專利名稱：微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的日益進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，人類對(duì)自身疾病的診斷、治療、 預(yù)防以及衛(wèi)生健康給予越來越多的關(guān)注。這就要求醫(yī)生不僅要在傳統(tǒng)生理醫(yī)學(xué)上有所突 破，還要應(yīng)用操作靈活、定位精確的醫(yī)療器械，這為醫(yī)療機(jī)器人的研究提供了客觀條件，醫(yī) 療機(jī)器人的應(yīng)用降低了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，改善了手術(shù)的環(huán)境。微創(chuàng)外科的出現(xiàn)及其臨床應(yīng)用為 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開辟了新的天地，它以手術(shù)切口小、出血量小、術(shù)后疤痕小、創(chuàng)傷輕、痛苦少、恢復(fù) 時(shí)間快為特點(diǎn)受到人們的普遍關(guān)注被應(yīng)用于臨床手術(shù)，早期的微創(chuàng)外科手術(shù)是以腹腔鏡和 胸腔鏡等內(nèi)窺鏡為基礎(chǔ)的一種外科手術(shù)，微創(chuàng)血管介入手術(shù)是微創(chuàng)外科的一個(gè)新方向。然 而，在微創(chuàng)血管介入手術(shù)過程中，由于操作對(duì)象較小(人體血管的直徑一般小于2mm)，而且 手術(shù)工作時(shí)間很長，使得醫(yī)生感覺非常疲憊，可能會(huì)出現(xiàn)醫(yī)生手的顫動(dòng)、疲勞、肌肉神經(jīng)的 反饋，導(dǎo)致動(dòng)作的不準(zhǔn)確，加大了患者的痛苦，降低了手術(shù)的成功率。并且，醫(yī)生長期在X射 線環(huán)境下操作對(duì)身體傷害很大；?？漆t(yī)生必須經(jīng)過長期訓(xùn)練才能夠進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)操作；現(xiàn) 有手術(shù)方法技巧性較強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)性較高，這些缺點(diǎn)限制了血管介入手術(shù)的廣泛應(yīng)用。二十世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入微創(chuàng)外科手術(shù)領(lǐng)域后，利用機(jī)器人的高精度、穩(wěn)定性、靈 活性、可控性以及不怕輻射和感染，來完成手術(shù)的定位，為醫(yī)生手術(shù)搭建一個(gè)穩(wěn)固的手術(shù)操 作平臺(tái)，改善了過去醫(yī)生只能憑借主觀判斷和積累的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)來完成手術(shù)的狀況，能夠減 少人為因素引起的手術(shù)誤差，提高手術(shù)質(zhì)量。近年來微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人的研究已經(jīng)成為機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域，尤其是多功能醫(yī)療 機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)成為醫(yī)療機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)新方向。醫(yī)療機(jī)器人的研究和開發(fā)受到了越來 越多的關(guān)注，能夠應(yīng)用于臨床的手術(shù)機(jī)器人越來越多，但微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端 執(zhí)行器尚未得到全面的研究和推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)導(dǎo)管軸向進(jìn)給和周向旋轉(zhuǎn)的微創(chuàng)血管介 入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)。