悬臂式前列腺介入治疗机器人操作臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗器械领域，属于医学、机械、自动化交叉学科，具体涉及悬臂式前列腺介入治疗机器人操作臂。
【背景技术】
[0002]在过去30年来，前列腺的治疗模式从传统的外科治疗手术向微创介入治疗发展。微创介入治疗是在影像导引下进行的，以最小的创伤(不用切皮，仅有穿刺针眼)将器具或药物置入到病变组织，对其进行物理、机械或化学治疗的微创技术。目前前列腺介入治疗最常用的主要有:前列腺活组织检查，前列腺癌粒子植入，前列腺局部送药等。当前国内外的介入治疗装置多为医生手动进行，依赖于医生的临床经验，使得介入治疗的准确度具有不确定性。同时医生的疲劳和抖动使得手术时间变长，还有可能对患者造成一定的伤害，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。
[0003]目前，美国托马斯杰斐逊大学研制了一种直角坐标式放射性介入治疗机器人，采用移动关节组成直角坐标悬臂结构会降低整体刚度，其自身占用空间较大和运动响应能力也欠佳。同时，介入治疗过程也会受到人体结构的限制，例如在两腿会阴处进行活检或者粒子植入操作时，采用直角坐标式结构会限制机器人操作臂的灵巧工作空间，也不利于介入治疗机器人末端执行器位置的灵活控制。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为解决前列腺介入治疗过程中人体空间结构对操作臂运动空间的限制，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介入治疗的需求，进而提供了悬臂式前列腺介入治疗机器人操作臂。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案是:
[0006]本实用新型悬臂式前列腺介入治疗机器人操作臂，其组成包括:轴向移动机构、底板、机架、平行四边形机构和水平姿态保持机构，所述轴向移动机构包括滑台，所述滑台正上方固接有底板，所述底板正上方固接设有左、右对称布置的左机架和右机架，所述左机架上安装有平行四边型机构，所述平行四边形机构由小臂曲柄、小臂连杆、小臂和大臂组成，这个平行四边形机构可以将小臂驱动电机的动力和运动传递给小臂，以此实现对小臂的驱动，所述右机架上安装有水平姿态保持机构，所述水平姿态保持机构由大臂、辅助连杆、平行保持架、小臂、平行连杆和末端介入治疗平台组成，所述水平姿态保持机构通过两个串联的平行四边形机构，可以实现保持末端介入治疗平台始终处于水平姿态，所述轴向移动机构还包括行程开关、光电编码器、伺服电机，所述平行四边形机构包括小臂驱动电机、小臂限位开关，所述水平姿态保持机构包括大臂驱动电机、大臂限位开关，所述行程开关、限位开关、光电编码器、伺服电机、大臂驱动电机和小臂驱动电机都与控制器相连。
[0007]对方案进一步设计:为了更好地发挥轴向移动机构的作用，所述轴向移动机构包括U型机架，所述U型机架上安装有伺服电机，所述伺服电机输出轴通过联轴器连接有丝杠，所述丝杠通过丝杠螺母副与滑台建立螺旋副连接，为了对滑台精确的位置控制，所述丝杠末端还安装有光电编码器，可以实时记录丝杠转动角度，同时，U型机架的左、右两端还装有行程开关，通过触发行程开关，可以实现滑台多种工作状态的转化。
[0008]对方案进一步设计：为了更好地发挥平行四边形机构的作用，所述平行四边形机构包括小臂驱动电机，所述小臂驱动电机输出轴固连有小臂曲柄，所述小臂曲柄还通过铰链与小臂连杆建立转动副连接，所述小臂连杆还通过铰链与小臂建立转动副连接，所述小臂还通过铰链与大臂建立转动副连接，所述大臂还固连在大臂驱动电机的输出端，且大臂驱动电机安装在右机架上，所述的小臂曲柄、小臂连杆、小臂和大臂可以构成平行四边形机构，这个平行四边形机构可以将小臂驱动电机的动力和运动传递给小臂，以此实现对小臂的驱动，所述底板上还设有小臂限位开关，当小臂曲柄逆时针转动，触碰到小臂限位开关时，小臂曲柄停止转动。
[0009]对方案进一步设计：为了更好地发挥水平姿态保持机构的作用，所述水平姿态保持机构包括大臂驱动电机，所述的大臂还通过铰链与平行架建立转动副连接，所述右机架还通过铰链与辅助连杆建立转动副连接，所述辅助连杆也通过铰链与平行架建立转动副连接，所述大臂、辅助连杆、平行架、右机架可以构成一个平行四边形机构，所述的平行架还通过铰链与平行连杆建立转动副连接，所述小臂、平行连杆都通过铰链与末端介入治疗平台建立转动副连接，所述小臂、平行架、平行连杆和末端介入治疗平台还可以构成另外一个平行四边形机构，所述这两个串联的平行四边形机构，可以保持末端介入治疗平台始终处于水平姿态，所述底板上还设有大臂限位开关，当小臂曲柄顺时针转动，触碰到大臂限位开关时，大臂停止转动。
[0010]本实用新型有以下技术效果和优点：
[0011]本实用新型采用关节式悬臂机构作为前列腺介入治疗机器人操作臂，可以有效的减少机器人自身占用的空间，提高机器人末端介入治疗平台运动相应能力，通过加装光电编码器、限位开关，可以实现介入治疗过程精确定位、调速、反馈控制。
【附图说明】
[0012]图1整体结构示意图。
[0013]图2部分结构侧视图。
[0014]图3定向姿态原理图。
[0015]图中1.轴向移动机构，2.底板，3.左机架，4.右机架，5.平行四边形机构，6.水平姿态保持机构，1-1.伺服电机，1-2. U型机架，1-3.滑台，1-4.丝杠，1-5.光电编码器，1-6.行程开关，5-1.小臂驱动电机，5-2.小臂限位开关，5-3.小臂曲柄，5-4.小臂连杆，5-5.小臂，6-1.大臂驱动电机，6-2.大臂限位开关，6-3.大臂，6-4.辅助连杆，6-5.平行保持架，6-6.平行连杆，6-7.末端介入治疗平台。
【具体实施方式】
[0016]实施例1，参见附图1、附图2、附图3。
[0017]本实用新型悬臂式前列腺介入治疗机器人操作臂，包括：轴向移动机构1、底板2、机架、平行四边形机构5和水平姿态保持机构6，所述轴向移动机构1包括滑台1-3，所述滑台1-3正上方固接有底板2，所述底板2正上方固接设有左、右对称布置的左机架3和右机架4，所述左机架3上安装有平行四边型机构5，所述平行四边形机构5由小臂曲柄5-3、小臂连杆5-4、小臂5-5和大臂6-3组成，这个平行四边形机构5可以将小臂驱动电机5_1的动力和运动传递给小臂5-5，以此实现对小臂5-5的驱动，所述右机架4上安装有水平姿态保持机构6，所述水平姿态保持机构6由大臂6-3、辅助连杆6-4、平行保持架6-5、小臂5_5、平行连杆6-6和末端介入治疗平台6-