主从微创血管介入手术机器人从端的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了主从微创血管介入手术机器人从端，属于机械制造技术领域。它包括从端控制机构和从端移动平台，从端控制机构由夹持驱动机构Ⅰ、推力反馈机构Ⅱ、无损夹持机构Ⅲ、夹持控制机构Ⅳ组成，同时本实用新型还给出了其控制方法。本实用新型通过设计了无损夹持机构、夹持控制机构、夹持驱动机构和推力反馈机构，来完成手术过程中导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等操作，增加了推送力测量的准确性，提高了导丝夹持的可靠性，并且装拆方便。
【专利说明】
主从微创血管介入手术机器人从端
技术领域
[0001]本实用新型属于机械制造技术领域，具体地说，涉及一种微创血管介入手术机器人，更具体地说，涉及主从微创血管介入手术机器人从端。
【背景技术】
[0002]心脑血管疾病已成为人类三大死亡病因之一，严重威胁人类健康。血管疾病的情况主要有血管肿瘤、血栓堵塞、血管畸形、血管收缩、血管硬化等。导管介入手术是现行的治疗心脑血管疾病最有效的方法，与“开放性”手术相比，它具有创伤小、安全性、术后恢复快、并发症少等优点。但是传统的血管介入手术也存在一些问题，首先导管介入手术在医学影像设备的引导下进行，医生长期受到X光的辐射，对医生的身体造成伤害;其次是手术的高危险性，对操作医生的操作技巧要求高，必须是高水平的专科医生才能执行，因此存在的困难是医生的缺乏和医生培训的时间长、代价高;再次是手术时间长，医生会因为长时间操作而疲劳，医生的生理颤抖和疲劳时的误操作都会大大降低手术的安全性。
[0003]遥操作主从微创血管介入手术机器人能够有效解决上述问题，医生可以在一个安全不受X光辐射的环境中操作手术，医生的生理颤抖和误操作都可以通过系统过滤掉，减少了医生的培训时间。近年来，遥操作主从微创血管介入手术辅助系统已成为一个研究热点。传统手术中医生直接操作手术器械，器械与人体组织的接触信息可以直接传给医生，而微创手术中医生手术中的触觉信息由于手术器械的关系大多很难得到。因此，在微创手术中，医生由于缺少了触觉信息而使得手术增加了危险，可能因操作不当或过猛损坏了病人的器官。触觉反馈在很多研究中都有涉及，但反馈方式传统的直接通过手术器械的方式相差甚远，医生的操作方式和传统的方式也大大不同，通常是直接的发送动作指令。因此，传统介入手术所积累的经验技巧得不到很好的利用，不符合人体工学的要求。
[0004]目前对于血管介入手术机器人主要有天津理工大学、哈尔滨工业大学和北京航空航天大学等。
[0005]对比文件I:申请公布号为CN104042259A，申请日为2014年5月16日，
【申请人】为天津理工大学，公开了名称为一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置的专利文件，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和倾角可调底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。优越性在于:可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性;可以保证不同的接受治疗者或者不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度;装置整体采用铝合金材料，尺寸小、质量轻。该发明能够很好地完成导丝的推送，并且采用磁流变液来实现力反馈，存在运动部件惯量小、反馈灵敏等优点。
