下部件(3A)、导丝操作端上部件(3B)和壳体(3C)组成； 所述的导丝操作端下部件(3A)由电机(3-1)、电机支座(3-2)、联轴器A(3-3)、力矩传感器(3-4)、力矩传感器支座(3-5)、联轴器B(3-6),滚珠花键轴A(3_7)、滚珠花键套A(3-8),滚珠花键副套筒A(3-9)、下齿轮(3-10)、直线轴承A(3-ll)、直线轴承支座A(3-12)、直线轴承压盖A(3-13)、左侧弹性挡圈(3-14)组成，所述的电机(3-1)通过螺钉固定在电机支座(3-2)上，所述的电机支座(3-2)固连在下壳体(3-36)上，所述的联轴器A(3-3)—端与电机(3-1)的输出轴相连，另一端与力矩传感器(3-4)的轴相连，所述的力矩传感器(3-4)固定在力矩传感器支座(3-5)上，所述的力矩传感器支座(3-5)与下壳体(3-36)固连，所述的滚珠花键轴A(3-7)通过联轴器B(3-6)与力矩传感器(3-4)相连，所述的滚珠花键套A(3-8)中装配有滚珠花键轴A(3-7)，所述的滚珠花键套A(3-8)装配在滚珠花键副套筒A(3-9)中，所述的滚珠花键副套筒A(3-9)的另一端设置有轴，并且轴通过键与下齿轮(3-10)相配合，所述的直线轴承A(3-ll)的内圈与滚珠花键副套筒A(3-9)的轴配合，其外圈通过直线轴承压盖A(3-13)固定在直线轴承支座A(3-12)上，所述的左侧弹性挡圈(3-14)设置在滚珠花键副套筒A(3-9)的轴的外侧凹槽中，所述的直线轴承支座A(3-12)固连在下壳体(3-36)上； 所述的导丝操作端上部件(3B)由电磁离合器(3-15)、电磁离合器支座(3-16)、右侧弹性挡圈(3-17)、滚珠花键副套筒B(3-18)、滚珠花键套B(3-19)、滚珠花键轴B(3-20)、联轴器C(3-21 )、锥面夹紧器(3-22)、上齿轮(3-23)、传力轴(3-24)、直线轴承B(3_25)、直线轴承支座B(3-26)、测力板(3-27)、推力轴承(3-28)、锥体(3-29)、滑块(3-30)、滑轨(3-31)、测力支座(3-32)、力传感器固定架(3-33)、传力钉(3-34)、力传感器(3-35)组成，所述的电磁离合器(3-15)设置在电磁离合器支座(3-16)上，所述的电磁离合器支座(3-16)固连在下壳体(3-36)上，所述的滚珠花键副套筒B(3-18)的一端设置有轴，其轴通过键装配在电磁离合器(3-15)中，所述的右侧弹性挡圈(3-17)设置在滚珠花键副套筒B(3-18)的轴的外侧凹槽中，所述的滚珠花键套B(3-19)装配在滚珠花键副套筒B(3-18)中，所述的滚珠花键轴B(3-20)装配在滚珠花键套B(3-19)中，所述的滚珠花键轴B(3-20)的轴为空心轴，所述的联轴器C(3-21)的一端与滚珠花键轴B(3-20)相连，另一端与锥面夹紧器(3-22)相连，所述的锥面夹紧器(3-22)与上齿轮(3-23)的内孔相配合，所述的传力轴(3-24)与上齿轮(3-23)固连，所述的传力轴(3-24)通过直线轴承B(3-25)设置在直线轴承支座B(3-26)上，所述的传力轴(3-24)沿自身轴线设有通孔，所述的测力板(3-27)上端设置有U型槽，并使得传力轴(3-24)穿过U型槽，所述的推力轴承(3-28)压于测力板(3-27)上，并设置在与直线轴承B(3-25)相对的一侧，所述的锥体(3-29)上设有通孔，且通孔穿过传力轴(3-24)，所述的锥体(3-29)在上壳体(3-37)闭合时与锥面压板(3-39)相配合，所述的测力板(3-27)下端通过螺钉与滑块(3-30)固连，所述的滑块(3-30)装配在滑轨(3-31)中，所述的滑轨(3-31)设置在测力支座(3-32)上，所述的测力支座(3-32)固连在下壳体(3-36)上，所述的力传感器(3-35)装配在力传感器固定架(3-33)中，并通过传力钉(3-34)与测力板(3-27)相连，所述的力传感器固定架(3-33)通过螺栓固定在下壳体(3-36)上，所述的上齿轮(3-23)与下齿轮(3-10)相啮合； 所述的壳体(3C)由下壳体(3-36)、上壳体(3-37)、铰链(3-38)、锥面压板(3-39)、直线轴承压板(3-40)、电磁离合器压板(3-41)组成，所述的壳体(3C)由下壳体(3-36)、上壳体(3-37)、铰链(3-38)、锥面压板(3-39)、直线轴承压板(3-40)、电磁离合器压板(3-41)组成，所述的下壳体(3-36)通过螺栓与底座(1-1)固连，所述的上壳体(3-37)与下壳体(3-36)通过铰链(3-38)铰接，所述的锥面压板(3-39)、直线轴承压板(3-40)和电磁离合器压板(3-41)均通过螺钉与上壳体(3-37)相连，且锥面压板(3-39)、直线轴承压板(3-40)和电磁离合器压板(3-41)的轴线在同一直线上； 所述的导管操作端(5)与导丝操作端(3)结构相同。