[發明專利]一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人

在審

• 申請號: 202111513565.6
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114209400A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 李盼;梁宇森;宋淮桐;郭莉莉;房德磊;張峻霞;霍順博;馮靜
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/30;A61B8/00;A61B10/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人，其特征在于，包括：位姿調整機構，支撐架機構；所述的位姿調整機構由姿態調整模塊、探頭調整模塊、末端執行器組成；所述支撐架機構由平臺、升降模塊、移動模塊組成；所述位姿調整機構與所述支撐架機構通過螺釘連接；

所述的姿態調整模塊包括：圓環導向零件、第一云臺電機、第二云臺電機、摩擦輪、鏈接板、第一轉動板、第二轉動板、轉動臂、第一轉向固定臺、第二轉向固定臺、轉向零件、轉動銷、第三云臺電機、沉頭帶榫螺栓；所述探頭調整模塊包括：超聲探頭、探頭旋轉圓環、第一螺桿、第一軸承、第一電機；所述末端執行器包括：穿刺針、夾具、第一步進電機、電機固定板、滑動螺母、聯軸器、絲桿、第三軸承、軸承座、底板；

所述圓環導向零件與所述鏈接板通過所述沉頭帶榫螺栓連接，所述鏈接板與所述第一轉動板連接，所述第一轉動板與所述第二轉動板通過所述轉動銷連接，所述第二轉動板與所述轉動臂通過所述轉動銷連接，所述第二云臺電機驅動所述第二轉動板，所述轉動臂與所述第一轉向固定臺連接，所述第三云臺電機驅動所述轉動臂，所述轉向零件與所述第一轉向固定臺通過軸端相連接，所述轉向零件與所述第二轉向固定臺通過軸端相連接；

所述第一軸承與所述第一螺桿同軸配合，所述第一電機固定在所述超聲探頭側邊，所述探頭旋轉圓環與所述第一螺桿相配合，所述穿刺針通過所述夾具夾持固定，所述夾具與所述滑動螺母相連接，所述滑動螺母與所述軸承座相連接，兩者與所述底板通過兩者的底部滑塊與所述底板上的滑軌相配合，所述電機固定板固定在所述底板側邊，所述第一步進電機固定在所述電機固定板上，所述第一步進電機通過所述聯軸器與所述絲桿相連接，所述第三軸承與所述絲桿同軸配合，所述第三軸承固定在所述軸承座上；

所述升降模塊包括：動平臺、靜平臺、第二軸承、第二螺桿、螺套、第二電機；所述移動模塊包括：感應器、電機座、第二步進電機、滑動方螺母、第一滑塊、第二滑塊、滑座、第三步進電機；所述移動模塊與所述升降模塊通過所述平臺連接；

所述動平臺與所述靜平臺通過所述第二螺桿與所述螺套實現升降運動，所述第二電機安裝于所述靜平臺下方，所述靜平臺與所述第二螺桿通過所述第二軸承配合，所述移動模塊由兩組滾珠絲桿滑動模組通過所述第一滑塊和第二滑塊連接；

所述末端執行器安裝于所述超聲探頭平面上，所述探頭旋轉圓環與所述摩擦輪相配合，所述摩擦輪與所述第一云臺電機同軸配合，所述探頭旋轉圓環與所述圓環導向零件配合連接。

2.根據權利要求1所述一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人，其特征在于，所述末端執行器安裝于所述探頭調整模塊平臺上，與所述超聲探頭軸向平行，所述末端執行器實現所述穿刺針軸向移動，通過所述第一步進電機驅動所述絲桿螺母，進而帶動裝有所述穿刺針夾具的滑塊移動，所述探頭調整模塊實現所述超聲探頭軸向移動和軸向轉動，通過所述摩擦輪與所述第一云臺電機驅動所述探頭旋轉圓環進而實現軸向轉動，通過所述第一電機驅動第一螺桿進而實現軸向移動。

3.根據權利要求1所述一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人，其特征在于，所述姿態調整模塊采用多關節耦合的算法控制遠程中心運動RCM點，所述第一轉動板與第二轉動板之間通過轉動約束，構成一個連桿機構，所述第二云臺電機與第三云臺電機驅動來改變所述第一轉動板與第二轉動板之間的角度，進而實現RCM點的虛擬固定。

4.根據權利要求1所述一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人，其特征在于，所述支撐架機構中的所述移動模塊是將兩個滾珠絲桿滑動模組正交放置，利用所述第二步進電機與第三步進電機驅動，使其實現X、Y軸兩個方向的移動。所述的升降模塊采用絲桿螺母的配合來實現所述升降模塊Z軸方向的移動。

5.根據權利要求1所述一種超聲圖像導航的前列腺穿刺手術機器人，其特征在于，所述位姿調整機構與所述支撐架機構間相互獨立，運動互不干涉。