為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)，該送管 機(jī)構(gòu)包括軸向進(jìn)給部件和周向旋轉(zhuǎn)部件；所述軸向進(jìn)給部件含有底板、第一電機(jī)、第一電 機(jī)支座、第一主傳動(dòng)齒輪、力矩傳感器輸入端齒輪、力矩傳感器支架板、力矩傳感器軸、力矩 傳感器輸出端齒輪、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第一齒輪軸、第二齒輪軸、第 三齒輪軸、第四齒輪軸、調(diào)整螺釘、壓縮彈簧、壓塊、固定板、第一凹輪、第二凹輪、第一凸輪 和第二凸輪，其中由調(diào)整螺釘、壓縮彈簧、壓塊和固定板組成彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，固定板與底板 固定連接，調(diào)整螺釘位于壓塊的上方，壓縮彈簧位于壓塊的下方；第一電機(jī)通過第一電機(jī)支 座固定于底板上；第一電機(jī)的輸出軸與第一主傳動(dòng)齒輪連接；在底板的另一側(cè)，在第一齒
3輪軸的兩端分別連接第一齒輪和第一凹輪，在第二齒輪軸的兩端分別連接第二齒輪和第二 凹輪，在第三齒輪軸的兩端分別連接第三齒輪和第一凸輪，在第四齒輪軸的兩端分別連接 第四齒輪和第二凸輪；第一凹輪的凹部與第一凸輪的凸部配合，第二凹輪的凹部與第二凸 輪的凸部緊密配合，第一凹輪作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第一凸輪作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，第二凹輪作主動(dòng) 運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第二凸輪作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)；所述周向旋轉(zhuǎn)部件含有上固定座、空心齒輪軸、導(dǎo)電滑環(huán)、空心軸、下固定座、第二 電機(jī)、第二電機(jī)支座、第二主傳動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)齒輪、外罩上固定板、外罩下固定板、外罩移動(dòng) 上蓋、外罩固定下蓋、蓋卡、導(dǎo)管和力矩傳感器，其中旋轉(zhuǎn)齒輪固定在外罩上固定板上，第 二電機(jī)通過第二電機(jī)支座固定在底板，由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二主動(dòng)齒輪固定在底板上，第 二主傳動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合；空心齒輪軸與外罩上固定板相連，空心軸與外罩下固定 板相連；蓋卡與外罩移動(dòng)上蓋卡合連接，外罩固定下蓋固定不動(dòng)；上固定座、下固定座與底 板相連，導(dǎo)管位于第一凹輪和第一凸輪以及第二凹輪和第二凸輪的表面中間位置且夾持導(dǎo) 管；其特征在于力矩傳感器通過力矩傳感器支架板固定于底板上，力矩傳感器輸入端齒輪和力矩 傳感器輸出端齒輪連接在力矩傳感器軸的兩端，將動(dòng)力傳遞到力矩傳感器輸出端齒輪；力 矩傳感器用于檢測力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪兩側(cè)受力不同所產(chǎn)生 扭矩信號(hào)用于反饋控制；導(dǎo)電滑環(huán)固定在外罩下固定板上。其中，所述彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)是使用兩個(gè)相同的彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，兩個(gè)相同的彈性調(diào)整 機(jī)構(gòu)分別位于底板與第一凸輪及第二凸輪相連的上端，用于調(diào)整第一凹輪、第二凹輪、第一 凸輪、第二凸輪之間的間隙，改變第一凹輪、第二凹輪、第一凸輪、第二凸輪之間的摩擦力大 小，用于配合使用不同型號(hào)的導(dǎo)管。其中，所述導(dǎo)管在送進(jìn)過程中接觸到血管內(nèi)壁，受到血管內(nèi)壁阻力時(shí)，導(dǎo)管與第一 凹輪和第一凸輪以及第二凹輪和第二凸輪與導(dǎo)管之間的摩擦力相應(yīng)的增大，分別與第一凹 輪、第二凹輪、第一凸輪、第二凸輪相連的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng) 過程中也將受到阻力作用；第一主傳動(dòng)齒輪將所述阻力傳遞到與其相嚙合的力矩傳感器輸 出端齒輪上，使得力矩傳感器兩端的力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪受力 不同產(chǎn)生扭矩信號(hào)，所述扭矩信號(hào)用于控制送管機(jī)構(gòu)的控制裝置的電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與操作方 向相反的力矩，使操作手能夠感覺到導(dǎo)管受到阻礙，從而操作手可停止導(dǎo)管介入操作或改 變導(dǎo)管前進(jìn)的方向。