[發明專利]基于絲傳動的核磁兼容手術機器人

有效

• 申請號: 201310360629.2
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103417303A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 姜杉;婁金龍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B19/00
• 分類號: A61B19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及精密醫療器械領域，屬于機械與醫學交叉的前沿學科，特別是將絲傳動應用于核磁共振環境下的針刺機械手機構。

背景技術

當前，利用微創近距離粒子放射進行前列腺手術的方式已經逐步成熟。在放射治療中往往需要醫生利用針刺的方法，手動將放射性粒子植入病灶，然而由于這種由醫生手動操作的不穩定性，嚴重影響手術的成功率。現在開發出一種圖像導航下的針刺手術機器人，成為國內外醫療器械領域的研究熱點。

由于核磁共振成像(MRI)可以提供多方位，多參數信息，并且具有較高軟組織分辨率特點，在MRI引導下，系統能夠實時顯示待手術軟組織和手術器械的三維空間位置，從而產生諸多有利手術條件，所以目前核磁共振成像(MRI)下的手術機器人已經成為國內外諸多研究機構的重點研究對象。他們也發明了多種不同的手術機器人機構，為了實現核磁環境下既不影響核磁成像效果，又能實現較高精度的針刺過程，所以一般采用氣動或者核磁兼容電機驅動方式。氣動驅動具有遲滯性和非線性等缺點；核磁兼容電機扭矩通常太小，不能滿足機器人動力要求。經過查閱各種資料，發現絲傳動的驅動方式具有精度高、傳動線性良好和扭矩可調等優點。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于絲傳動的核磁兼容手術機器人，該機器人具有精度高、傳動線性良好和扭矩可調的優點。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于絲傳動的核磁兼容手術機器人，其特征在于，包括底座、抬升部分、偏轉部分和針刺部分；所述針刺部分安裝在所述偏轉部分上，所述偏轉部分安裝在所述抬升部分上，所述抬升部分安裝在所述底座上；所述針刺部分、所述偏轉部分和所述抬升部分均采用絲傳動結構。

所述抬升部分為左右對稱結構，其中包括左右對稱的前滑動底板、后滑動底板、前固定底板和后固定底板，并且所述抬升部分的左側結構包括從上至下依次設置的抬升約束桿、前抬升臂、后抬升臂、前導柱和后導柱；所述抬升約束桿的前端通過連桿與所述前抬升臂的上端連接，所述前抬升臂的下端與所述前滑動底板的左端固接，所述前滑動底板與所述前導柱滑動連接，所述前導柱的上端與頂板的左前角固接，所述前導柱的下端與所述前固定底板的左端固接；所述抬升約束桿的后端與所述后抬升臂的上端鉸接，所述后抬升臂的下端與所述后滑動底板的左端固接，所述后滑動底板與所述后導柱滑動連接，所述后導柱的上端與所述頂板的左后角固接，所述后導柱的下端與所述后固定底板的左端固接；所述前滑動底板的中部與前抬升絲杠螺紋連接，所述前抬升絲杠的下端通過軸承支撐在所述底座上，所述前抬升絲杠的上端通過軸承支撐在所述頂板上，所述后滑動底板的中部與后抬升絲杠螺紋連接，所述后抬升絲杠的下端通過軸承支撐在所述底座上，所述后抬升絲杠的上端通過軸承支撐在所述頂板上，在所述前抬升絲杠和所述后抬升絲杠上均繞有抬升傳動絲。

所述偏轉部分包括前偏轉機構、后偏轉機構和偏轉平臺；所述前偏轉機構和后偏轉機構均設有偏轉絲傳動機構；所述偏轉絲傳動機構包括支撐在兩個所述抬升約束桿之間的偏轉絲杠，所述偏轉絲杠上設有與其轉動連接的導向架，所述導向架上設有絲母導向槽，所述絲母導向槽內設有與其滑動連接的偏轉絲母，所述偏轉絲母螺紋連接在所述偏轉絲杠上，所述偏轉絲杠上纏繞有偏轉傳動絲；

所述前偏轉機構還包括固定在相應所述偏轉絲傳動機構的偏轉絲母下方的吊桿，所述吊桿設有與其固接的銷軸，所述銷軸上設有與其轉動連接的鉸接框；

所述后偏轉機構還包括固定在相應所述偏轉絲傳動機構的偏轉絲母下方的吊框，所述吊框的下邊框內側兩端設有兩個等長的與其轉動連接的偏轉連桿，兩個所述偏轉連桿的外端設有與其轉動連接的偏轉約束桿，所述吊框的下邊框、兩個等長的所述偏轉連桿和一個所述偏轉約束桿構成一平行四邊形結構，在所述鉸接框和所述約束桿之間設有一個偏轉平臺，所述偏轉平臺的前端與所述鉸接框固接，所述偏轉平臺的后端與所述偏轉約束桿的中部鉸接。

所述針刺部分包括分別固接在所述偏轉平臺兩端的兩個支撐架，兩個所述支撐架之間支撐有針刺絲杠，所述針刺絲杠上設有與其螺紋連接的針刺絲母，所述針刺絲母的上端設有外凸的滑塊，所述滑塊與一導向板中部的導向槽滑動連接，所述導向板的兩端分別固接在兩個所述支撐架上，所述針刺絲杠上纏繞有針刺傳動絲，所述針刺絲母上固接有穿刺針，所述穿刺針橫穿通過所述吊桿。