[发明专利]一种预弯型人工耳蜗电极自动植入机器人平台

说明书

技术领域

本发明属于医疗机器人领域，尤其是涉及一种预弯型人工耳蜗电极自动植入机器人。

背景技术

人工耳蜗是一种电子设备，由体外语音处理器将声音转换为编码形式的电信号，通过直接刺激听觉神经来恢复听觉功能。它分为外部装置和植入体内装置两部分，其中植入装置包括电极系列和接收刺激装置完成把声音转换为电信号。它不同于助听器将外界信号充分放大后传入听力障碍患者的耳道中，通过中耳传入内耳听觉接收器，从而使听力障碍患者能够听到这种放大之后的声音。而人工耳蜗通过直接把植入体内装置植入到耳蜗内部，可以绕过受损的耳蜗内壁，直接刺激听觉神经，使患者重新获得听力，因此助听器适合于轻度至重度听力损伤患者而人工耳蜗适合于极重度的听力障碍患者。

在人工耳蜗电极植入前，需要选取最佳植入角度及路径，合理的机器人植入初始角度设置及路径规划是电极植入的前提条件。在植入过程中，需要判断预弯电极和导丝何时与人体耳蜗内壁接触，这需要对力具有敏锐的感知能力，当植入电极力过大时会造成人工耳蜗电极的损害同时也会损害患者的残余听力，这需要医生进行大量的专业培训以及具有丰富的临床实践经验才能进行人工耳蜗电极植入手术。而机器人对力具有敏锐的感知能力以及精确的定位特性，这使得人工耳蜗电极自动植入机器人的研究更具现实意义。

发明内容

本发明的目的在于设计一种预弯型人工耳蜗电极自动植入机器人平台，该机器平台可以实现空间中X、Y、Z轴方向的平移以及绕 X、Y、Z轴旋转，实现了人工耳蜗电极植入前机器人初始角度的设置，并能够满足预弯型人工耳蜗电极自动植入所需要的自由度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明的固定平台通过四套机构相同的支链结构与第一动平台连接，每个支链的主体结构为一个伸缩杆，伸缩杆一端与固定平台固定连接，另一端与第一动平台通过球副连接。第一动平台通过四套机构相同且对称的UPU型支链结构与第二动平台连接。每个支链的主体结构为一个伸缩杆，伸缩杆两端各连接一个万向节，以万向节的十字轴承为平面，均与第一动平台和第二动平台垂直连接。第二动平台内侧安装有人工耳蜗电极植入夹具装置，夹具上装有预弯电极和导丝。

所述的夹具装置具有一个独立平移的自由度，导丝的轴心过动平台的中心点垂直向外延伸。

本发明具有的有益效果是：

本发明设计的一种预弯型人工耳蜗电极自动植入机器人平台实现了人工耳蜗电极植入前机器人初始角度的设置，并能够满足预弯型人工耳蜗电极自动植入所需要的自由度。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是图1所示机构中的夹具示意图。

图1及图2中：第一动平台1、第二动平台2、球副3、伸缩杆4、固定平台5、万向节6、伸缩杆7、万向节8、夹具9、螺母10、导丝 11、螺母12、电极13。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1及图2所示，本发明定平台5与四个结构相同的伸缩杆4 一端固定连接，伸缩杆4另一端与第一动平台1通过球副3连接，且呈矩形分布在第一动平台1的同一圆周上。四套机构相同且对称的 UPU型支链结构的中间伸缩杆7一端以万向节6的十字轴承为平面，与第一动平台1垂直连接，且呈矩形分布在第一动平台1的同一圆周上。伸缩杆7另一端以万向节8的十字轴承为平面，与第二动平台2 垂直连接，且呈正方形分布在第二动平台2的同一圆周上。夹具9垂直连接在第二动平台2的内侧上，导丝11通过第二动平台2的中心点垂直向外。螺母10用于固定导丝11，螺母12用于固定电极13。

第一动平台1和第二动平台2通过四套机构相同且对称的UPU 型支链结构形成的第一并联机构根据改进Glübler-Kutzbach公式计算其自由度为：

进一步分析可得，该机构实现了在空间中的X、Y、Z轴方向的平移以及绕Z轴旋转。

第一动平台1与定平台5通过四套机构相同的SP型支链结构形成的第二并联机构可在空间形成绕X、Y轴转动以及沿Z轴的移动三个自由度。

第二并联机构除了具有支撑第一并联机构的作用外，同时还弥补了第一并联机构所缺失的绕X、Y轴旋转的自由度，使整个机构更加灵活。

第一动平台1与四个伸缩杆4的连接也可以通过万向节进行连接。

第二动平台2的内侧安装有夹具9，夹具9具有一个平移自由度，垂直安装在第二动平台2内侧。同时夹具的导丝11轴线过第二动平台2的中心点且垂直于第二动平台2向外延伸。

所述的伸缩杆4、7可以是电动缸，也可以是直线电机或液压缸，其中伸缩杆4也可以是气缸。