[發(fā)明專(zhuān)利]一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911418723.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111035455B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜力;董杰;郭闖強(qiáng);樊紹巍;任浩;何天寶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B34/30
• 分類(lèi)號(hào): A61B34/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人，屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中全自動(dòng)穿刺機(jī)器人由于位置姿態(tài)耦合而導(dǎo)致的控制精度和安全性較低的問(wèn)題，本發(fā)明包括傳動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、雙平行四連桿機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和進(jìn)退針進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述雙平行四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置在傳動(dòng)滑軌機(jī)構(gòu)上，且雙平行四連桿機(jī)構(gòu)的一端與傳動(dòng)滑軌機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一端與雙平行四連桿機(jī)構(gòu)的另一端固定連接，進(jìn)退針進(jìn)給機(jī)構(gòu)與末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，本發(fā)明主要適用于在醫(yī)療中對(duì)患者進(jìn)行靜脈抽血和靜脈注射等工作場(chǎng)景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人。

背景技術(shù)

目前臨床上靜脈穿刺主要依靠熟練的醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行，這些人員需經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)。傳統(tǒng)的靜脈血管穿刺方法通過(guò)扎止血帶，然后讓病人握拳使靜脈血管更加突出從而進(jìn)行靜脈穿刺，需要依靠醫(yī)護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練度進(jìn)行操作，但對(duì)于膚色較黑、靜脈較深、覆蓋傷癥、紋身及毛發(fā)的病人，尤其是嬰幼兒、老年人、肥胖者以及脫水病人等，想要準(zhǔn)確地進(jìn)行靜脈穿刺十分困難。但是靜脈穿刺的整體流程確實(shí)相對(duì)固定的，因此適合機(jī)器人操作。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)全自動(dòng)穿刺機(jī)器人的需求已經(jīng)越來(lái)越強(qiáng)烈。但是由于目前通用機(jī)械臂控制復(fù)雜，位置與姿態(tài)耦合，用于靜脈穿刺，會(huì)導(dǎo)致精度較低，安全性較低。因此研發(fā)一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人是很符合實(shí)際需要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中全自動(dòng)穿刺機(jī)器人由于位置姿態(tài)耦合而導(dǎo)致的控制精度和安全性較低的問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人；

一種位置與姿態(tài)解耦的靜脈穿刺機(jī)器人，所述機(jī)器人包括傳動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、雙平行四連桿機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和進(jìn)退針進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述雙平行四連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置在傳動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，且雙平行四連桿機(jī)構(gòu)的一端與傳動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一端與雙平行四連桿機(jī)構(gòu)的另一端固定連接，進(jìn)退針進(jìn)給機(jī)構(gòu)與末端執(zhí)行器偏航角及仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

進(jìn)一步地，所述傳動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)軌基座、導(dǎo)軌、一號(hào)電機(jī)、滾珠絲杠、一號(hào)軸承、二號(hào)軸承、三號(hào)軸承、一號(hào)螺母和滑塊；所述導(dǎo)軌與導(dǎo)軌基座的上表面固定連接，一號(hào)電機(jī)的殼體與導(dǎo)軌基座的一端固定連接，滾珠絲杠、一號(hào)軸承、二號(hào)軸承、三號(hào)軸承和一號(hào)螺母均設(shè)置在導(dǎo)軌的內(nèi)部，一號(hào)電機(jī)的輸出軸穿過(guò)導(dǎo)軌的一端外壁并與滾珠絲杠的一端通過(guò)聯(lián)軸器相連，一號(hào)軸承和二號(hào)軸承套設(shè)在滾珠絲杠靠近一號(hào)電機(jī)的一端上，且一號(hào)軸承和二號(hào)軸承的軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠固定連接，一號(hào)軸承和二號(hào)軸承的軸承外圈與導(dǎo)軌基座的內(nèi)壁固定連接，三號(hào)軸承套設(shè)在滾珠絲杠的另一端上，三號(hào)軸承的軸承內(nèi)圈與滾珠絲杠固定連接，三號(hào)軸承的軸承外圈與導(dǎo)軌基座的另一端內(nèi)壁固定連接，一號(hào)螺母套設(shè)在滾珠絲杠的螺紋段上，且一號(hào)螺母與滾珠絲杠螺紋連接，滑塊套設(shè)在一號(hào)螺母上，且滑塊與一號(hào)螺母固定連接，滑塊的兩側(cè)連接板穿過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在導(dǎo)軌的外部，滑塊與導(dǎo)軌互動(dòng)連接；

進(jìn)一步地，所述雙平行四連桿機(jī)構(gòu)包括連接基座、二號(hào)電機(jī)、一號(hào)諧波減速器、一號(hào)連桿、三號(hào)電機(jī)、二號(hào)諧波減速器和二號(hào)連桿，連接基座與滑塊固定連接，二號(hào)電機(jī)的殼體通過(guò)法蘭盤(pán)與連接基座的一側(cè)固定連接，二號(hào)電機(jī)的輸出軸穿過(guò)連接基座并通過(guò)聯(lián)軸器與一號(hào)諧波減速器的輸入軸相連，一號(hào)諧波減速器的殼體與連接基座的另一側(cè)固定連接，一號(hào)諧波減速器的輸出軸穿過(guò)一號(hào)連桿的一端側(cè)壁并與一號(hào)連桿固定連接，二號(hào)諧波減速器的殼體與一號(hào)連桿的另一端側(cè)壁固定連接，且一號(hào)諧波減速器與二號(hào)諧波減速器位于一號(hào)連桿的同一側(cè)，三號(hào)電機(jī)的輸出軸穿過(guò)一號(hào)連桿并通過(guò)聯(lián)軸器與二號(hào)諧波減速器的輸入軸相連，三號(hào)電機(jī)的殼體通過(guò)法蘭盤(pán)與一號(hào)連桿固定連接，二號(hào)諧波減速器的輸出軸穿過(guò)二號(hào)連桿一端側(cè)壁并與二號(hào)連桿固定連接；