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)體積小，結(jié)構(gòu)緊 湊，操作和維護(hù)方便，便于進(jìn)行消毒，可以對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行二次夾持，同時(shí)該送管機(jī)構(gòu)還可以實(shí) 現(xiàn)導(dǎo)管的螺旋式推進(jìn)。在導(dǎo)管推進(jìn)過程中，導(dǎo)管與血管內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生摩擦力，過大的力會(huì)將血 管壁穿破，造成一系列醫(yī)療事故，主要原因是醫(yī)生在導(dǎo)管送進(jìn)過程中掌握不好對(duì)導(dǎo)管末端 力的控制，使得導(dǎo)管末端與血管內(nèi)壁的作用力過大。本發(fā)明采用高精度力矩傳感器檢測其 輸入端齒輪和輸出端齒輪兩側(cè)受力不同所產(chǎn)生扭矩信號(hào)并可進(jìn)行反饋，當(dāng)導(dǎo)管在送進(jìn)過程 中接觸到血管內(nèi)壁，兩者之間會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的阻力，夾持導(dǎo)管的兩對(duì)凸凹輪與導(dǎo)管之間的摩 擦力會(huì)相應(yīng)的增大，與凸凹輪相連的兩對(duì)主、從齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中也將受到阻力作用。主齒 輪將力傳遞到與其相嚙合的力矩傳感器輸出端齒輪上，這樣力矩傳感器兩端的齒輪受力不 同產(chǎn)生扭矩信號(hào)，將扭矩信號(hào)對(duì)送管機(jī)構(gòu)的控制裝置發(fā)出指令，使控制裝置的電機(jī)會(huì)產(chǎn)生操作手能夠感覺到導(dǎo)管受到阻礙，從而操作手可停止導(dǎo)管 介入操作或改變導(dǎo)管前進(jìn)的方向，避免了導(dǎo)管與血管壁產(chǎn)生過大的力將血管壁穿破。本發(fā) 明的創(chuàng)新點(diǎn)主要是在周向旋轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)會(huì)跟隨一起旋轉(zhuǎn)，容易產(chǎn)生纏線問題，本發(fā)明中 使用固定在外罩下固定板上的導(dǎo)電滑環(huán)，有效地避免在整體旋轉(zhuǎn)過程中纏線問題。本發(fā)明 使用彈簧調(diào)整機(jī)構(gòu)可以改變凸凹論之間的間隙適用于不同型號(hào)的導(dǎo)管。本發(fā)明實(shí)施的整體 機(jī)構(gòu)的長度是176mm，寬度是108mm，高度是92mm，總重量介于2-2. 5kg之間，體積小，重量 輕，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于在有限的手術(shù)環(huán)境中使用。本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī) 構(gòu)具有二自由度，有很高的定位精度，運(yùn)動(dòng)的直觀性強(qiáng)，系統(tǒng)整體剛度大，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)容易。


圖1是本發(fā)明微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a和圖2b是圖1中軸向進(jìn)給部件結(jié)構(gòu)示意圖。主要元件說明1底板21第一凹輪
2第一電機(jī)22第二凹輪
3第一電機(jī)支座23第一凸輪
4第一主傳動(dòng)齒輪24第二凸輪
5力矩傳感器輸入端齒輪25上固定座
6力矩傳感器支架板26空心齒輪軸
7力矩傳感器軸27導(dǎo)電滑環(huán)
8力矩傳感器輸出端齒輪28空心軸
9第一齒輪29下固定座
10第二齒輪30第二電機(jī)
11第三齒輪31第二電機(jī)支座
12第四齒輪32第二主傳動(dòng)齒輪
13第一齒輪軸33旋轉(zhuǎn)齒輪
14第二齒輪軸34外罩上固定板
15第三齒輪軸35外罩下固定板
16第四齒輪軸36外罩移動(dòng)上蓋
17調(diào)整螺釘37外罩固定下蓋
18壓縮彈簧38皿下
19壓塊39導(dǎo)管
20固定板40力矩傳感器
