[发明专利]一种用于微创手术的多臂同心管机器人

说明书

本发明提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人，包括机架模块、单管驱动模块和柔性臂模块，所述单管驱动模块安装在所述机架模块上，所述单管驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述单管驱动模块包括悬挂载板模块、平移驱动模块和旋转驱动模块，所述平移驱动模块和旋转驱动模块分别安装在所述悬挂载板模块上，所述悬挂载板模块安装在所述机架模块上，所述柔性臂模块固定在所述悬挂载板模块上，所述旋转驱动模块与所述柔性臂模块连接。本发明的有益效果是：外形尺寸小，并克服了传统同心管机器人各臂之间运动相互限制的缺陷，手术实施精度较高、对复杂手术任务的适应性更强。

技术领域

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种用于微创手术的多臂同心管机器人。

背景技术

随着医疗相关领域技术的迅猛发展，手术微创化成为外科临床手术中的重要发展阶段，手术机器人越来越多地应用于人体腔道和脏器的微创手术中。传统的手术机器人多为刚性结构，体型较大且不能跟踪非线性病灶位置，在与身体腔脏器官、血管、敏感组织接触时，容易造成损伤。与传统刚性手术器械和手术机器人相比较，柔性手术机器人因其具有体型紧凑、灵活柔顺且能主动控制等特性，越来越多地应用于微创手术中。同心管机器人是柔性手术机器人中的典型代表。

同心管机器人一般由一组预弯曲的超弹性合金同心管相互嵌套而成，每一个同心管都具有平移和旋转两个自由度。因平移和旋转量的不同，相互嵌套在一起的同心管可以形成不同的恒曲率曲线段，并且内部中空可以引导手术器具。同心管机器人可以完成腔脏器官中三维曲线的跟踪任务，并且具有主动控制和一定的变形能力。

但是，传统的同心管机器人各臂之间运动相互限制，手术实施精度较低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人。

本发明提供了一种用于微创手术的多臂同心管机器人，包括机架模块、单管驱动模块和柔性臂模块，所述单管驱动模块安装在所述机架模块上，所述单管驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述单管驱动模块包括悬挂载板模块、平移驱动模块和旋转驱动模块，所述平移驱动模块和旋转驱动模块分别安装在所述悬挂载板模块上，所述悬挂载板模块安装在所述机架模块上，所述柔性臂模块固定在所述悬挂载板模块上，所述旋转驱动模块与所述柔性臂模块连接，所述平移驱动模块驱动所述悬挂载板模块在所述机架模块上进行前后平移运动，所述柔性臂模块跟随所述悬挂载板模块进行同步的前后平移运动，所述旋转驱动模块驱动所述柔性臂模块进行旋转运动，不同的所述悬挂载板模块的前后平移运动相互独立，不相干涉。

作为本发明的进一步改进，所述柔性臂模块是由至少两根超弹性合金同心管嵌套组成的机械臂，末端用于安装手术实施器具，所述超弹性合金同心管的后端固定在所述悬挂载板模块上，所述超弹性合金同心管与所述悬挂载板模块一一对应，不同的所述超弹性合金同心管对应安装在不同的悬挂载板模块上，每个所述悬挂载板模块安装一个平移驱动模块、旋转驱动模块，不同的所述超弹性合金同心管由不同的平移驱动模块、旋转驱动模块驱动。

作为本发明的进一步改进，所述超弹性合金同心管由超弹性合金制成，并且进行了预先弯曲，长度从最外管到最内管依次变长，刚度从最外管到最内管依次减小。

作为本发明的进一步改进，单个所述柔性臂模块含有若干根所述超弹性合金同心管，分别为相互嵌套的同心管外管、若干同心管中管和同心管内管，所述柔性臂模块的形状由各相互嵌套的同心管组相互配合决定，根据每根同心管伸出长度的不同，柔性臂可以表现为任意形状的分段的常曲率弧线。

作为本发明的进一步改进，所述旋转驱动模块包括旋转驱动伺服电机和一组用于传递电机扭矩的减速齿轮组，所述减速齿轮组通过轴和轴承安装在所述悬挂载板模块上，所述减速齿轮组的输入端与所述旋转驱动伺服电机连接，所述减速齿轮组的输出端与所述超弹性合金同心管连接。

作为本发明的进一步改进，所述减速齿轮为先减速后增速的多级减速齿轮传动机构。