[發明專利]手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202210647895.2
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114890236A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 馬結實;黃靖;張和華;徐力;周德強;任鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍特色醫學中心
• 主分類號: B65H63/04
• 分類號: B65H63/04;A61B17/00;A61B34/00;A61B34/30;B65H63/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 陸瑞

本發明公開了一種手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測裝置，包括裝置本體，裝置本體上安裝有鋼絲張力傳感器、位移傳感器、微控制器和顯示屏，微控制器分別與鋼絲張力傳感器、位移傳感器和顯示屏電連接，鋼絲張力傳感器朝向裝置本體前方伸出有一根傳感指針，鋼絲張力傳感器能夠通過傳感指針檢測張力大小，位移傳感器能夠檢測傳感指針的位移大小，顯示屏能夠顯示張力值大小，微控制器能夠對傳感指針的位移量進行預設，并在傳感指針位移量達到預設值后鎖定鋼絲張力傳感器的張力值并在顯示屏顯示。還公開了一種使用上述裝置進行檢測的檢測方法。本發明結構簡單，使用方便，檢測的精度和可靠性高，適用于絲傳動手術機器人的日常檢測維護工作。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體涉及一種手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測裝置及方法。

背景技術

隨著外科手術精準化及微創化發展，越來越多的醫療機構引進手術機器人。相較于傳統手術，“醫生+機器人”的組合突破了傳統腔鏡器械無法轉彎、深層次血管縫合無法百分之百精準的問題，在保證靈活性及平穩性的基礎上實現失血量、組織創傷、炎性反應等問題的同步降低。手術機器人的發展極大提升了手術精密度的量級，將手術專家的技術發揮到極致。其成像系統能將主刀醫生的手術視野放大十倍以上，有助于清晰地辨識組織結構；多軸機構設計使其活動的自由度大于人手關節，能從更多的角度進行手術；高精度的力學傳感、控制、抖動消除技術讓微創手術更精準和穩定。

手術機器人的機械臂一旦出現故障，將有很大可能導致手術器械劃傷正常組織或導致其它傷害，所以機械臂性能參數一定是絲傳動手術機器人的首要高風險參數，傳動鋼絲承擔著機械臂動力傳輸的功能，其張力的大小對傳動的精度有重要影響。因此，絲傳動機器人鋼絲張力是其質量控制的最重要的參數之一。

芬奇手術機器人是一種絲傳動手術機器人，在對其鋼絲進行張力檢測時，目前國內常規的方法就是使用指針式測力表進行人工測量，測量方法就是針對不同的鋼絲使用不同量程的測力表進行測量，用測力表將待檢測鋼絲推到與相鄰的鋼絲進行貼合，記錄剛好貼合時測力表的測量值作為鋼絲的張力值。但是采用這種方法還是存在一些不足之處：（1）器具采用機械指針顯示方式，需要檢測人員根據測力表機械指針的位置確定力的大小，受測量位置和觀測者姿勢的影響，會導致一定的測量誤差；（2）需要檢測人員主觀判斷測力表測力部件將鋼絲移到了指定位移（被測鋼絲剛好觸碰相鄰的鋼絲）的時刻并讀取測力表上的張力值，主觀判斷不精確，會進一步導致鋼絲張力測量誤差；（3）對于不同的鋼絲，需要切換不同量程的測力表，且為了減少操作誤差多次測量增加操作的復雜性。而國外針對手術機器人鋼絲張力的測量方法也是采用指針式測力表進行檢測，鋼絲采用橫向固定兩頭、中間懸掛重物的方式測量張力。不但上述的這些測量方法都影響了鋼絲張力質控的準確性，也增加了測量程序的復雜性和難度。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種操作簡單方便，測量精準可靠的手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測裝置，包括裝置本體，裝置本體上安裝有鋼絲張力傳感器、位移傳感器、微控制器和顯示屏，微控制器分別與鋼絲張力傳感器、位移傳感器和顯示屏電連接，鋼絲張力傳感器朝向裝置本體前方伸出有一根傳感指針，鋼絲張力傳感器能夠通過傳感指針檢測張力大小，位移傳感器能夠檢測傳感指針的位移大小，顯示屏能夠顯示張力值大小，微控制器能夠對傳感指針的位移量進行預設，并在傳感指針位移量達到預設值后鎖定鋼絲張力傳感器的張力值并在顯示屏顯示。

作為優化，所述裝置本體上還安裝有位移指示燈，位移指示燈與所述微控制器電連接，當所述位移傳感器檢測到所述傳感指針的位移量達到預設值后，微控制器控制點亮位移指示燈。

作為優化，所述裝置本體凸起形成有用于方便操作者進行握持的手柄。

本發明還公開了一種手術機器人傳動鋼絲張力的數字化檢測方法，包括以下步驟：