具體實(shí)施例方式下面給出本發(fā)明實(shí)施的優(yōu)選方案，并結(jié)合附圖加以說明。如圖1示出本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人送管機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)，用作微創(chuàng)血管 介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，它包括軸向進(jìn)給部件和周向旋轉(zhuǎn)部件兩部份，其中軸向進(jìn)
5給部件用于推進(jìn)導(dǎo)管39前進(jìn)，周向旋轉(zhuǎn)部件用于改變導(dǎo)管39的前進(jìn)方向其中如圖2a和圖2b所示軸向進(jìn)給部件結(jié)構(gòu)包括底板1、第一電機(jī)2、第一電機(jī)支座3、 第一主傳動(dòng)齒輪4、力矩傳感器輸入端齒輪5、力矩傳感器支架板6、力矩傳感器軸7、力矩傳 感器輸出端齒輪8、第一齒輪9、第二齒輪10、第三齒輪11、第四齒輪12、第一齒輪軸13、第 二齒輪軸14、第三齒輪軸15、第四齒輪軸16、調(diào)整螺釘17、壓縮彈簧18、壓塊19、固定板20、 第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23、第二凸輪24，其中由調(diào)整螺釘17、壓縮彈簧18、壓 塊19和固定板20組成彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，固定板20與底板1固定連接，調(diào)整螺釘17位于壓塊 19的上方，壓縮彈簧18位于壓塊19的下方。第一電機(jī)2以及力矩傳感器40分別通過第 一電機(jī)支座3、力矩傳感器支架板6固定于底板1上。第一電機(jī)2的輸出軸與第一主傳動(dòng) 齒輪4連接；在底板1的另一側(cè)，在第一齒輪軸13的兩端分別連接第一齒輪9和第一凹輪 21，在第二齒輪軸14的兩端分別連接第二齒輪10和第二凹輪22，在第三齒輪軸15的兩端 分別連接第三齒輪11和第一凸輪23，在第四齒輪軸16的兩端分別連接第四齒輪12和第 二凸輪24。第一凹輪21的凹部與第一凸輪23的凸部配合，第二凹輪22的凹部與第二凸 輪24的凸部緊密配合，第一凹輪21作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第一凸輪23作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，第二凹 輪22作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第二凸輪24作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)；力矩傳感器輸入端齒輪5和力矩傳感 器輸出端齒輪8連接在力矩傳感器軸7的兩端，將動(dòng)力傳遞到力矩傳感器輸出端齒輪8。所述彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)是使用兩個(gè)相同的彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，兩個(gè)相同的彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)分 別位于底板1與第一凸輪23及第二凸輪24相連的上端，用于調(diào)整第一凹輪21、第二凹輪 22、第一凸輪23、第二凸輪24之間的間隙，改變第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23、第 二凸輪24之間的摩擦力大小，用于配合使用不同型號(hào)的導(dǎo)管39。力矩傳感器40用于檢測力矩傳感器輸入端齒輪5和力矩傳感器輸出端齒輪8兩 側(cè)受力不同所產(chǎn)生扭矩信號(hào)并可進(jìn)行反饋，當(dāng)導(dǎo)管39在送進(jìn)過程中接觸到血管內(nèi)壁，受到 血管內(nèi)壁阻力時(shí)，夾持導(dǎo)管39的兩對(duì)凹凸部相配合的第一凹輪21和第一凸輪23以及第二 凹輪22和第二凸輪24與導(dǎo)管39之間的摩擦力會(huì)相應(yīng)的增大，分別與第一凹輪21、第二凹 輪22、第一凸輪23、第二凸輪24相連的第一齒輪9、第二齒輪10、第三齒輪11、第四齒輪12 在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中也將受到阻力作用。