悬臂式前列腺活检机器人的制作方法
【专利摘要】本发明设计的悬臂式前列腺活检机器人由一个移动副和两个转动副构成，大臂、小臂、活检针平台、基座、平行四边形连杆通过三角形连接件构成的两个串联的平行四边形机构，以保证活检针平台始终处于水平状态。移动副的长度方向与两个回转关节机械臂所在的平面垂直。回转关节的驱动电机安装在基座上，基座安装在移动副的移动滑块上。回转关节驱动电机的轴线与大臂的回转轴线重合。通过小臂、大臂、小臂曲柄、小臂连杆构成一个平行四边形，这个平行四边形机构将小臂驱动电机的动力及运动传递给小臂以实现对小臂的驱动。这种布局将小臂关节驱动电机的质量转移到基座上，降低了悬臂的质量，减小了绕大臂驱动关节的转动惯量提高了机器人的响应快速性和负载自重比。
【专利说明】悬臂式前列腺活检机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于微创医疗的悬臂式前列腺活检机器人，该机器人由一个移动副和两个转动副构成，利用平行四边形机构保证机器人活检针平台在工作中始终处于水平状态，以减少用于活检针姿态调整的自由度。属于微创医疗设备领域。
【背景技术】
[0002]随着机电技术和影像技术的发展，微创手术机器人进入了人们的视野。它能够克服传统微创技术中操作者眼手运动不协调、易抖动、学习曲线长等缺点。机器人对采集到的二维医学图像进行三维重建，从而使病灶靶点的识别更加准确。同时利用空间定位技术实现执行端位置的精确控制，其定位准确、稳定性高、运动灵巧、可长时间连续工作，因此机器人技术的引入可大大提高介入手术的安全性和治疗效果。而且机器人已经在很多医疗领域得到了应用，也验证了机器人在一些医疗领域的作用和优越性。
[0003]机器人在前列腺穿刺活检中的应用受到了人体机构的限制，活检过程在患者两腿间进行，限制了机器人的工作空间，对机器人的结构及工作路径提出了要求。为解决前列腺穿刺活检过程中人体空间结构对机器人运动空间的限制，使机器人的工作空间及末端运动方式能很好的适应前列腺穿刺活检的需求。实现在前列腺穿刺活检中，将微创医疗的创伤小、病人痛苦轻、康复时间短、手术费用低的优点与机器人的高精度、耐疲劳、抗感染等优点的结合，在提高活检精度和可靠性的同时降低医生劳动强度和术中对医生经验的依赖程度。
【发明内容】
[0004]本发明设计的悬臂式前列腺活检机器人由一个移动副和两个转动副构成，移动副的长度方向与两个回转关节机械臂所在的平面垂直。回转关节的驱动电机全部安装在基座上，基座安装在移动副的移动滑块上。回转关节驱动电机的轴线与大臂的回转轴线重合。通过小臂、大臂、小臂曲柄、小臂连杆构成一个平行四边形，这个平行四边形机构将小臂驱动电机的动力及运动传递给小臂以实现对小臂的驱动。这种布局将小臂关节驱动电机的质量转移到基座上，降低了悬臂的质量，减小了绕大臂驱动关节的转动惯量提高了机器人的响应快速性和负载自重比。为了实现在活检过程中活检针轴线始终水平，大臂、小臂、活检针平台、基座、平行四边形机构连杆通过三角形连接件构成的两个串联的平行四边形机构，以保证活检针平台始终处于水平状态。两个平行四边形机构中一组的一条边与机座连接，另一组的一条边与活检针平台连接，两组平行四边形连接的公共轴轴线与大、小臂的连接关节轴线重合。
[0005]本发明的有益效果是:悬臂式前列腺活检机器人对病灶点定位准确、稳定性高、运动灵巧、可长时间连续工作，因此机器人技术的引入可大大提高介入手术的安全性和治疗效果。
[0006]四、【专利附图】
【附图说明】下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0007]图1是悬臂式前列腺活检机器人主视图 图2是悬臂式前列腺活检机器人左视图 图3是悬臂式前列腺活检机器人俯视图 图4是悬臂式前列腺活检机器人等轴侧视图 五、【具体实施方式】
悬臂式前列腺活检机器人的工作过程为:首先获取目标靶点在机器人坐标系中的坐标值。其次对目标靶点进行面定位，即通过移动副将靶点定位到大臂和小臂轴线所在的平面内。然后对靶点进行线定位，即通过大、小臂回转关节的位置调整将靶点定位到活检针的轴线上。最后水平直线穿 刺，通过大、小臂回转关节的联动完成活检针刺中靶点过程。
【权利要求】
1.一种悬臂式前列腺活检机器人，其特征是在于，其组成由一个移动副和两个转动副构成，末端活检针平台在工作中始终处于水平状态，回转关节驱动电机安装在基座上；基座安装在移动副的移动滑块上；回转关节驱动电机的轴线与大臂的回转轴线重合。
2.根据权利要求1所述的悬臂式前列腺活检机器人，其特征是:大臂、小臂、活检针平台、基座、平行四边形连接杆通过三角形连接件构成两个串联的平行四边形机构。
3.根据权利要求1所述的悬臂式前列腺活检机器人，其特征是:小臂、大臂、小臂曲柄、小臂连杆构成一个平行四边形。
【文档编号】A61B10/02GK103919577SQ201410145000
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月13日 优先权日:2014年4月13日
【发明者】张永德, 梁艺, 姜金刚, 王晓飞 申请人:哈尔滨理工大学