[发明专利]一种经阴道宫腔镜手术机器人及其控制系统

权利要求书

1.一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：包括：

手术医生的指尖压力获取模块：用于提取手术医生的操作力度；

经阴道宫腔镜手术机器人操作力获取模块：用于在宫腔内，机器人的末端的手术器械在宫腔内获取到的力；

图像获取模块：用于通过光源系统利用宫腔镜在宫腔内获得宫腔组织的实时动态图像；

B超定位模块：用于通过B超系统，在体外实时定位并引导宫腔内手术器械的操作；

手术器械控制模块：用于通过手术医生操作时的操作力和操作速度定位终端手术器械的操作力和操作速度，并将手术医生的操作力和操作速度转化为控制信号指令；

手术器械模块：用于组合宫腔镜常用手术器械并在手术过程中配合医生的操作力完成相应的手术动作。

2.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述机器人操作力获取模块包括：根据所述末端手术器械实际运动参数、所述目标运动参数以及预设宫腔组织力反馈系数生成力反馈信息，根据所述力反馈信息对所述机器人进行调节，直到所述实际运动参数与所述目标运动参数相同，以得到对应的机器人操作力。

3.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述手术器械控制模块包括：其根据所述操作者操作力和所述机器人操作力得到机器人末端在笛卡尔空间中的期望运动速度，公式为：

其中，Fh为操作者操作力，Fb为机器人操作力，KV 为机器人的末端手术器械在笛卡尔空间中力和速度的比例变换系数，Xdes是机器人的末端手术器械在笛卡尔空间中的期望速度。

4.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述图像获取模块，为光源系统，通过集成在模锻手术器械内的宫腔镜在宫腔内获得宫腔组织的实时动态图像，并通过显示器显示出来；该系统与B超定位模块组合在机器人的主机箱内。

5.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述B超定位模块，用于手术过程中的体外定位，通过B超图像，在体外实时定位病灶并引导宫腔内手术器械的操作，其次也能防止器械穿孔和不必要的组织损伤；该B超定位模块分为探头、垂臂、横臂、支撑臂，所述垂臂和探头为贴合在病人腹部的器械，垂臂长度为150mm，可伸长范围为0-350mm，所述横臂为连接垂臂和支撑臂的横杆，长度为300mm，可伸长范围为0-500mm，所述支撑臂为支撑垂臂和横臂的支撑杆，通过电机连接在主机箱上，该支撑臂长为500mm，可在垂直向上方向上±600范围内摆动；

所述横臂的伸缩调节装置，导轨与调节齿条固定在横臂上，调节齿轮固定在伸缩杆上，调节齿轮与调节齿条啮合，通过控制调节齿轮的旋转实现横臂中伸缩杆之间相对长度的调节；另外支撑臂与垂臂中的伸缩调节装置与横臂的伸缩调节装置一样，

所述B超定位模块中主机箱与支撑臂通过支撑臂旋转电机连接，用于控制支撑臂与主机箱角度调节；支撑臂与主机箱通过支撑臂-主机箱连接电机连接，用于控制支撑臂角度调节，支撑臂与横臂通过横臂-支撑臂连接电机连接，用于调节横臂与支撑臂之间的相对角度调节；横臂与垂臂通过支撑臂-垂臂连接电机连接，用于调节横臂与垂臂之间的相对角度调节；垂臂与探头之间通过垂臂-探头连接电机连接，用于连接垂臂与探头之间的相对角度调节；探头上方设置有探头旋转电机，用于控制探头3旋转角度。

6.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述手术器械控制模块，集成了医生操作台、B超显示器、宫腔内显示器，用于通过手术医生操作时的操作力和操作速度定位终端手术器械的操作力和操作速度，并将手术医生的操作力和操作速度转化为控制信号指令；控制系统内集成功能有B超探头控制功能，光源控制功能，手术器械控制功能，冲吸器控制功能。

7.根据权利要求1所述的一种经阴道宫腔镜手术机器人的控制系统，其特征在于：所述手术器械模块，用于组合宫腔镜常用手术器械并在手术过程中配合医生的操作力完成相应的手术动作，所述手术器械模块为手术剪刀、手术镊子、冲洗器、电切环，集成在器械臂空腔内。