一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本实用新型涉及医疗设备领域，具体是一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统。
【背景技术】
[0002]随着我国心脑血管、肿瘤等疾病的患者显著增加，近年来，我国数字诊疗装备平均增速在20%以上，多学科联合治疗的一站式复合手术系统凭借其优势，逐渐成为医学领域势不可挡的发展潮流。复合手术因借助介入治疗设备及技术，精密且微创，并能将内外科优点有机地结合起来，充分体现以患者为中心，深受国内医生欢迎。而现有的外科手术医疗设备，以外科介入血管机为例，传统的血管机操控系统与功能模块较为单一，安装模式也只能是通过天轨悬吊方式，或者落地式固定方式，而这既阻碍介入治疗技术的深入开展，也束缚着复合手术室的个性化、多样化设计。
[0003]因此，如何利用现有资源建立复合手术室，如何将大型血管机、X光机等治疗设备整合，构建一种灵活性高、综合性好的，可以针对多种病症手术一体式机器人手术系统，并且具备在不同科室之间移动，以适应以外科手术系统为主导的多科室复合治疗，是未来外科手术系统的趋势。然而，实现机器人手术系统的移动，路径规划至关重要，针对医院操作者而言，其良好的交互功能和路径规划的合理性与可选择性是追求的目标。然而，现有一些医疗手术产品和设备，能够实现自主智能移动的较少，大部分还是依靠人力推动拉动等，这制约着精确医疗，尤其是外科手术设备的智能化发展趋势。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术不足，提供一种具有交互式路径规划功能的移动式机器人手术系统。
[0005]本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的:
[0006]—种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，包括:全方位移动平台，具有公转和自转机构的影像系统，以及一套交互式路径规划系统；
[0007]所述全方位移动平台由移动平台机身和4个麦克纳母轮组成，其中4个麦克纳母轮的分为两排，平行安放，同一排的麦克纳母轮分别安装在移动平台机身的两端；
[0008]所述具有公转和自转机构的影像系统安装在全方位移动平台上，其中公转是绕X轴进行旋转，自转是绕y轴进行旋转，通过公转和自转的配合可以实现影像系统绕等中心点的旋转；
[0009]交互式路径规划系统由一台具有触碰功能的交互式平板或者显示器以及机器人轨迹规划系统组成。
[0010]上述方案中，所述交互式路径规划系统还包括对于全方位移动平台和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的交互式规划方法，具体为:通过沿Z轴负方向，单指设定全方位移动平台的参考运行轨迹，通过X轴方向双指旋转设定影像系统公转的旋转轨迹，通过Y轴方向双指旋转指定影像系统的自转旋转轨迹；轨迹规划系统根据交互式方式设定的轨迹，自动生成无碰撞的全方位移动平台运动和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的轨迹，从而实现全方位移动平台运动和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的自动运动。
[0011 ] 上述方案中，所述具有公转和自转机构的影像系统由L旋转臂、C型旋转臂和X线影像设备组成，所述L旋转臂安装在全方位移动平台上，C型旋转臂安装在L旋转臂末端，所述X射线影像设备包括一套高压发生器、X线球管和X线平板探测器，X射线影像设备均安装在C型旋转臂内环；其中公转是L旋转臂绕X轴进行旋转，自转是C型旋转臂绕y轴进行旋转，通过公转和自转的配合可以实现影像系统绕等中心点的旋转。
[0012]上述方案中，进一步还包括数控治疗床，辅助导管设备、消融设备和输液附属设备等；治疗床用于支撑患者，辅助导管设备、消融设备和输液附属设备等用于辅助具有交互式路径规划功能的机器人手术系统进行外科手术。
[0013]本实用新型所述方案的有益效果在于:1)采用全方位移动平台由移动承载具有公转和自转机构的影像系统，可以使得影像系统实现室内的全方位移动，能够方便的实现移动式介入诊断或者辅助治疗；2)通过交互式路径规划系统实现机器人手术系统的路径规划，方便用户操作，提高了机器人手术系统的灵活性、交互性和智能化程度。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型所述的方案示意图。
[0015]图2是本实用新型一个实施例的交互式路径规划系统实现机器人手术系统轨迹规划示意图。
[0016]图3是本实用新型一个实施例的交互式路径规划系统实现影像系统L旋转臂公转轨迹规划示意图。
[0017]图4是本实用新型一个实施例的交互式路径规划系统实现影像系统C型旋转臂自转轨迹规划示意图。
[0018]图5是本实用新型所述的另一个实施例方案示意图。
[0019]附图中，各数字代表的含义为:
[0020]1:移动平台机身；2:麦克纳母轮；3:L旋转臂；4:C型旋转臂；5:高压发生器；6:X线球管；7:X线平板探测器；8:交互式平板/显示器；9:治疗床；10:患者。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例进一步详述本实用新型，但本实用新型不仅限于所述实施例。
[0022]实施例一
[0023]如图1所示，本实施例所述的一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，包括:全方位移动平台，具有公转和自转机构的影像系统，以及一套交互式路径规划系统；所述全方位移动平台由移动平台机身(1)和4个麦克纳母轮(2)组成，其中4个麦克纳母轮
