[發明專利]一種基于連續體構型的眼科手術機器人

有效

• 申請號: 202110255218.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112971994B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王正雨;宋文軍;汪明威;訾斌;王道明;錢森;錢鈞;魏迅;馮三強
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61F9/007
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 徐偉

本發明涉及一種基于連續體構型的眼科手術機器人。包括工作臺、安裝支架、驅動機構以及手術刀，驅動機構包括連續體關節、連桿、連續體支架、用于固定第一滑輪組與第二滑輪組的滑輪組支架，驅動機構還包括與安裝支架相連的電機座以及固定在電機座上的第一電機、第二電機、第三電機、第四電機和第五電機，第一電機、第二電機、第三電機、第四電機的輸出端分別與第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索相連，第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索依次繞經第一滑輪組和第二滑輪組后，經由連桿內部與連續體關節相連以實現手術刀俯仰及偏轉自由度的調節，第五電機的輸出端與連續體支架相連以驅動手術刀實現伸縮自由度的調節。

技術領域

本發明屬于機器人領域，具體涉及一種基于連續體構型的眼科手術機器人。

背景技術

相對于傳統外科手術，機器人輔助微創外科手術具有目標定位精確、易于實現微創化、可進行遠程手術等優點，為具有微創化和精細化特征的第三代外科手術奠定了技術基礎，能夠提高手術效率與成功率、減少患者手術痛楚、縮短術后恢復時間等。但是任何一種手術方式的進步都不可避免地帶來了手術操作難度的提高，微創化意味著較小的手術切口，這就對醫生手部運動的穩定性和精準度提出了不小的挑戰。操作手術的過程中，醫生手臂的運動精度極限，長時間進行手術之后的疲勞導致的手部顫抖，都會影響手術的最終治療效果，同時也制約了醫學技術的進步。機器人輔助微創外科手術可以很好地推動實現外科手術向微創、智能、精準的方向發展，并且可以實現遠程操作。

由于人眼球內部的各種組織尺寸較小且極其脆弱，眼球內部環境較為復雜，導致了眼科手術成為了世界上精度最高的手術類型之一，手術人員操作過程中一點微小的失誤，就有可能導致對患者眼球的不可逆傷害。通過將醫學影像技術、現代機器人技術以及傳感器技術這三者相結合，可以使得眼科手術機器人在操作的精確性、穩定性和靈活度等方面相比于人手具有極大的優勢，可以促進當代眼科手術向著微創、精準且智能的方向發展。連續體機器人是一種柔性機器人，其內部具有“無脊柱”式柔性構型，可以把外徑尺寸做的很小，同時也具有高運動自由度、優良的彎曲性能、對于復雜的非結構性環境具有非常強的適應能力等特點，因此能夠很好的滿足眼科手術操作的各類特點。

國內的眼科手術機器人尚處于起步階段，與國外的研究水平差距較大，目前的眼科手術器人仍有很多地方須要改進。公開號為CN107019559A的專利公布了一種全自動眼科手術機器人，該發明專利具有運動靈活、安裝和運動精度高的特點，但其結構復雜、生產制造成本高、安裝調試困難。公開號為CN210962596U的專利公布了一種眼科手術機器人，該發明專利具有調試周期短、穩定性高、控制簡單的優點，但由于其機械臂采用了油缸傳動，傳動精度難以得到保證并且出現故障時不容易找到原因，并且由于其傳動路線長而導致容易產生動態誤差積累。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于連續體構型的眼科手術機器人，該機器人可以提高手術的治療效果，減輕醫生的操作負擔。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：包括工作臺、設置在工作臺上的安裝支架、固定在安裝支架上的驅動機構以及與驅動機構相連的手術刀，所述的驅動機構包括與手術刀相連的連續體關節、與連續體關節相連的連桿、用于固定連桿的連續體支架、用于固定第一滑輪組與第二滑輪組的滑輪組支架，所述的驅動機構還包括與安裝支架相連的電機座以及固定在電機座上的第一電機、第二電機、第三電機、第四電機和第五電機，所述第一電機、第二電機、第三電機、第四電機的輸出端分別與第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索相連，所述的第一柔索、第二柔索、第三柔索、第四柔索依次繞經第一滑輪組和第二滑輪組后，經由連桿內部與連續體關節相連以實現手術刀俯仰及偏轉自由度的調節，所述第五電機的輸出端與連續體支架相連以驅動手術刀實現伸縮自由度的調節，所述的第一電機、第二電機、第三電機、第四電機和第五電機均為直線電機；