述的位姿调整模块（2）包括固定器（2‑1）、底座（2‑2）、外立柱（2‑3）、升降锁紧器（2‑4）、内立柱（2‑5）、离合器（2‑6）、连杆Ⅰ（2‑7）、制动器Ⅰ（2‑8）、连杆Ⅱ（2‑9）、制动器Ⅱ（2‑10）、俯仰关节（2‑11）、连杆Ⅲ（2‑12）、重力补偿弹簧（2‑13）、轴套（2‑14）、旋转轴Ⅰ（2‑15）、旋转轴Ⅱ（2‑16），固定器（2‑1）与底座（2‑2）螺纹连，外立柱（2‑3）与底座（2‑2）螺纹连接，内立柱（2‑5）的底端与底座（2‑2）通过重力补偿弹簧（2‑13）连接，重力补偿弹簧（2‑13）在调节升降过程中实现对机器人自重的重力补偿，方便调整高度，内立柱（2‑5）可在外立柱（2‑3）中伸缩，升降关节（2‑4）固定在外立柱（2‑3）上并可锁紧内立柱（2‑5），内立柱（2‑5）的上端与离合器（2‑6）的定子固定连接，离合器（2‑6）的转子与轴套（2‑14）固定连接，轴套（2‑14）与轴承外圈配合，轴承内圈固定在内立柱（2‑5）上，通过离合器（2‑6）可使轴套（2‑14）锁死，轴套（2‑14）与连杆Ⅰ（2‑7）配合，使连杆Ⅰ（2‑7）相对于内立柱（2‑5）做旋转运动，制动器Ⅰ（2‑8）的定子与连杆Ⅰ（2‑7）固定连接，制动器Ⅰ（2‑8）的转子与旋转轴Ⅰ（2‑15）配合，旋转轴Ⅰ（2‑15）与轴承配合，轴承在连杆Ⅰ（2‑7）上，旋转轴Ⅰ（2‑15）与连杆Ⅱ（2‑9）配合，制动器Ⅱ（2‑10）定子与连杆Ⅱ（2‑9）固定连接，制动器Ⅱ（2‑10）转子与旋转轴Ⅱ（2‑16）配合，旋转轴Ⅱ（2‑16）与轴承配合，轴承在连杆Ⅱ（2‑9）上，旋转轴Ⅱ（2‑16）与俯仰关节（2‑11）键连接、俯仰关节（2‑11）可以绕着旋转轴Ⅱ（2‑16）旋转，连杆Ⅲ（2‑12）与俯仰关节（2‑11）螺栓连接。