[实用新型]一种用于磁共振成像仪内部的六自由度针刺机器人

说明书

本实用新型公开了一种用于磁共振成像仪内部的六自由度针刺机器人，包含笛卡尔模块、摆动模块和针刺模块；摆动模块固定在笛卡尔模块上，针刺模块固定在摆动模块上，其中，笛卡尔模块用于控制摆动模块在X方向、Y方向和Z方向上运动，X方向、Y方向、Z方向相互垂直；摆动模块用于控制针刺模块进行水平摆动；针刺模块用于控制穿刺针进行俯仰运动和进针运动。本实用新型采用多种形式无磁超声电机驱动，能够实现所需位置和姿态的前列腺穿刺，同时基于超声电机断电自锁的特性，无需附加额外锁定装置来保持位置；且系统的整体结构更加简单紧凑、易于小型化。

技术领域

本实用新型涉及微创医疗机器人设备技术领域，具体涉及一种用于磁共振成像仪内部的六自由度针刺机器人。

背景技术

在众多的前列腺针刺机器人的设计中，“灵活、精密、灵巧”是针刺机器人优劣的重要指标，结构设计的方式影响着整个系统的占用空间体积的大小。对于有成像引导的针刺机器人手术，成像方式多采用超声成像。驱动方式多采用气动、液压驱动。由于核磁成像具有非常好的实时性且没有辐射。因此核磁下的机器人研究迅速成为该领域的热点。以上驱动方式虽然很好的满足了核磁兼容特性，但不可避免地存在着较多非线性误差且驱动装置比较繁琐，使得平台的实时性、稳定性和精度较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种用于磁共振成像仪内部的六自由度针刺机器人。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种用于磁共振成像仪内部的六自由度针刺机器人，包含笛卡尔模块、摆动模块和针刺模块；

所述摆动模块固定在笛卡尔模块上，所述针刺模块固定在所述摆动模块上，其中，所述笛卡尔模块用于控制摆动模块在X方向、Y方向和Z方向上运动，所述X方向、Y方向、Z方向相互垂直；所述摆动模块用于控制针刺模块进行水平摆动；所述针刺模块用于控制穿刺针进行俯仰运动和进针运动；

所述笛卡尔模块包含底座、X平台、Y平台、Z平台、升降筒、第一直线超声电机、第一直线编码器、第二直线超声电机、第二直线编码器、第一双输出轴旋转超声电机、第一旋转编码器和若干光杆；

所述底座上设有若干沿X方向的导轨、且导轨上均设有能够自由滑动的滑块；所述X平台和底座的各个导轨上的滑块固连，能够相对底座沿X方向自由滑动；所述第一直线超声电机固定在底座上、输出端和所述X平台固连，用于驱动X平台相对于底座在X方向滑动；所述第一直线编码器的读头固定在所述底座上、光栅尺固定在在所述X平台上，用于检测X平台相对于底座的滑动位移；

所述X平台上设有若干沿Y方向的导轨、且导轨上均设有能够自由滑动的滑块；所述Y平台和X平台的各个导轨上的滑块固连，能够相对X平台沿Y方向自由滑动；所述第二直线超声电机固定在X平台上、输出端和所述Y平台固连，用于驱动Y平台相对于X平台在Y方向滑动；所述第一直线编码器的读头固定在所述X平台上、光栅尺固定在在所述Y平台上，用于检测Y平台相对于X平台的滑动位移；

所述升降筒包含外筒和内筒；所述外筒为下端开口、上端和所述Z平台下端面固连的空心圆柱体，其内壁上设有螺纹；所述内筒下端封闭、外壁上设有和所述外筒内壁上螺纹相匹配的螺纹，且内筒和外筒螺纹连接；

所述Z平台上设有若干和所述光杆一一对应的通孔；所述光杆一端沿Z方向穿过其在Z平台上对应的通孔后和所述Y平台固连；

所述Y平台的中心设有通孔；所述第一双输出轴旋转超声电机固定在所述Y平台的下端面上、其一个输出轴穿过Y平台中心的通孔和所述内筒的下端面中心固连，用于控制所述内容转动进而控制Z平台沿Z方向滑动；第一旋转编码器的读头和所述第一双输出轴旋转超声电机的壳体固连、光栅尺和第一双输出轴旋转超声电机的另一个输出轴固连；

所述摆动模块包含旋转安装座、第一轴承、旋转轴、主动带轮、从动带轮、第二双输出轴旋转超声电机和第二旋转编码器；