[0006]对比文件2:授权公告号为CN102028549B，申请日期为2011年I月17日，
【申请人】为哈尔滨工业大学，公开了名称为一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统的专利文件，它涉及一种辅助血管内微创介入手术的机器人系统。为降低手术现场患者和医生的辐射危害，实现隔室异地介入手术，反馈导管输送力。主手手柄及计算机主机置于控制室内，控制柜、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器及可控导管置于手术室内，主手手柄位姿信号经计算机主机处理后传递给控制柜，控制柜内有运动控制卡和驱动器，运动控制卡接收命令发送指令到驱动器，驱动器将控制信号传递给主从介入装置的各个电机，进而控制介入装置实现可控导管的推/拉、旋转和弯曲操作，位姿传感器采集到可控弯曲段的位姿信息，位姿信号经运动控制卡传给计算机主机进行信号处理。该发明采用了可控导管，可获得可控导管弯曲可控段的位姿信息，保证可控导管前端的灵活性以及插管手术的可操纵性，同时通过主手手柄控制主从介入装置实现可控导管的推\拉、旋转和弯曲动作，并能获得手术室可控导管输送力信息，保证插管的精确性与稳定性。
[0007]对比文件3:授权公告号为CN103006327B，申请日期为2012年12月3日，
【申请人】为北京航空航天大学，公开了名称为一种主从式遥操作血管介入手术机器人的专利文件，它包括主端操控机构、从端推进机构、PMAC控制器;主端操控机构作为医生的操作端;从端推进机构作为机器人的执行机构，在手术室内代替医生把持导管，完成导管的运动功能;PMAC控制箱用来实现主端操控机构与从端推进机构间的信息传递，从而使从端导管推进机构按照主端操控机构的运动信息进行运动，其采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，从端推进机构实现导管的轴向进给和周向旋转运动，在手术室内代替医生把持导管，主端操控装置实现对导管推进机构的遥操作，避免医生受射线辐射。
[0008]但目前的微创血管介入手术机器人存在以下问题:(I)在导丝的推送过程中，相关运动部件之间存在摩擦力，尤其是轴向摩擦力的存在，影响了推送力的测定；(2)对于导丝的夹紧，现有的夹持机构易出现夹紧力不足或夹紧过度，进而造成不能完全夹紧导丝，或者夹紧力过大而损毁导丝；(3)导丝的装拆复杂，不能实现快速装配与拆卸，进而造成医生的术前安装操作过于复杂，术中更换导丝效率低下的问题。
[0009]对于上述问题，目前的微创血管介入手术机器人并没有解决，或者只解决了部分问题，因此急需将上述问题解决，以提高手术操作的安全性与便捷性。
【发明内容】
[0010]1.实用新型要解决的技术问题
[0011]提供了一种可以克服上述不足，从而更为精确、方便和高效的主从微创血管介入手术机器人从端及其控制方法。
[0012]2.技术方案
[0013]为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
[0014]一种主从微创血管介入手术机器人从端，包括从端控制机构和从端移动平台，从端移动平台由滑台电机、螺母丝杠副、滑台、底座组成，电机与螺母丝杠副的丝杆端相连，滑台与螺母丝杠副的螺母端相连，从端控制机构的机架与滑台固连，从端控制机构由夹持驱动机构1、推力反馈机构π、无损夹持机构m、夹持控制机构IV组成，