第一主傳動(dòng)齒輪4將力傳遞到與其相嚙合的力矩傳感器 輸出端齒輪8上，這樣力矩傳感器40兩端的齒輪受力不同產(chǎn)生扭矩信號(hào)，送管機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的 計(jì)算機(jī)在接收到信號(hào)后，發(fā)出相應(yīng)的指令，使得本發(fā)明送管機(jī)構(gòu)的控制裝置的電機(jī)產(chǎn)生一 個(gè)與操作方向相反的力矩，使操作手能夠感覺到導(dǎo)管39受到阻礙，從而操作手可停止導(dǎo)管 39介入操作或改變導(dǎo)管39前進(jìn)的方向，避免了導(dǎo)管39與血管壁產(chǎn)生過大的力將血管壁穿 破。啟動(dòng)第一電機(jī)2，帶動(dòng)第一主傳動(dòng)齒輪4運(yùn)動(dòng)，力矩傳感器輸入端齒輪5與第一 主傳動(dòng)齒輪4相嚙合運(yùn)動(dòng)，并通過力矩傳感器軸7將動(dòng)力傳遞到力矩傳感器輸出端齒輪8 ； 同時(shí)，力矩傳感器輸出端齒輪8帶動(dòng)一對(duì)與力矩傳感器輸出端齒輪8相嚙合的第一齒輪9 與第二齒輪10同步且反向轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)帶動(dòng)第一齒輪9和第二齒輪10相嚙合的第三齒輪11 和第四齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)管39放置于第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23、第二凸輪24 之間，依靠第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23、第二凸輪24之間的摩擦形成對(duì)導(dǎo)管39 的兩次夾持，第一齒輪9、第二齒輪10、第三齒輪11、第四齒輪12通過第一齒輪軸13、第二 齒輪軸14、第三齒輪軸15、第四齒輪軸16分別將動(dòng)力傳遞到第一凹輪21、第二凹輪22、第
6一凸輪23及第二凸輪24，使第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23及第二凸輪24反向旋 轉(zhuǎn)，帶動(dòng)放置于第一凹輪21與第一凸輪23中間以及第二凹輪22與第二凸輪23中間的導(dǎo) 管39運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)其軸向進(jìn)給。周向旋轉(zhuǎn)部件包括上固定座25、空心齒輪軸26、導(dǎo)電滑環(huán)27、空心軸28、下固定 座29、第二電機(jī)30、第二電機(jī)支座31、第二主傳動(dòng)齒輪32、旋轉(zhuǎn)齒輪33、外罩上固定板34、 外罩下固定板35、外罩移動(dòng)上蓋36、外罩固定下蓋37、蓋卡38、導(dǎo)管39、力矩傳感器40。其中旋轉(zhuǎn)齒輪33固定在外罩上固定板34上，第二電機(jī)30通過第二電機(jī)支座31 固定在底板1，由第二電機(jī)30驅(qū)動(dòng)的第二主動(dòng)齒輪32固定在底板1上，第二主傳動(dòng)齒輪32 與旋轉(zhuǎn)齒輪33相嚙合。導(dǎo)電滑環(huán)27固定在外罩下固定板35上，導(dǎo)電滑環(huán)27可以有效地 避免在整體旋轉(zhuǎn)過程中纏線問題?？招凝X輪軸26與外罩上固定板相連，空心軸28與外罩 下固定板35相連。蓋卡38與外罩移動(dòng)上蓋36卡合連接，外罩固定下蓋37固定不動(dòng)，擰開 蓋卡38，外罩移動(dòng)上蓋36可以打開，便于對(duì)里側(cè)部件進(jìn)行清潔、消毒和維護(hù)。力矩傳感器 40通過力矩傳感器支架板固定于底板1上，力矩傳感器40用于檢測力矩傳感器輸入端齒輪 5和力矩傳感器輸出端齒輪8兩側(cè)受力不同所產(chǎn)生扭矩信號(hào)用于反饋控制；上固定座25、下 固定座29與底板1相連，導(dǎo)管39位于第一凹輪21和第一凸輪23以及第二凹輪22和第二 凸輪24的表面中間位置且夾持導(dǎo)管39。周向旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)態(tài)工作過程啟動(dòng)第二電機(jī)30，帶動(dòng)第二主傳動(dòng)齒輪32運(yùn)動(dòng)， 同時(shí)第二主傳動(dòng)齒輪32將動(dòng)力傳遞給與其嚙合的旋轉(zhuǎn)齒輪33，進(jìn)而帶動(dòng)送管機(jī)構(gòu)整體軸 向旋轉(zhuǎn)，改變了導(dǎo)管39的前進(jìn)方向。導(dǎo)管39從頂部通過上固定座25與底板1相連的空心 齒輪軸26(導(dǎo)管39是在醫(yī)生的操作下插入空心齒輪軸26中)處插入，導(dǎo)管39中間由兩對(duì) 凸凹輪即第一凹輪21、第二凹輪22、第一凸輪23、第二凸輪24夾持，并通過下固定座29與 底板1相連的空心軸28處穿出。