[发明专利]一种微细丝管精密介入操作的机器人机械系统

权利要求书

1.一种微细丝管精密介入操作的机器人的主端装置，其特征在于：包括：轴向反馈电机、旋转反馈电机、传动绳、张紧部件、旋转部件、齿轮，其中：

所述轴向反馈电机的轴端设置第一绳轮，所述旋转反馈电机的轴端处设置第二绳轮，所述张紧部件位于所述第一绳轮、第二绳轮之间；

所述旋转部件的一端连接所述传动绳，所述旋转部件的另一端通过所述齿轮连接到所述旋转反馈电机的轴端；

所述传动绳的两端分别与所述旋转部件的两端连接，且：所述传动绳的一端从所述旋转部件的一端出发，依次经所述第一绳轮、所述张紧部件、所述第二绳轮后，穿过所述齿轮连接到所述旋转部件的另一端，形成一个封闭的传动路线；

拉动所述传动绳时，所述传动绳带动所述轴向反馈电机轴旋转；

转动所述旋转部件时，所述旋转部件通过所述齿轮带动所述旋转反馈电机旋转。

2.根据权利要求1所述的微细丝管精密介入操作的机器人的主端装置，其特征在于：所述轴向反馈电机设置有编码器，用于记录拉动所述传动绳的位移，从而计算出执行机构需驱动导管在轴向的位移。

3.根据权利要求1所述的微细丝管精密介入操作的机器人的主端装置，其特征在于：所述旋转反馈电机设置有编码器，用于记录旋转的角度，从而计算出执行机构需要驱动导管旋转的角度。

4.一种微细丝管精密介入操作的机器人的执行机构，其特征在于：包括：导管、导管驱动模块、导管末端安装模块、导丝和工作导管、导丝和工作导管驱动模块、直线模组、力传感器、滑块、直线模组驱动电机，其中：

所述力传感器的一端与所述导管驱动模块相连，所述力传感器的另一端和直线模组的前端相连，用于检测所述导管驱动模块轴向受到的外力，即血管对导管的轴向力；

所述直线模组上设置有滑块，所述导丝和工作导管驱动模块安装在所述直线模组的滑块上，所述直线模组的后端设置所述直线模组驱动电机，用于驱动所述滑块运动；所述直线模组用于调节所述导管驱动模块和所述导管末端安装模块之间的距离；

所述导管的前端穿过所述导管驱动模块，所述导管驱动模块能驱动所述导管进行轴向运动或旋转运动；

所述导管的后端穿过所述导管末端安装模块，所述导管末端安装模块能驱动所述导管末端旋转；

所述导管末端安装模块与导丝和工作导管驱动模块相连，所述导丝和工作导管穿过导丝和工作导管驱动模块，所述导丝和工作导管驱动模块用于驱动所述导丝实现轴向运动或旋转运动、驱动所述工作导管沿着所述导丝前后滑动。

5.根据权利要求4所述的微细丝管精密介入操作的机器人的执行机构，其特征在于：所述导管驱动模块内设有第一驱动电机和第二驱动电机，其中：第一驱动电机驱动导管进行轴向运动，第二驱动电机驱动导管进行旋转运动。

6.根据权利要求4所述的微细丝管精密介入操作的机器人的执行机构，其特征在于：所述导丝和工作导管驱动模块内设有第三～第五驱动电机，其中：第三驱动电机驱动所述导丝实现轴向运动，第四驱动电机驱动所述导丝实现旋转运动，第五驱动电机驱动所述工作导管沿着所述导丝前后滑动。

7.根据权利要求4所述的微细丝管精密介入操作的机器人的执行机构，其特征在于：在所述滑块底部安装磁铁，直线模组驱动电机侧安装磁性开关，两者配合用于标定直线模组的原点。

8.一种微细丝管精密介入操作的机器人机械系统，包括权利要求1-3任一项所述的主端装置和权利要求4-7任一项所述的执行机构，所述主端装置和执行机构采用主从控制的模式，实现导管导丝和工作导管的运动，其中：

所述执行机构通过力传感器检测导管的轴向力，通过所述主端装置的轴向反馈电机的电流控制模式输出相应大小的电流，从而在所述主端装置的绳轮上产生相应的阻碍力矩，拉动所述主端装置的传动绳时感受到导管受到的阻力。

9.根据权利要求8所述的微细丝管精密介入操作的机器人机械系统，其特征在于：所述主端装置通过远程控制所述执行机构。

10.根据权利要求8或9所述的微细丝管精密介入操作的机器人机械系统，其特征在于：所述机器人机械系统进一步包括定位机械臂，用于对所述执行机构进行辅助夹持定位，实现针对不同的病人和手术场景对执行机构位置和姿态进行调整。