[0015]所述的夹持驱动机构I由电机、联轴器A、滚动花键轴A、滚动花键套A、扭转套筒、齿轮、弹性挡圈A、直线轴承A组成，所述的电机通过固定架紧固于机架上，所述的联轴器A两端分别连接电机转轴与滚动花键轴A，所述的滚动花键轴A装配在滚动花键套A中，所述的扭转套筒左端为光滑轴，中端在轴肩处设置有键，右端设置有空腔，其中端通过键装配在齿轮的轴孔中，并利用弹性挡圈A进行轴向固定，其左端装配于直线轴承A中，所述的直线轴承A固定在机架上，其右端的空腔装配有滚动花键套A;
[0016]所述的推力反馈机构Π由左压板、左推力轴承、定位圈、紧锁钉、右推力轴承、右压板、羊角螺母、螺栓、弹簧、传力钉、传感器组成，所述的定位圈通过紧锁钉固定在一体化齿轮左端轴上，所述的左推力轴承和右推力轴承套于一体化齿轮左端轴上，并分别压在定位圈左右两侧，所述的左推力轴承左侧设置有左压板，所述的右推力轴承右侧设置有右压板，所述的螺栓上设有弹簧，并与羊角螺母配合使用，将左压板和右压板连接，并将其压于左推力轴承和右推力轴承两侧，所述的右压板底端设有圆孔，并通过传力钉与传感器相连；
[0017]所述的无损夹持机构m由一体化齿轮、直线轴承B、楔形锁紧块、扭转固定块、扭转轴组成，所述的一体化齿轮与齿轮相啮合，其左端轴装配在直线轴承B中，其左端轴的末端设有螺纹孔，所述的螺纹孔与紧锁钉配合固定定位圈，所述的直线轴承B固连于机架，所述的扭转固定块通过螺纹与扭转轴连接，扭转固定块与扭转轴的装配间隙中设置有楔形锁紧块，扭转固定块的左端通过卡槽固定在一体化齿轮右侧腔中，所述的扭转轴与联轴器相连；
[0018]所述的夹持控制机构IV由联轴器B、端盖、滚动花键轴B、钢珠、压簧、压簧螺钉、滚动花键套B、扭矩限制器内壳、扭矩限制器外壳、联接套筒、电磁离合器、弹性挡圈B组成，所述的滚动花键轴B—端通过联轴器B与扭转轴相连，另一端装配在滚动花键套B中，所述的钢珠、压簧、压簧螺钉、扭矩限制器内壳、扭矩限制器外壳组成转矩限制器，扭矩限制器外壳上设有通孔，通孔上半部为螺纹孔，螺纹孔中装有压簧螺钉，通孔下半部为光孔，光孔中装有钢珠、压簧，压簧位于钢珠与压簧螺钉之间，扭矩限制器内壳上设有半球形小孔，所述的钢珠压于半球形小孔中，扭矩限制器内壳内侧装配有滚动花键套B，扭矩限制器外壳上设有键，并通过键装配在联接套筒左侧空腔中，所述的联接套筒右侧设有轴，其轴与电磁离合器内圈相连，并通过弹性挡圈B进行轴向固定，所述的电磁离合器外圈与机架固连。
[0019]所述的电机为伺服电机，所述的传感器为压力传感器，所述的左推力轴承和右推力轴承均为推力滚针轴承，所述的滚动花键轴A和滚动花键轴B均为凸缘式滚动花键轴，所述的电磁离合器为通电接合式电磁离合器。
[0020]—种主从微创血管介入手术机器人从端的控制方法，包括以下控制步骤:
[0021](I)导丝夹持控制:
[0022]主端发出导丝夹持控制信号，一路信号传至电磁离合器，电磁离合器的内外圈接合，此时扭转固定块的转动被限制；另一路信号传至电机，电机开始转动，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮转动，转动的角度为θ = 1.1β，其中β为根据导丝粗细确定的导丝夹紧时一体化齿轮所需的转动角度，
[0023]当一体化齿轮的转动角度处于θΕ[0，αι]范围时，楔形锁紧块向左推进，开始锁紧导丝，并将导丝夹紧，
[0024]当一体化齿轮的转动角度处于θΕ[αι，1.1a1]范围时，楔形锁紧块停止向左推进，扭矩限制器内壳和扭矩限制器外壳发生打滑，扭转固定块、扭转轴、联轴器B跟随一体化齿轮转动，直至导丝被完全夹紧；
[0025](2)导丝推送/回撤控制:
[0026]主端发出导丝推送/回撤控制信号，传至滑台电机，滑台电机开始工作，并通过螺母丝杠副带动滑台移动，此时导丝处于夹紧状态，可根据电机的正反转信号，实现导丝的推送或回撤，
[0027]当需要实现等速推送/回撤时，主端采集医生操作信息，从端根据1:1转动控制信号，实现对导丝等速推送/回撤控制，