5.根据权利要求4所述的一种导管导丝协同推送的介入手术机器人，其特征在于，所述的锥面压板(3-39)的一侧为圆弧锥面，并在锥面内设置有可滚动的钢珠。6.根据权利要求4所述的一种导管导丝协同推送的介入手术机器人，其特征在于，所述的电磁离合器(3-15)接电时内外圈分离，断电时内外圈接合。7.—种导管导丝协同推送的介入手术机器人的控制方法，是基于权利要求4所述的装置，其特征在于以下控制步骤: A.导丝、导管的装拆: 导丝的安装:打开上壳体(3-37)，将装配在一起的电磁离合器(3-15)、滚珠花键副套筒B(3-18)、滚珠花键套B(3-19)、滚珠花键轴B(3_20)、联轴器C(3_21)、锥面夹紧器(3_22)、上齿轮(3-23)、传力轴(3-24)、直线轴承B(3-25)从下壳体(3-36)中取出，将导丝头部依次穿过、伸缩杆(4-7)、滚珠花键副套筒B(3-18)、滚珠花键套B(3-19)、滚珠花键轴B(3-20)、联轴器C(3-21)、锥面夹紧器(3-22)、上齿轮(3-23)、传力轴(3-24)和，然后放回至下壳体(3-36)中，关闭上壳体(3-37)，使得上壳体(3-37)上的锥面压板(3-39)、直线轴承压板(3-40)和电磁离合器压板(3-41)分别压于锥体(3-29)、直线轴承B(3-25)和电磁离合器(3-15)上，对其进行径向固定； 导丝的拆卸:导丝拆卸的步骤与导丝安装的步骤相反； 导管的装拆与导丝的装拆相同； B.导丝、导管的夹紧与放松: 导丝的夹紧:电磁离合器(3-15)断电，其内外圈接合，使得锥面夹紧器(3-22)的一端固定，电机(3-1)通电，通过联轴器A(3-3)、力矩传感器(3-4)、联轴器B(3-6)、滚珠花键轴A(3-7)、滚珠花键套A(3-8)、滚珠花键副套筒A(3-9)，带动下齿轮(3-10)旋转，从而带动上齿轮(3-23)，使得锥面夹紧器(3-22)的另一端随着上齿轮(3-23)的转动而转动，进而夹紧导丝；导丝的放松:导丝的放松控制与导丝夹紧的控制步骤相反，先将电磁离合器(3-15)断电，再使电机(3-1)通电反转； 导管的夹紧与放松与导丝相同； C.导丝、导管的转动控制: 导丝处于夹紧状态时，电磁离合器(3-15)通电，使得锥面夹紧器(3-22)的一端处于自由状态，电机(3-1)通电，并根据具体的控制信号，带动上齿轮(3-23)和锥面夹紧器(3-22)转动，从而使得导丝转动一定的角度； 导管的转动控制与导丝相同； D.导丝、导管的推送/回撤控制: 导丝的推送/回撤控制:利用步骤B导丝处于夹紧状态，滑台电机(1-2)通电开始工作，根据具体的前进/回撤信号，使得滑台电机(1-2)正转或反转，使得滑台(1-4)前进或后退，带动本体(3)前进或后退，从而使得导丝实现推送或回撤； 当滑台(1-4)运动到底座(1-1)靠近患者端的极限位置，且需要继续向前推送导丝时，滑台电机(1-2)停止转动，使得导丝停止推送;利用步骤B中导丝放松的控制方法，放松导丝;此时滑台电机(1-2)通电反向转动，带动滑台(1-4)后退，底座(1-1)运动到远离患者端的极限位置;再利用步骤B中导丝夹紧的控制方法，夹紧导丝;最后滑台电机(1-2)通电，根据具体的信号，实现正反转，从而带动导丝再次实现推送或回撤； 导管的推送/回撤控制与导丝相同； E.导丝、导管的协同推送控制: 当导丝需要完成前进、回撤、夹紧、放松等一系列控制时，交替实现步骤B、C、D，当导管需要完成前进、回撤、夹紧、放松等一系列控制时，交替实现步骤B、C、D，当导丝与到导管需要协同操作时，根据具体的操作信号，同时完成导管、导丝的前进、回撤、夹紧、放松等一系列控制，以实现导管、导丝的协同控制。
【专利摘要】本发明公开了一种导管导丝协同推送的介入手术机器人及其控制方法，属于机械制造技术领域。它包括导丝移动平台、导管移动平台、导丝操作端、支撑引导架、导管操作端、导丝、导管，所述的支撑引导架的两端分别于导丝操作端和导管操作端相连，所述的导管穿过导管操作端，所述的导丝设置在导管中，并穿过导丝操作端中，同时本发明还给出了其控制方法。本发明通过利用导丝操作端和导管操作端分别控制导丝与导管的运动，使得其能够根据医生的具体操作来完成导管、导丝的操作，保证导丝和导管能够在手术过程中协同推进，使其能够完全模拟医生的操作动作，具有结构合理、控制方便等优点。
【IPC分类】A61B17/00, A61B34/30, A61G13/10
【公开号】CN105662586
【申请号】CN201610119763
【发明人】郭书祥, 石立伟, 高宝丰, 包贤强, 汪源, 彭维礼, 秦铭阳, 贾斐宇, 李光轩, 陈乾睿
【申请人】北京理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月3日