懸臂式前列腺活檢機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計的懸臂式前列腺活檢機器人由一個移動副和兩個轉(zhuǎn)動副構(gòu)成，大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形連桿通過三角形連接件構(gòu)成的兩個串聯(lián)的平行四邊形機構(gòu)，以保證活檢針平臺始終處于水平狀態(tài)。移動副的長度方向與兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機械臂所在的平面垂直。回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機安裝在基座上，基座安裝在移動副的移動滑塊上?；剞D(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的軸線與大臂的回轉(zhuǎn)軸線重合。通過小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構(gòu)成一個平行四邊形，這個平行四邊形機構(gòu)將小臂驅(qū)動電機的動力及運動傳遞給小臂以實現(xiàn)對小臂的驅(qū)動。這種布局將小臂關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的質(zhì)量轉(zhuǎn)移到基座上，降低了懸臂的質(zhì)量，減小了繞大臂驅(qū)動關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量提高了機器人的響應(yīng)快速性和負(fù)載自重比。
【專利說明】懸臂式前列腺活檢機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于微創(chuàng)醫(yī)療的懸臂式前列腺活檢機器人，該機器人由一個移動副和兩個轉(zhuǎn)動副構(gòu)成，利用平行四邊形機構(gòu)保證機器人活檢針平臺在工作中始終處于水平狀態(tài)，以減少用于活檢針姿態(tài)調(diào)整的自由度。屬于微創(chuàng)醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機電技術(shù)和影像技術(shù)的發(fā)展，微創(chuàng)手術(shù)機器人進入了人們的視野。它能夠克服傳統(tǒng)微創(chuàng)技術(shù)中操作者眼手運動不協(xié)調(diào)、易抖動、學(xué)習(xí)曲線長等缺點。機器人對采集到的二維醫(yī)學(xué)圖像進行三維重建，從而使病灶靶點的識別更加準(zhǔn)確。同時利用空間定位技術(shù)實現(xiàn)執(zhí)行端位置的精確控制，其定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高、運動靈巧、可長時間連續(xù)工作，因此機器人技術(shù)的引入可大大提高介入手術(shù)的安全性和治療效果。而且機器人已經(jīng)在很多醫(yī)療領(lǐng)域得到了應(yīng)用，也驗證了機器人在一些醫(yī)療領(lǐng)域的作用和優(yōu)越性。
[0003]機器人在前列腺穿刺活檢中的應(yīng)用受到了人體機構(gòu)的限制，活檢過程在患者兩腿間進行，限制了機器人的工作空間，對機器人的結(jié)構(gòu)及工作路徑提出了要求。為解決前列腺穿刺活檢過程中人體空間結(jié)構(gòu)對機器人運動空間的限制，使機器人的工作空間及末端運動方式能很好的適應(yīng)前列腺穿刺活檢的需求。實現(xiàn)在前列腺穿刺活檢中，將微創(chuàng)醫(yī)療的創(chuàng)傷小、病人痛苦輕、康復(fù)時間短、手術(shù)費用低的優(yōu)點與機器人的高精度、耐疲勞、抗感染等優(yōu)點的結(jié)合，在提高活檢精度和可靠性的同時降低醫(yī)生勞動強度和術(shù)中對醫(yī)生經(jīng)驗的依賴程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明設(shè)計的懸臂式前列腺活檢機器人由一個移動副和兩個轉(zhuǎn)動副構(gòu)成，移動副的長度方向與兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機械臂所在的平面垂直?；剞D(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機全部安裝在基座上，基座安裝在移動副的移動滑塊上?；剞D(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的軸線與大臂的回轉(zhuǎn)軸線重合。通過小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構(gòu)成一個平行四邊形，這個平行四邊形機構(gòu)將小臂驅(qū)動電機的動力及運動傳遞給小臂以實現(xiàn)對小臂的驅(qū)動。這種布局將小臂關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的質(zhì)量轉(zhuǎn)移到基座上，降低了懸臂的質(zhì)量，減小了繞大臂驅(qū)動關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動慣量提高了機器人的響應(yīng)快速性和負(fù)載自重比。為了實現(xiàn)在活檢過程中活檢針軸線始終水平，大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形機構(gòu)連桿通過三角形連接件構(gòu)成的兩個串聯(lián)的平行四邊形機構(gòu)，以保證活檢針平臺始終處于水平狀態(tài)。兩個平行四邊形機構(gòu)中一組的一條邊與機座連接，另一組的一條邊與活檢針平臺連接，兩組平行四邊形連接的公共軸軸線與大、小臂的連接關(guān)節(jié)軸線重合。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:懸臂式前列腺活檢機器人對病灶點定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高、運動靈巧、可長時間連續(xù)工作，因此機器人技術(shù)的引入可大大提高介入手術(shù)的安全性和治療效果。
[0006]四、【專利附圖】

【附圖說明】下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0007]圖1是懸臂式前列腺活檢機器人主視圖 圖2是懸臂式前列腺活檢機器人左視圖 圖3是懸臂式前列腺活檢機器人俯視圖 圖4是懸臂式前列腺活檢機器人等軸側(cè)視圖 五、【具體實施方式】
懸臂式前列腺活檢機器人的工作過程為:首先獲取目標(biāo)靶點在機器人坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。其次對目標(biāo)靶點進行面定位，即通過移動副將靶點定位到大臂和小臂軸線所在的平面內(nèi)。然后對靶點進行線定位，即通過大、小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的位置調(diào)整將靶點定位到活檢針的軸線上。最后水平直線穿 刺，通過大、小臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的聯(lián)動完成活檢針刺中靶點過程。
【權(quán)利要求】
1.一種懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是在于，其組成由一個移動副和兩個轉(zhuǎn)動副構(gòu)成，末端活檢針平臺在工作中始終處于水平狀態(tài)，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機安裝在基座上；基座安裝在移動副的移動滑塊上；回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的軸線與大臂的回轉(zhuǎn)軸線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是:大臂、小臂、活檢針平臺、基座、平行四邊形連接桿通過三角形連接件構(gòu)成兩個串聯(lián)的平行四邊形機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂式前列腺活檢機器人，其特征是:小臂、大臂、小臂曲柄、小臂連桿構(gòu)成一個平行四邊形。
【文檔編號】A61B10/02GK103919577SQ201410145000
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月13日
【發(fā)明者】張永德, 梁藝, 姜金剛, 王曉飛 申請人:哈爾濱理工大學(xué)