[0028]当需要实现缩放推送/回撤时，主端采集医生操作信息，从端根据1:n转动控制信号，实现对导丝速度缩放的推送/回撤控制；
[0029](3)导丝放松控制:
[0030]主端发出导丝夹持控制信号，一路信号传至电磁离合器，电磁离合器的内外圈接合，此时扭转固定块的转动被限制；另一路信号传至电机，电机开始反转，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮转动，转动的角度为θ = β，其中β为根据导丝粗细确定的导丝夹紧时一体化齿轮所需的转动角度，楔形锁紧块向右推进放松导丝；
[0031](4)导丝旋转控制:
[0032]主端发出导丝旋转控制信号，一路信号传至电磁离合器，电磁离合器的内外圈分离，联接套筒的右端处于自由转动状态，此时扭转固定块可自由转动，另一路信号传至电机，电机开始转动，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮转动，从而实现导丝的转动，
[0033]当需要实现等速转动时，主端采集医生操作信息，从端根据1:1转动控制信号，实现对导丝等速转动的控制，
[0034]当需要实现缩放转动时，主端采集医生操作信息，从端根据1:η转动控制信号，实现对导丝转动速度缩放的控制；
[0035](5)导丝联动控制:
[0036]当导丝转动、推送/回撤同时进行时，主端发出相应的控制信号，步骤2和步骤4同步运行，以实现导丝的联动控制。
[0037]3.有益效果
[0038]与现有技术相比，本实用新型有以下显著优点:
[0039](I)本实用新型设计了无损夹持机构，通过对机构合理的设计，楔形锁紧块和扭转固定块配合使用，利用锥面夹紧原理来完成夹紧，夹持接触面积大，夹持可靠，并且降低了对导丝夹持的损伤，同时利用电机来控制，控制方便。
[0040](2)本实用新型设计了夹持控制机构，利用超越离合器内外圈的接合与分离来完成对无损夹持机构中的扭转轴的控制，控制简单，同时在超越离合器和扭转轴的连接处设置了扭矩限制器，能够在导丝的夹紧过程中，防止导丝的过度夹紧造成导丝的损毁，增加了夹持防护的安全系数。
[0041](3)本实用新型在所有影响轴向力测量的位置采用了“无摩擦”设计，在电机与齿轮之间增加了滚动花键副，在齿轮与机架之间设置了直线轴承，在一体化齿轮与机架之间设置了直线轴承，在扭转轴和超越离合器之间设置了滚动花键副，定位圈与左压板及右压板之间设置了推力轴承，以降低运动件与机架、运动件之间的存在的摩擦，增加了测量轴向力的准确性。
[0042](4)本实用新型对导丝的装拆采用合理化设计，可以通过羊角螺母来完成定位圈与推力轴承的连接，并且左压板和右压板采用半圆结构，方便了装置的装拆，解决了医生的术前安装操作过于复杂，术中更换导丝效率低下的问题。
[0043](5)本实用新型将无损夹持机构与导丝的旋转控制集成至同一机构，不仅可以利用无损夹持机构和夹持控制机构的配合来完成导丝的夹持，也可以无损夹持机构和夹持控制机构的配合来完成导丝的旋转操作，节省了零件的使用，使得结构更加紧凑，降低了成本。
[0044](6)本实用新型结构合理、加工制造简单、控制方便。
【附图说明】
[0045]图1为本实用新型装置与主端信息传递路线图；
[0046]图2为本实用新型装置结构框图；
[0047]图3为本实用新型装置的结构图；
[0048]图4为图1的A向视图。
