[发明专利]一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人

权利要求书

1.一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人，其特征在于，包括：位姿调整机构，支撑架机构；所述的位姿调整机构由姿态调整模块、探头调整模块、末端执行器组成；所述支撑架机构由平台、升降模块、移动模块组成；所述位姿调整机构与所述支撑架机构通过螺钉连接；

所述的姿态调整模块包括：圆环导向零件、第一云台电机、第二云台电机、摩擦轮、链接板、第一转动板、第二转动板、转动臂、第一转向固定台、第二转向固定台、转向零件、转动销、第三云台电机、沉头带榫螺栓；所述探头调整模块包括：超声探头、探头旋转圆环、第一螺杆、第一轴承、第一电机；所述末端执行器包括：穿刺针、夹具、第一步进电机、电机固定板、滑动螺母、联轴器、丝杆、第三轴承、轴承座、底板；

所述圆环导向零件与所述链接板通过所述沉头带榫螺栓连接，所述链接板与所述第一转动板连接，所述第一转动板与所述第二转动板通过所述转动销连接，所述第二转动板与所述转动臂通过所述转动销连接，所述第二云台电机驱动所述第二转动板，所述转动臂与所述第一转向固定台连接，所述第三云台电机驱动所述转动臂，所述转向零件与所述第一转向固定台通过轴端相连接，所述转向零件与所述第二转向固定台通过轴端相连接；

所述第一轴承与所述第一螺杆同轴配合，所述第一电机固定在所述超声探头侧边，所述探头旋转圆环与所述第一螺杆相配合，所述穿刺针通过所述夹具夹持固定，所述夹具与所述滑动螺母相连接，所述滑动螺母与所述轴承座相连接，两者与所述底板通过两者的底部滑块与所述底板上的滑轨相配合，所述电机固定板固定在所述底板侧边，所述第一步进电机固定在所述电机固定板上，所述第一步进电机通过所述联轴器与所述丝杆相连接，所述第三轴承与所述丝杆同轴配合，所述第三轴承固定在所述轴承座上；

所述升降模块包括：动平台、静平台、第二轴承、第二螺杆、螺套、第二电机；所述移动模块包括：感应器、电机座、第二步进电机、滑动方螺母、第一滑块、第二滑块、滑座、第三步进电机；所述移动模块与所述升降模块通过所述平台连接；

所述动平台与所述静平台通过所述第二螺杆与所述螺套实现升降运动，所述第二电机安装于所述静平台下方，所述静平台与所述第二螺杆通过所述第二轴承配合，所述移动模块由两组滚珠丝杆滑动模组通过所述第一滑块和第二滑块连接；

所述末端执行器安装于所述超声探头平面上，所述探头旋转圆环与所述摩擦轮相配合，所述摩擦轮与所述第一云台电机同轴配合，所述探头旋转圆环与所述圆环导向零件配合连接。

2.根据权利要求1所述一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人，其特征在于，所述末端执行器安装于所述探头调整模块平台上，与所述超声探头轴向平行，所述末端执行器实现所述穿刺针轴向移动，通过所述第一步进电机驱动所述丝杆螺母，进而带动装有所述穿刺针夹具的滑块移动，所述探头调整模块实现所述超声探头轴向移动和轴向转动，通过所述摩擦轮与所述第一云台电机驱动所述探头旋转圆环进而实现轴向转动，通过所述第一电机驱动第一螺杆进而实现轴向移动。

3.根据权利要求1所述一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人，其特征在于，所述姿态调整模块采用多关节耦合的算法控制远程中心运动RCM点，所述第一转动板与第二转动板之间通过转动约束，构成一个连杆机构，所述第二云台电机与第三云台电机驱动来改变所述第一转动板与第二转动板之间的角度，进而实现RCM点的虚拟固定。

4.根据权利要求1所述一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人，其特征在于，所述支撑架机构中的所述移动模块是将两个滚珠丝杆滑动模组正交放置，利用所述第二步进电机与第三步进电机驱动，使其实现X、Y轴两个方向的移动。所述的升降模块采用丝杆螺母的配合来实现所述升降模块Z轴方向的移动。

5.根据权利要求1所述一种超声图像导航的前列腺穿刺手术机器人，其特征在于，所述位姿调整机构与所述支撑架机构间相互独立，运动互不干涉。