一种微创血管介入机器人的主端操作装置的制作方法

本技术属于手术机器人领域，具体地说是一种微创血管介入机器人的主端操作装置。

背景技术：

1、心血管疾病因其发病率高、致死率高等特点，被称为中老年人健康的第一杀手。介入手术因其具有创口小、并发症少、恢复快等特点被广泛用于心血管疾病的治疗。但长期的介入手术会严重损害医生的身体健康，使其易患脊椎损伤、乳腺癌和脑瘤等职业病。

2、为了减轻医生的手术负担，血管介入机器人应运而生。它采用主从控制模式，主要由三部分组成：主端操作装置、从端执行器和控制系统。其中，常见的主端操作装置包括力反馈主手、操作台和人机交互功能按钮等。血管介入机器人能使医生在免受辐射环境影响的同时，提高手术的准确性和安全性。

3、目前，血管介入机器人使用的力反馈主手多为商用的多自由度手柄，如omega系列手柄、delta系列手柄等。它们连接通信便利，能够在使用过程中提供一定的力反馈。但商用手柄并未根据血管介入手术的操作特点进行设计，导致机器人与人工的操作方式差异较大，易出现误操作，影响手术的安全性。力反馈主手需要能够完成轴向移动和径向旋转的运动要求，并能根据手术需求提供力反馈，满足手术的基本需求。

4、因此，需要一种具有能够保证操作还原度，利于医生发挥手术经验并实现精细操作的力反馈主手的微创血管介入机器人的主端操作装置。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种微创血管介入机器人的主端操作装置。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种微创血管介入机器人的主端操作装置，包括操纵器、操作台及用于实时显示手术造影画面和机器人系统状态的显示屏a，所述操纵器放置于所述操作台上，所述操纵器包括操纵器壳体及设置于操纵器壳体中的操纵器主体面板，所述操纵器主体面板上设有两组力反馈主手；

4、每组所述力反馈主手均包括位置控制机构、基板及力反馈机构，所述基板安装于所述操纵器主体面板上；

5、所述位置控制机构包括操作套筒组件、轴向移动组件、径向旋转组件和细长杆，所述基板上设有两个细长杆支架，所述细长杆分别与两个所述细长杆支架转动连接，所述轴向移动组件包括导轨及滑块，所述导轨安装于所述基板上，所述导轨的长度方向平行于所述细长杆的长度方向，所述滑块与所述导轨滑动连接，所述操作套筒组件包括操作套筒、夹紧套筒支架及夹紧套筒，所述操作套筒及夹紧套筒分别套设于所述细长杆外侧，所述夹紧套筒通过夹紧力将操作套筒和细长杆固定，所述操作套筒的一端与所述夹紧套筒连接，所述操作套筒的另一端与所述夹紧套筒支架转动连接，所述操作套筒的外周面上均匀设有若干个薄膜压力传感器；

6、所述力反馈机构包括用于对所述操作套筒组件反馈轴向力的轴向力反馈机构及用于对所述操作套筒组件和细长杆反馈径向扭矩的径向扭矩反馈机构，所述轴向力反馈机构分别与所述滑块及夹紧套筒支架连接，所述径向扭矩反馈机构的输出端通过所述径向旋转组件与所述细长杆连接。

7、所述轴向力反馈机构包括反馈力动力组件和反馈力检测组件；

8、所述反馈力动力组件包括电机a、钢丝绳及若干个绕绳轮，所述电机a安装于所述基板上，其中一个所述绕绳轮安装于所述电机a的驱动端上，除安装于所述电机a的驱动端上的绕绳轮以外的各绕绳轮分别安装于所述基板上，所述钢丝绳依次绕过各所述绕绳轮，所述钢丝绳的一部分经过所述细长杆及所述导轨之间，经过所述细长杆及所述导轨之间的该部分钢丝绳的长度方向与所述导轨的长度方向互相平行；