[0049]附图中:I一夹持驱动机构，Π—推力反馈机构，ΙΠ一无损夹持机构，IV一夹持控制机构，I一机架，2—电机，3—联轴器A，4一滚动花键轴A，5—滚动花键套A，6—扭转套筒，7—齿轮，8—弹性挡圈A，9一直线轴承A，10一左压板，11一左推力轴承，12—定位圈，13—紧锁钉，14一右推力轴承，15—右压板，16—羊角螺母，17—螺栓，18—弹簧，19一传力钉，20—传感器，21—一体化齿轮，22—直线轴承B，23—楔形锁紧块，24—扭转固定块，25—扭转轴，26 一联轴器B，27 一端盖，28 一滚动花键轴B，29 一钢珠，30 一压貪，31 —压貪螺钉，32 一滚动花键套B，33—扭矩限制器内壳，34—扭矩限制器外壳，35—联接套筒，36—电磁离合器，37—弹性挡圈B，38—导丝。
【具体实施方式】
[0050]以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步描述。
[0051 ]如图1、图2、图3、图4所示，一种主从微创血管介入手术机器人从端，包括从端控制机构和从端移动平台，从端移动平台由滑台电机、螺母丝杠副、滑台、底座组成，电机与螺母丝杠副的丝杆端相连，滑台与螺母丝杠副的螺母端相连，从端控制机构的机架I与滑台固连，从端控制机构由夹持驱动机构1、推力反馈机构π、无损夹持机构m、夹持控制机构IV组成，
[0052]所述的夹持驱动机构I由电机2、联轴器A3、滚动花键轴A4、滚动花键套A5、扭转套筒6、齿轮7、弹性挡圈AS、直线轴承A9组成，所述的电机2通过固定架紧固于机架I上，所述的联轴器A3两端分别连接电机2转轴与滚动花键轴A4，所述的滚动花键轴A4装配在滚动花键套A5中，所述的扭转套筒6左端为光滑轴，中端在轴肩处设置有键，右端设置有空腔，其中端通过键装配在齿轮7的轴孔中，并利用弹性挡圈AS进行轴向固定，其左端装配于直线轴承A9中，所述的直线轴承A9固定在机架I上，其右端的空腔装配有滚动花键套A5;
[0053]所述的推力反馈机构Π由左压板10、左推力轴承11、定位圈12、紧锁钉13、右推力轴承14、右压板15、羊角螺母16、螺栓17、弹簧18、传力钉19、传感器20组成，所述的定位圈12通过紧锁钉13固定在一体化齿轮21左端轴上，所述的左推力轴承11和右推力轴承14套于一体化齿轮21左端轴上，并分别压在定位圈12左右两侧，所述的左推力轴承11左侧设置有左压板10，所述的右推力轴承14右侧设置有右压板15，所述的螺栓17上设有弹簧18，并与羊角螺母16配合使用，将左压板10和右压板15连接，并将其压于左推力轴承11和右推力轴承14两侧，所述的右压板15底端设有圆孔，并通过传力钉19与传感器20相连；
[0054]所述的无损夹持机构m由一体化齿轮21、直线轴承B22、楔形锁紧块23、扭转固定块24、扭转轴25组成，所述的一体化齿轮21与齿轮7相啮合，其左端轴装配在直线轴承B22中，其左端轴的末端设有螺纹孔，所述的螺纹孔与紧锁钉13配合固定定位圈12，所述的直线轴承B22固连于机架I，所述的扭转固定块24通过螺纹与扭转轴25连接，扭转固定块24与扭转轴25的装配间隙中设置有楔形锁紧块23，扭转固定块24的左端通过卡槽固定在一体化齿轮21右侧腔中，所述的扭转轴25与联轴器26相连；
[0055]所述的夹持控制机构IV由联轴器B26、端盖27、滚动花键轴B28、钢珠29、压簧30、压簧螺钉31、滚动花键套B32、扭矩限制器内壳33、扭矩限制器外壳34、联接套筒35、电磁离合器36、弹性挡圈B37组成，所述的滚动花键轴B28—端通过联轴器B26与扭转轴25相连，另一端装配在滚动花键套B32中，所述的钢珠29、压簧30、压簧螺钉31、扭矩限制器内壳33、扭矩限制器外壳34组成转矩限制器，扭矩限制器外壳34上设有通孔，通孔上半部为螺纹孔，螺纹孔中装有压簧螺钉31，通孔下半部为光孔，光孔中装有钢珠29、压簧30，压簧30位于钢珠29与压簧螺钉31之间，扭矩限制器内壳33上设有半球形小孔，所述的钢珠29压于半球形小孔中，扭矩限制器内壳33内侧装配有滚动花键套B32，扭矩限制器外壳34上设有键，并通过键装配在联接套筒35左侧空腔中，所述的联接套筒35右侧设有轴，其轴与电磁离合器36内圈相连，并通过弹性挡圈B37进行轴向固定，所述的电磁离合器36外圈与机架I固连。
