[发明专利]一种穿刺手术医疗机器人

说明书

本申请提供了一种穿刺手术医疗机器人，实施例包括机器人主体、3‑PRR串并联混合机械臂和末端执行器。机器人主体，用于为提供支撑刚度和穿刺点定位的控制驱动。3‑PRR串并联混合机械臂与机器人主体驱动连接，用于穿刺点空间内的空间定位；末端执行器，与3‑PRR串并联混合机械臂驱动连接，用于进针点在空间中的角度调整。应用本发明的技术方案，可以改善串联机器人和关节式机器人刚度不足的问题，实现穿刺点定位和调姿的解耦，降低控制难度。同时新型的穿刺手术机器人的末端执行器工作平台在运动过程中为平动，降低了手术过程中防碰撞路径规划的设计难度。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种穿刺手术机器人。

背景技术

穿刺手术机器人作为医疗手术机器人，在微创手术，放射性粒子植入手术，穿刺活检，血管介入，疼痛科微创介入手术等领域具有广泛的应用前景。

现有的穿刺手术机器人往往采用简单的串联或者关节式机械臂，由此带来一些无法避免的问题，在工作点位置调整的过程中，如需要末端执行机构实现平动时，常见通用的串联机械手往往刚度不足或者需要的自由度增加。

但是，串联式或关节式手术机器人存在一些问题，单臂式的串联机械臂针对胸腹腔的穿刺手术，由于其安装在手术台一侧，导致其工作空间与需求工作空间重合度较低，即为了实现更大有效的工作空间的话，需要其设计更大的尺寸。而龙门式或回转式的串联机器人，虽然工作空间与需求的工作空间重合度较高，但是其尺寸相比单臂式的穿刺手术机器人更大，而且在一定程度上会导致实施手术的医生操作范围收到较大的限制。对手术室条件的要求也更加苛刻。且工作空间依旧有浪费的情况。同时串联式机器人的稳定性，整体刚度也较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种穿刺手术医疗机器人，以解决穿刺手术机器人尺寸臃肿、工作空间利用率低、专用性差、刚度不足，以及定位流程和控制复杂等技术问题。

本申请实施方式中，机器人主体包括：机架，固定安装，其基本结构形式为两组互相垂直的矩形框架；直线导轨，设置在所述机架上，按照两组垂直相交于同一平面内并于第三组互相垂直的形式布置；驱动电机，与所述直线导轨驱动连接。

本申请实施方式中，3-PRR串并联混合机械臂包括：直线滑块，与所述直线导轨驱动连接，其上设置有旋转铰副；RR机构，由两个旋转副组合而成，与所述直线滑块和末端执行器通过旋转铰副驱动连接。

本申请实施方式中，末端执行器包括：末端执行器工作平台，其上设置有三组互相轴线互相垂直的旋转铰副，与3-PRR串并联混合机械臂驱动连接，同时末端执行器工作平台上设置有与R1弧形连杆 驱动连接的旋转铰副；平面R关节电机，与所述末端执行器工作平台驱动连接，用于驱动R1弧形连杆 旋转运动；R1弧形连杆 ，与所述末端执行器工作平台和平面R关节电机通过旋转铰副驱动连接；R2弧形连杆 ，与所述R1弧形连杆 和空间R关节电机通过旋转铰副驱动连接；空间R关节电机，与所述R2弧形连杆 驱动连接，用于驱动R2弧形连杆 旋转运动；进针导向架，设置在R2弧形连杆 上，用于穿刺手术针的导向；穿刺手术针。

本申请实施方式中，根据手术设定的进针角度，所述穿刺手术医疗机器人的R1弧形连杆 ，通过计算机控制器的控制，在平面R关节电机的驱动下，运动至预定姿态。

本申请实施方式中，根据手术设定的进针角度，所述穿刺手术医疗机器人的R2弧形连杆 ，通过计算机控制器的控制，在平面R关节电机的驱动下，运动至预定姿态。

在一个实施方式中，所述RR机构的并联形式还可以是：采用N组RR机构在空间中交错布置，N≥3。