(2)的分为两排，平行安放，同一排的麦克纳母轮分别安装在移动平台机身(1)的两端；所述麦克纳母轮(2)的轴芯上安装有空心杯电机，使得每套麦克纳姆轮(2)独立驱动，以便实现全方位移动平台的全方位移动。所述具有公转和自转机构的影像系统由L旋转臂(3)、C型旋转臂(4)和X线影像设备组成，所述L旋转臂(3)设置在全方位移动平台上，C型旋转臂(4)安装在L旋转臂(3)末端，所述X射线影像设备包括一套高压发生器(5)、X线球管
(6)和X线平板探测器(7)，X射线影像设备均安装在C型旋转臂(4)内环，其中公转是L旋转臂(3)绕X轴进行旋转，自转是C型旋转臂(4)绕y轴进行旋转，通过公转和自转的配合可以实现影像系统绕等中心点的旋转。所述交互式路径规划系统由一台具有触碰功能的交互式平板(8)以及机器人轨迹规划系统组成。
[0024]本实施例中所述交互式路径规划系统包括对于全方位移动平台和具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的交互式规划方法，具体为:如图2所示，通过沿Z轴负方向，单指设定全方位移动平台的参考运行轨迹；如图3所示，通过X轴方向双指旋转设定影像系统公转的旋转轨迹；如图4所示，通过Y轴方向双指旋转指定影像系统的自转旋转轨迹。轨迹规划系统根据交互式方式设定的轨迹，自动生成无碰撞的全方位移动平台运动和具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的轨迹，从而实现全方位移动平台运动和具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的自动运动。
[0025]本实施例所述方案的特点为:1)采用全方位移动平台由移动承载具有公转和自转机构的影像系统，可以使得影像系统实现室内的全方位移动，能够方便的实现移动式介入诊断或者辅助治疗；2)通过交互式路径规划系统实现机器人手术系统的路径规划，方便医生用户操作，提高了机器人手术系统的灵活性、交互性和智能化程度。
[0026]实施例二
[0027]如图5所示，本实施例还包括一个治疗床(9)，其余结构同实施例一中所述。本实施例在进行患者(10)冠心病介入治疗，其心脏部位的冠脉血管造影成像时，医生工作站做好计划，医生在交互式平板上操作，使得机器人手术系统按照图3中A到B路径移动至治疗床(9)处，同时按照图4中描述的影像系统的自转正方向的轨迹运动至135度位置，而公转位置保持L旋转臂(3)在水平0度位置不变，对患者进行冠脉血管造影，并以造影图像引导医生实施外科手术。
【主权项】
1.一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，包括:全方位移动平台，具有公转和自转机构的影像系统，以及一套交互式路径规划系统；所述全方位移动平台由移动平台机身(1)和4个麦克纳母轮(2)组成，其中4个麦克纳母轮(2)分为两排，平行安放，同一排的麦克纳母轮分别安装在移动平台机身(1)的两端；所述具有公转和自转机构的影像系统安装在全方位移动平台上，其中公转是绕X轴进行旋转，自转是绕1轴进行旋转，通过公转和自转的配合可以实现影像系统绕等中心点的旋转；交互式路径规划系统由一台具有触碰功能的交互式平板或显示器(8)以及机器人轨迹规划系统组成。2.如权利要求1所述的一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，其特征在于:所述交互式路径规划系统还包括对于全方位移动平台和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的交互式规划方法，具体为:通过沿Z轴负方向，单指设定全方位移动平台的参考运行轨迹，通过X轴方向双指旋转设定影像系统公转的旋转轨迹，通过Y轴方向双指旋转指定影像系统的自转旋转轨迹；轨迹规划系统根据交互式方式设定的轨迹，自动生成无碰撞的全方位移动平台运动和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的轨迹，从而实现全方位移动平台运动和/或具有公转和自转机构的影像系统旋转臂的自动运动。3.如权利要求2所述的一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，其特征在于:所述具有公转和自转机构的影像系统由L旋转臂(3)、C型旋转臂(4)和X线影像设备组成，所述L旋转臂(3)安装在全方位移动平台上，C型旋转臂(4)安装在L旋转臂(3)末端，所述X射线影像设备包括一套高压发生器(5 )、X线球管(6 )和X线平板探测器(7 )，X射线影像设备均安装在C型旋转臂(4)内环；其中公转是L旋转臂(3)绕X轴进行旋转，自转是C型旋转臂(4)绕y轴进行旋转，通过公转和自转的配合可以实现影像系统绕等中心点的旋转。4.如权利要求3所述的一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，其特征在于:进一步还包括治疗床(9)，辅助导管设备、消融设备和输液附属设备等；治疗床用于支撑患者，辅助导管设备、消融设备和输液附属设备等用于辅助具有交互式路径规划功能的机器人手术系统进行外科手术。
【专利摘要】本实用新型公开的一种具有交互式路径规划功能的机器人手术系统，包括：全方位移动平台，具有公转和自转机构的影像系统，以及一套交互式路径规划系统；所述全方位移动平台由移动平台机身和麦克纳母轮组成；所述具有公转和自转机构的影像系统安装在全方位移动平台上，可以绕等中心点旋转；交互式路径规划系统由一台具有触碰功能的交互式平板或者显示器以及机器人轨迹规划系统组成。本实用新型方案通过交互式路径规划系统实现机器人手术系统的路径规划，方便用户操作，提高了机器人手术系统的灵活性、交互性和智能化程度。
【IPC分类】A61B34/32
【公开号】CN204951153
【申请号】CN201520685348
【发明人】汤卿, 熊瑞平, 高文翔, 张兵, 叶北发
【申请人】四川大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月7日