9、所述反馈力检测组件包括单轴力传感器、夹紧盒及中间连接板，所述中间连接板与所述夹紧套筒支架连接，所述单轴力传感器的外壳与所述中间连接板连接，所述夹紧盒与经过所述细长杆及所述导轨之间的该部分钢丝绳相连接，所述夹紧盒与所述滑块相连接，所述夹紧盒上延伸出单轴力传感器连接部，所述单轴力传感器连接部与所述单轴力传感器的检测端连接，所述单轴力传感器的检测端的轴向中心线平行于所述细长杆的长度方向。

10、经过所述细长杆及所述导轨之间的该部分钢丝绳通过空心螺钉与所述夹紧盒连接。

11、所述基板上设有用于确定反馈力检测组件在沿所述导轨移动时是否处于初始位置的光电开关。

12、所述径向扭矩反馈机构包括反馈扭矩动力组件和扭矩传感器，所述反馈扭矩动力组件包括电机b和联轴器，所述扭矩传感器及电机b分别安装于所述基板上，所述电机b的驱动端通过所述联轴器与所述扭矩传感器的输入端连接，所述扭矩传感器的输出端作为所述径向扭矩反馈机构的输出端通过所述径向旋转组件与所述细长杆连接。

13、所述径向旋转组件包括同步带及两个同步带轮，其中一个所述同步带轮与所述扭矩传感器的输出端连接，另一个所述同步带轮安装于所述细长杆上，两个所述同步带轮通过所述同步带连接，所述基板上还安装有若干个用于张紧所述同步带的惰轮。

14、所述夹紧套筒支架内侧设有与所述操作套筒转动连接的滚珠轴承，所述夹紧套筒支架上还安装导电滑环，所述导电滑环与各所述薄膜压力传感器连接。

15、所述操作套筒的外周面上还设有包覆住各所述薄膜压力传感器的硅胶套。

16、所述夹紧套筒的内侧设有若干组用于夹紧所述细长杆的夹紧轮。

17、所述操纵器主体面板通过升降组件与所述操纵器壳体的内腔底面连接，所述升降组件包括升降底板、若干个电缸及若干组配合设置的电动推杆、推块、支撑杆及弹簧，各所述电缸的底端分别安装于所述操纵器壳体的内腔底面，各所述电缸的顶端分别与所述升降底板连接，所述升降底板上开设有若干个互相平行的滑槽，每个所述滑槽分别对应一组配合设置的电动推杆、推块、支撑杆及弹簧，每组的所述电动推杆的一端及弹簧的一端分别安装于对应的所述滑槽中，每组的所述推块放置于对应的所述滑槽中、并分别与同组的所述电动推杆的另一端及弹簧的另一端连接，每组的所述支撑杆的一端分别与同组的所述推块铰接，所述操纵器主体面板的底面中部分别与各组的所述支撑杆的另一端铰接，所述操纵器主体面板的一端与所述升降底板铰接。

18、本实用新型的优点与积极效果为：

19、本实用新型设计的力反馈主手具有轴向力反馈机构和径向扭矩反馈机构，能够给医生提供较精准的反馈力和反馈扭矩，提高医生操作过程的顺畅性、增强医生对力反馈的感知能力，能够更可靠地还原医生手术的操作手感和操作习惯，有助于医生快速上手、发挥临床操作经验，确保微创血管介入手术中安全顺利使用。

技术特征：

1.一种微创血管介入机器人的主端操作装置，包括操纵器(41)、操作台(42)及用于实时显示手术造影画面和机器人系统状态的显示屏a(43)，所述操纵器(41)放置于所述操作台(42)上，其特征在于：所述操纵器(41)包括操纵器壳体(414)及设置于操纵器壳体(414)中的操纵器主体面板(412)，所述操纵器主体面板(412)上设有两组力反馈主手；

2.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述轴向力反馈机构(31)包括反馈力动力组件(311)和反馈力检测组件(312)；

3.根据权利要求2所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：经过所述细长杆(14)及所述导轨(122)之间的该部分钢丝绳(3113)通过空心螺钉(3123)与所述夹紧盒(3122)连接。