[0056]所述的电机2为伺服电机，所述的传感器20为压力传感器，所述的左推力轴承11和右推力轴承14均为推力滚针轴承，所述的滚动花键轴A4和滚动花键轴B28均为凸缘式滚动花键轴，所述的电磁离合器36为通电接合式电磁离合器。
[0057]一种主从微创血管介入手术机器人从端的控制方法，包括以下控制步骤:
[0058](I)导丝夹持控制:
[0059]主端发出导丝夹持控制信号，一路信号传至电磁离合器36，电磁离合器36的内外圈接合，此时扭转固定块24的转动被限制；另一路信号传至电机2，电机2开始转动，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮21转动，转动的角度为Θ = 1.1β，其中β为根据导丝粗细确定的导丝夹紧时一体化齿轮21所需的转动角度，
[0060]当一体化齿轮21的转动角度处于θΕ[0，αι]范围时，楔形锁紧块23向左推进，开始锁紧导丝，并将导丝夹紧，
[0061]当一体化齿轮21的转动角度处于θΕ[αι，1.1a1]范围时，楔形锁紧块23停止向左推进，扭矩限制器内壳33和扭矩限制器外壳34发生打滑，扭转固定块24、扭转轴25、联轴器Β26跟随一体化齿轮21转动，直至导丝被完全夹紧；
[0062](2)导丝推送/回撤控制:
[0063]主端发出导丝推送/回撤控制信号，传至滑台电机，滑台电机开始工作，并通过螺母丝杠副带动滑台移动，此时导丝处于夹紧状态，可根据电机的正反转信号，实现导丝的推送或回撤，
[0064]当需要实现等速推送/回撤时，主端采集医生操作信息，从端根据1:1转动控制信号，实现对导丝等速推送/回撤控制，
[0065]当需要实现缩放推送/回撤时，主端采集医生操作信息，从端根据1:η转动控制信号，实现对导丝速度缩放的推送/回撤控制；
[0066](3)导丝放松控制:
[0067]主端发出导丝夹持控制信号，一路信号传至电磁离合器36，电磁离合器36的内外圈接合，此时扭转固定块24的转动被限制；另一路信号传至电机2，电机2开始反转，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮21转动，转动的角度为Θ = β，其中β为根据导丝粗细确定的导丝夹紧时一体化齿轮21所需的转动角度，楔形锁紧块23向右推进放松导丝；
[0068](4)导丝旋转控制:
[0069]主端发出导丝旋转控制信号，一路信号传至电磁离合器36，电磁离合器36的内外圈分离，联接套筒35的右端处于自由转动状态，此时扭转固定块24可自由转动，另一路信号传至电机2，电机2开始转动，并通过中间部件的传递，带动一体化齿轮21转动，从而实现导丝的转动，
[0070]当需要实现等速转动时，主端采集医生操作信息，从端根据1:1转动控制信号，实现对导丝等速转动的控制，
[0071]当需要实现缩放转动时，主端采集医生操作信息，从端根据1:η转动控制信号，实现对导丝转动速度缩放的控制；
[0072](5)导丝联动控制:
[0073]当导丝转动、推送/回撤同时进行时，主端发出相应的控制信号，步骤2和步骤4同步运行，以实现导丝的联动控制。
[0074]具体工作过程描述:
[0075]1.导丝前进或后退