本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)用作微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的 末端執(zhí)行器，主要是為了將在手術(shù)過程中將導(dǎo)管送入到血管之中輔助醫(yī)生完成血管介入手 術(shù)，解決了傳統(tǒng)血管介入手術(shù)的一些弊端(如手術(shù)工作時(shí)間很長，醫(yī)生容易疲憊，可能會(huì)出 現(xiàn)醫(yī)生手的顫動(dòng)、疲勞、肌肉神經(jīng)的反饋，導(dǎo)致動(dòng)作的不準(zhǔn)確，加大了患者的痛苦，降低了手 術(shù)的成功率。并且，醫(yī)生長期在X射線環(huán)境下操作對(duì)身體傷害很大；專科醫(yī)生必須經(jīng)過長期 訓(xùn)練才能夠進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)操作；現(xiàn)有手術(shù)方法技巧性較強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)性較高等)。本發(fā)明實(shí)施例 的送管機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)總長度176mm，寬度是108mm，高度是92mm，總重量介于2_2. 5kg之 間，本發(fā)明的實(shí)施不局限于上述尺寸，可以根據(jù)使用環(huán)境設(shè)計(jì)送管機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)的尺寸， 本發(fā)明的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于消毒和維護(hù)，有利于在有限的手術(shù)環(huán)境中使用。此 外，送管機(jī)構(gòu)的彈簧調(diào)整機(jī)構(gòu)可以調(diào)整兩對(duì)凸凹部配合的凸凹論之間的間隙，可適用于不 同型號(hào)的導(dǎo)管。同時(shí)本發(fā)明應(yīng)用了力矩傳感器用于在手術(shù)過程中的力反饋，提高了送管機(jī) 構(gòu)的安全性，以及使用了導(dǎo)電滑環(huán)，有效地防止了在周向旋轉(zhuǎn)過程中的纏線問題。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在 本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)，包括軸向進(jìn)給部件和周向旋轉(zhuǎn)部件，所述軸向進(jìn)給部件含有底板、第一電機(jī)、第一電機(jī)支座、第一主傳動(dòng)齒輪、力矩傳感器輸入端齒輪、力矩傳感器支架板、力矩傳感器軸、力矩傳感器輸出端齒輪、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第一齒輪軸、第二齒輪軸、第三齒輪軸、第四齒輪軸、調(diào)整螺釘、壓縮彈簧、壓塊、固定板、第一凹輪、第二凹輪、第一凸輪和第二凸輪，其中由調(diào)整螺釘、壓縮彈簧、壓塊和固定板組成彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，固定板與底板固定連接，調(diào)整螺釘位于壓塊的上方，壓縮彈簧位于壓塊的下方；第一電機(jī)通過第一電機(jī)支座固定于底板上；第一電機(jī)的輸出軸與第一主傳動(dòng)齒輪連接；在底板的另一側(cè)，在第一齒輪軸的兩端分別連接第一齒輪和第一凹輪，在第二齒輪軸的兩端分別連接第二齒輪和第二凹輪，在第三齒輪軸的兩端分別連接第三齒輪和第一凸輪，在第四齒輪軸的兩端分別連接第四齒輪和第二凸輪；第一凹輪的凹部與第一凸輪的凸部配合，第二凹輪的凹部與第二凸輪的凸部緊密配合，第一凹輪作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第一凸輪作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，第二凹輪作主動(dòng)運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)第二凸輪作從動(dòng)的運(yùn)動(dòng)；所述周向旋轉(zhuǎn)部件含有上固定座、空心齒輪軸、導(dǎo)電滑環(huán)、空心軸、下固定座、第二電機(jī)、第二電機(jī)支座、第二主傳動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