[发明专利]一种基于反向丝杠的导管操纵装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于反向丝杠的导管操纵装置，属于机械操纵技术领域。

背景技术

传统的血管介入手术过程中，由于操纵对象比较小(人体血管的直径一般小于2mm)，而且手术工作时间很长，使得医生非常疲惫，可能会出现医生手的颤动、疲劳、肌肉神经的反馈，导致动作的不准确，加大了患者的痛苦，降低了手术的成功率。并且医生长期在X射线环境下操纵对身体伤害很大，专科医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操纵，现有手术法技巧性较强、风险性很高，这些缺点限制了血管介入手术的广泛应用。

近几年，利用机器人技术辅助医生完成血管介入手术，不仅具有稳定、精确的特点，而且还可以实现医生远程操纵手术过程，从而避免医生受到X射线辐射。

现有的导管操纵装置普遍存在以下缺点：

在实际手术过程中为了使导管达到病灶位置，常常需要导管和导丝的配合使用，通常需要更换导管或导丝，而现有的导管操纵装置需要医护人员手动将导管从导管操纵装置的一端穿至另外一端，操纵起来费时费力；另外，导管不仅与执行部件接触，还与驱动部件接触，加大了术前消毒和术后的清洗的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反向丝杠的导管操纵装置，能够实现对导管的轴向进给和周向旋转。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于反向丝杠的导管操纵装置，用于机器人的末端执行器，包括用于推拉导管和用于改变导管前进方向的双指推拉/捻旋部件以及用于控制夹紧和松开导管的双指开合部件；

所述双指开合部件，主要是控制主、从仿生指的开合动作，主、从仿生指是直接接触导管，并实现捻旋和推拉导管的部件；双指开合部件的张合由开合步进电机控制，电机直接带动一主动伞齿轮转动，主动伞齿轮与两个对称布置的从动伞齿轮相互啮合，故两个从动伞齿轮转动方向相反，而各从动伞齿轮分别与两个直齿轮固连，因此两直齿轮转动方向相反，直齿轮又分别和两个安装了主、从仿生指的齿轮盘相互啮合，进一步实现两齿轮盘以反向丝杠为中心轴相对同步反向旋转，最终实现主、从仿生指的开合动作。

所述双指推拉/捻旋部件在实现推拉导管时动力来自于直流伺服电机，直流伺服电机直接驱动主仿生指，省去传动机构、节省空间；需要推送导管向前运动时，电机正转，带动主仿生指顺时针旋转，主、从仿生指在摩擦力的作用下反向同步转动，从而推送导管向前运动；电机反转，主仿生指逆时针旋转，从而拉动导管后退。

所述双指推拉/捻旋部件在实现捻旋导管时动力来自于捻旋步进电机，通过带传动将动力传至于反向丝杠，两齿轮盘中间分别固定着左旋和右旋螺母，反向丝杠和两齿轮盘构成了反向丝杠螺母机构，反向丝杠旋转时，两齿轮盘以双指开合部件中的两个直齿轮为导轨上下相对直线运动，因此主、从仿生指上下同步相对运动，最终实现捻旋导管的动作。

本发明反向丝杠同时作为双指开合时的转动主轴，也用于构成推拉/捻旋部件实现捻旋导管时的反向丝杠螺母机构，用同一个零件实现双重功能，大大减少了装置零部件数量，实现了装置的小型化

附图说明

图1(a)、图1(b)、图1(c)为本发明的一种基于反向丝杠的导管操纵装置总体结构示意图；

图2为本发明中双指推拉/捻旋部件的结构示意图；

图3为本发明中双指开合部件的结构示意图。

主要元件说明：

1  底座

2  反向丝杠下支承座

3  反向丝杠上支承座

4  第一齿轮盘

5  反向丝杠

6  直流伺服电机座

7  第二齿轮盘

8  从仿生指轴

9  主仿生指

10 从仿生指

11 反向丝杠轴承盖

12 双指开合部件轴承盖

13 双指开合部件支承座

14 第一直齿轮

15 开合步进电机

16 第二直齿轮

17 捻旋步进电机

18 第一从动伞齿轮

19 主动伞齿轮

20 轴

21 第二从动伞齿轮

22 主动皮带轮

23 皮带

24 张紧轮装置

25 从动皮带轮

26 第一限位开关

27 第二限位开关

28 导管

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施方案，并结合附图做进一步说明。