[发明专利]一种带增敏触觉检测的眼科手术机器人末端执行器

说明书

本发明公开了一种带增敏触觉检测的眼科手术机器人末端执行器，眼内镊芯的一端贯穿眼内镊筒与触觉力增敏结构连接，触觉力增敏结构设置在托盘上，眼内镊芯上靠近眼内镊筒处设置有FBG光纤光栅传感器组，用于实现镊筒横向力检测；眼内镊筒通过镊筒轴承固定环与销轴连接，销轴的一端与前托架连接，另一端贯穿镊筒轴承固定环和直线轴承与托盘上的自旋齿轮连接；眼内镊筒通过弧状连接件与托盘上设置的直线驱动模组连接，用于实现镊芯轴向力检测。本发明具有解耦性好、实时性好、符合眼内手术操作机理，弥补了在利用手术机器人进行手术时所缺失的触觉微力感知，实现了眼内触觉微力的感知，为后续眼科手术机器人的进一步开发及利用打下了基础。

技术领域

本发明属于眼科医疗器械技术领域，具体涉及一种带增敏触觉检测的眼科手术机器人末端执行器。

背景技术

目前在全球已知人类眼部疾病中，黄斑裂孔是眼科临床上一种较为常见的眼底疾病，如果不及时治疗，患者最终会因为眼球萎缩而导致不可逆转的伤害。而目前治疗黄斑裂孔的主要方法便是进行手术，通过进行玻璃体切除术、剥除裂孔周围的玻璃体后皮质、视网膜前膜或内界膜等方法，解除黄斑裂孔周围的牵拉应力促使裂孔闭合。而在手术过程中，医生在长时间手术工作后手部不可避免的出现自然抖动、人手生理构造导致的细微抖动，以及人眼在光线、狭小空间等外界因素影响下产生的视觉误差等情况，导致不可控伤口的产生，使得手术难度大大提高。

在治疗黄斑裂孔的内界膜撕除手术中，实现机器人末端手术镊的三维微力检测成为了目前研究的难题与重点。此外，手术过程中所产生的触觉力及其微小，如何将这种微力进行放大使得传感器能够进行探测也是亟待解决的关键问题。

随着近年来机器人技术的极大发展，医疗手术机器人以其精密、稳定的优势为广大医患所青睐。如果使得手术机器人末端执行器能够像人手一样进行触觉力反馈，那么手术不可控损伤将得到大幅度降低，同时手术的精度及稳定性也能得到提升，但是目前国内外均暂无成型可靠的解决方案，因此，实现手术机器人末端执行器的力触觉反馈是急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带增敏触觉检测的眼科手术机器人末端执行器，能够进行微小触觉力检测与反馈、带有触觉力增敏结构、接口处具有高兼容性。

本发明采用以下技术方案：

一种带增敏触觉检测的眼科手术机器人末端执行器，包括眼内镊芯，眼内镊芯的一端贯穿眼内镊筒与触觉力增敏结构连接，用于实现镊芯轴向力检测，触觉力增敏结构设置在托盘上，眼内镊筒上设置有FBG光纤光栅传感器组，用于实现镊筒横向力检测；眼内镊筒通过镊筒轴承固定环与销轴连接，销轴的一端与前托架连接，另一端贯穿镊筒轴承固定环和直线轴承与托盘上的自旋齿轮连接；眼内镊筒通过弧状连接件与托盘上设置的直线驱动模组连接，通过直线驱动模组带动眼内镊筒直线运动，实现眼内镊芯的自动开合。

具体的，触觉力增敏结构包括链式镂空结构，链式镂空结构的顶部设置有螺钉孔，螺钉孔的上侧设置有安装眼内镊芯用的微型孔，链式镂空结构的中部设置有镂空的横梁，下部一侧对应设置有镂空的刻痕，链式镂空结构的底部通过定位凸台与托盘连接，链式镂空结构上设置有第五FBG光纤光栅传感器。

进一步的，第五FBG光纤光栅传感器包括应变感知栅区和温度补偿栅区，应变感知栅区布置在横梁上，温度补偿栅区布置在刻痕上。

更进一步的，应变感知栅区和温度补偿栅区拥有不同的中心波长。

进一步的，链式镂空结构为菱形桁架结构。

具体的，FBG光纤光栅传感器组包括四根FBG光纤光栅传感器，四根FBG光纤光栅传感器在眼内镊筒间隔90°圆周布置。

具体的，直线驱动模组包括微型丝母，微型丝母与弧状连接件连接，微型丝母上贯穿设置有微型丝杠和微型滑轨，微型丝杠的一端通过齿轮与微型步进电机连接。