)齒輪、外罩上固定板、外罩下固定板、外罩移動(dòng)上蓋、外罩固定下蓋、蓋卡、導(dǎo)管和力矩傳感器，其中旋轉(zhuǎn)齒輪固定在外罩上固定板上，第二電機(jī)通過第二電機(jī)支座固定在底板，由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二主動(dòng)齒輪固定在底板上，第二主傳動(dòng)齒輪與旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合；空心齒輪軸與外罩上固定板相連，空心軸與外罩下固定板相連；蓋卡與外罩移動(dòng)上蓋卡合連接，外罩固定下蓋固定不動(dòng)；上固定座、下固定座與底板相連，導(dǎo)管位于第一凹輪和第一凸輪以及第二凹輪和第二凸輪的表面中間位置且夾持導(dǎo)管；其特征在于力矩傳感器通過力矩傳感器支架板固定于底板上，力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪連接在力矩傳感器軸的兩端，將動(dòng)力傳遞到力矩傳感器輸出端齒輪；力矩傳感器用于檢測力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪兩側(cè)受力不同所產(chǎn)生扭矩信號(hào)用于反饋控制；導(dǎo)電滑環(huán)固定在外罩下固定板上。
2.如權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彈性 調(diào)整機(jī)構(gòu)是使用兩個(gè)相同的彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)，兩個(gè)相同的彈性調(diào)整機(jī)構(gòu)分別位于底板與第一 凸輪及第二凸輪相連的上端，用于調(diào)整第一凹輪、第二凹輪、第一凸輪、第二凸輪之間的間 隙，改變第一凹輪、第二凹輪、第一凸輪、第二凸輪之間的摩擦力大小，用于配合使用不同型 號(hào)的導(dǎo)管。
3.如權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)管 在送進(jìn)過程中接觸到血管內(nèi)壁，受到血管內(nèi)壁阻力時(shí)，導(dǎo)管與第一凹輪和第一凸輪以及第 二凹輪和第二凸輪與導(dǎo)管之間的摩擦力相應(yīng)的增大，分別與第一凹輪、第二凹輪、第一凸 輪、第二凸輪相連的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中也將受到阻力 作用；第一主傳動(dòng)齒輪將所述阻力傳遞到與其相嚙合的力矩傳感器輸出端齒輪上，使得力 矩傳感器兩端的力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪受力不同產(chǎn)生扭矩信號(hào)， 所述扭矩信號(hào)用于控制送管機(jī)構(gòu)的控制裝置的電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與操作方向相反的力矩，使操 作手能夠感覺到導(dǎo)管受到阻礙，從而操作手可停止導(dǎo)管介入操作或改變導(dǎo)管前進(jìn)的方向。
全文摘要
本發(fā)明是一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的送管機(jī)構(gòu)，包括軸向進(jìn)給部件和周向旋轉(zhuǎn)部件，所述周向旋轉(zhuǎn)部件的力矩傳感器通過所述軸向進(jìn)給部件的力矩傳感器支架板固定于底板上，軸向進(jìn)給部件的力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪連接在力矩傳感器軸的兩端，將動(dòng)力傳遞到力矩傳感器輸出端齒輪；力矩傳感器用于檢測力矩傳感器輸入端齒輪和力矩傳感器輸出端齒輪兩側(cè)受力不同所產(chǎn)生扭矩信號(hào)用于反饋控制；本發(fā)明中使用導(dǎo)電滑環(huán)固定在外罩下固定板上，有效地避免在整體旋轉(zhuǎn)過程中纏線問題。本發(fā)明使用彈簧調(diào)整機(jī)構(gòu)可以改變凸凹論之間的間隙適用于不同型號(hào)的導(dǎo)管。
文檔編號(hào)A61B19/00GK101933837SQ20101022115
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者侯增廣, 吉程, 方唯一, 曲新凱, 曾達(dá)幸, 楊雪, 王洪波, 程龍, 胡國清, 胡正偉, 謝曉亮, 譚民, 鄭曉倩, 齊政彥 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所