4.根据权利要求2所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述基板(2)上设有用于确定反馈力检测组件(312)在沿所述导轨(122)移动时是否处于初始位置的光电开关(123)。

5.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述径向扭矩反馈机构(32)包括反馈扭矩动力组件(321)和扭矩传感器(322)，所述反馈扭矩动力组件(321)包括电机b(3211)和联轴器(3212)，所述扭矩传感器(322)及电机b(3211)分别安装于所述基板(2)上，所述电机b(3211)的驱动端通过所述联轴器(3212)与所述扭矩传感器(322)的输入端连接，所述扭矩传感器(322)的输出端作为所述径向扭矩反馈机构(32)的输出端通过所述径向旋转组件(13)与所述细长杆(14)连接。

6.根据权利要求5所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述径向旋转组件(13)包括同步带(131)及两个同步带轮(132)，其中一个所述同步带轮(132)与所述扭矩传感器(322)的输出端连接，另一个所述同步带轮(132)安装于所述细长杆(14)上，两个所述同步带轮(132)通过所述同步带(131)连接，所述基板(2)上还安装有若干个用于张紧所述同步带(131)的惰轮(133)。

7.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述夹紧套筒支架(112)内侧设有与所述操作套筒(111)转动连接的滚珠轴承，所述夹紧套筒支架(112)上还安装导电滑环(114)，所述导电滑环(114)与各所述薄膜压力传感器(1111)连接。

8.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述操作套筒(111)的外周面上还设有包覆住各所述薄膜压力传感器(1111)的硅胶套。

9.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述夹紧套筒(113)的内侧设有若干组用于夹紧所述细长杆(14)的夹紧轮(1131)。

10.根据权利要求1所述的一种微创血管介入机器人的主端操作装置，其特征在于：所述操纵器主体面板(412)通过升降组件与所述操纵器壳体(414)的内腔底面连接，所述升降组件包括升降底板(4124)、若干个电缸(4123)及若干组配合设置的电动推杆(4122)、推块、支撑杆(4125)及弹簧(4121)，各所述电缸(4123)的底端分别安装于所述操纵器壳体(414)的内腔底面，各所述电缸(4123)的顶端分别与所述升降底板(4124)连接，所述升降底板(4124)上开设有若干个互相平行的滑槽，每个所述滑槽分别对应一组配合设置的电动推杆(4122)、推块、支撑杆(4125)及弹簧(4121)，每组的所述电动推杆(4122)的一端及弹簧(4121)的一端分别安装于对应的所述滑槽中，每组的所述推块放置于对应的所述滑槽中、并分别与同组的所述电动推杆(4122)的另一端及弹簧(4121)的另一端连接，每组的所述支撑杆(4125)的一端分别与同组的所述推块铰接，所述操纵器主体面板(412)的底面中部分别与各组的所述支撑杆(4125)的另一端铰接，所述操纵器主体面板(412)的一端与所述升降底板(4124)铰接。

技术总结本技术属于手术机器人领域，具体地说是一种微创血管介入机器人的主端操作装置，包括操纵器等，其中操纵器包括操纵器壳体及设置于操纵器壳体中的操纵器主体面板，操纵器主体面板上设有两组力反馈主手。每组力反馈主手均包括位置控制机构、基板及力反馈机构，力反馈机构包括轴向力反馈机构及径向扭矩反馈机构。本技术设计的力反馈主手具有轴向力反馈机构和径向扭矩反馈机构，能够给医生提供较精准的反馈力和反馈扭矩，提高医生操作过程的顺畅性、增强医生对力反馈的感知能力，能够更可靠地还原医生手术的操作手感和操作习惯，有助于医生快速上手、发挥临床操作经验，确保微创血管介入手术中安全顺利使用。技术研发人员：刘博,刘海龙受保护的技术使用者：沈阳术驰医疗科技有限公司技术研发日：20230914技术公布日：2024/8/5