[发明专利]一种微细丝管精密介入操作的机器人机械系统

说明书

本发明提供了一种微细丝管精密介入操作的机器人机械系统，包括主端装置和执行机构，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。本发明能平稳精准的实现导管、导丝或工作导管(球囊支架)的进退和旋转运动，可同时满足导管、导丝和工作导管的配合运动，且三者之间的运动相互独立，增加力反馈功能，增大手术的成功率，使得医生能实时感受到手术室中导管导丝受到的阻力。

技术领域

本发明涉及医疗设备，具体地，涉及一种手术机器人，更进一步地，是一种微细丝管精密介入操作的机器人机械系统。

背景技术

丝管，特别是微细的导丝、导管是医疗或精密工程领域常用的操作对象。在医疗领域，通过操作微细的丝管的旋转和平移运动，可以控制其沿着病人的血管运动，到达指定的器官，从而完成相应的治疗任务。例如针对心血管疾病，导丝导管的应用就非常普遍。

心血管疾病主要包括冠心病、心梗、血管病变、心律失常以及先天性心脏病等，治疗方式主要包括药物缓解以及介入手术等。介入手术指的是在避免大面积开刀的情况下，在皮肤或者血管上切开一个直径为几个毫米，通过介入导管的微通道，在医疗影像设备(例如血管造影机、CT机等)的引导下推进导管、导丝、支架等对病灶进行局部治疗，达到溶解血管血栓、扩张狭窄血管的目的。

由于在手术过程中需不断借助X线造影等手段实时观测导管导丝位置，医生需穿着防辐射的保护衣，但仍无法保护医生的头部和手部等位置受到辐射；沉重的保护衣会加大医生的身体负担，医生的疲劳和人手操作的不稳定等因素会影响手术的质量，因此引入介入手术机器人已经迫在眉睫。

经检索，申请号为201210510169.2、201410206956.7、201110009371.2和201610119761.8的中国发明专利，分别涉及四种机器人。这些机器人主要应用于血管介入手术操作，但具有主端直线位移不连续，从端驱动导管向前运动的电机处于旋转位置，不利于走线，主从端均没有力反馈的缺点。导管向前运动用丝杠滑台实现，行程有限或不具备连续向前的能力。并且结构较复杂，导管前进采用丝杠滑台，行程有限或前进不连续，无扭矩反馈。

发明内容

针对上述的不足之处，本发明面向手术过程的具体使用，研制了能适应更多手术需求的主从介入手术微细丝管精密介入操作的机器人机械系统，并拥有导管轴向的力觉反馈，使手术过程更加直观和安全。

根据本发明的第一目的，提供一种微细丝管精密介入操作的机器人的主端装置，所述主端装置包括：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。

优选地，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。

优选地，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。