[0076]当导丝需要前进或后退时，电机2运行，通过联轴器3、滚动花键轴Α4、滚动花键套Α5、扭转套筒6带动齿轮7旋转，齿轮7与一体化齿轮21相啮合，无损夹持机构的扭转固定块24的左端通过卡槽与一体化齿轮21相连，从而将旋转运动传递给扭转固定块24;此时电磁离合器36处于接合状态，电磁离合器36内圈通过联接套筒35、扭矩限制器外壳34、扭矩限制器内壳33、滚动花键套Β32、滚动花键轴Β28、联轴器Β26与扭转轴25相连，使得扭转轴25轴向转动停止;此时无损夹持机构开始工作，扭转固定块24与扭转轴25的相对转动使得其两者间隙随着转动而变化，而位于两者之间的楔形锁紧块23受间隙大小变化的影响，使其夹爪张开或闭合，实现对导丝的夹紧与放松，在机架底部的滚珠丝杠副的配合下，实现导丝的前进或后退。
[0077]2.导丝旋转
[0078]当导丝需要进行旋转操作时，电机2开始运行，电磁离合器36处于分离状态，此时电机2将旋转运动传递给无损夹持机构的扭转固定块24，而通过传动部件与电磁离合器36内圈相连的无损夹持机构的扭转轴25轴向旋转处于自由状态，电机2的旋转将带动整个夹持机构的旋转，从而实现导丝的旋转操作。
[0079]3.实时测量反馈力
[0080]在实时测量反馈力的过程中，导丝运行过程中的轴向力通过无损夹持机构取出，并通过一体化齿轮21、紧锁钉13、定位圈12、左推力轴承11、左压板10、螺栓17、右推力轴承14、右压板15、传力钉19，传递至传感器20。在导丝运动方向上，传感器20与机架I固连，其他机构均通过直线轴承或滚动花键副来完成与机架I的连接，将原有机构中的滑动摩擦转化为了滚珠的滚动摩擦，故除传感器20以外的机构在此方向上与机架I均处低摩擦状态。在低摩擦状态下测量反馈力，最大限度的降低了摩擦因素的影响，提高了测量精度。
[0081]4.防导丝夹持力不足或夹持过度
[0082]在导丝夹持过程中，为能快速准确的完成对导丝的夹持，电机2的转动角度一般预先设置固定值，但在实际过程中，常常由于电机、轴向旋转固定机构等特性，使得无损夹持机构的扭转固定块24与扭转轴25的相对旋转角度发生一定变化。此时利用电机2原先设定的转动角度去控制无损夹持机构，会造成夹持不充分或夹持过度的情况。
[0083]在无损夹持机构的扭转轴25与电磁离合器36相连的传动部件中设置扭矩控制器，当电机2的旋转超过一定角度后，此时无损夹持机构的扭转固定块24与扭转轴25相对转动，使得楔形锁紧块23夹紧，当夹紧力达到损毁导丝的临界点前，与扭转轴25相连的扭矩限制器的内外圈开始打滑，失去对扭转轴25轴向转动的限制，避免无损夹持机构的扭转固定块24与扭转轴25进一步相对转动，使得楔形锁紧块23不再收缩，从而防止导丝的过度夹紧。
[0084]对于电机2的转动角度，其设定值比使得导丝刚好夹紧时的转动角度稍大，使得每次夹紧时扭矩限制器的内外圈均出现打滑的情况，进而使得导丝能够完全夹紧。
【主权项】
1.一种主从微创血管介入手术机器人从端，包括从端控制机构和从端移动平台，从端移动平台由滑台电机、螺母丝杠副、滑台、底座组成，电机与螺母丝杠副的丝杆端相连，滑台与螺母丝杠副的螺母端相连，从端控制机构的机架(I)与滑台固连，其特征在于，从端控制机构由夹持驱动机构(I)、推力反馈机构(π)、无损夹持机构(m)、夹持控制机构(IV)组成， 所述的夹持驱动机构(I)由电机(2)、联轴器A(3)、滚动花键轴A(4)、滚动花键套A( 5)、扭转套筒(6)、齿轮(7)、弹性挡圈A(8)、直线轴承A(9)组成，所述的电机(2)通过固定架紧固于机架(I)上，所述的联轴器A(3)两端分别连接电机(2)转轴与滚动花键轴A(4)，所述的滚动花键轴A(4)装配在滚动花键套A(5)中，所述的扭转套筒(6)左端为光滑轴，中端在轴肩处设置有键，右端设置有空腔，其中端通过键装配在齿轮(7)的轴孔中，并利用弹性挡圈A(S)进行轴向固定，其左端装配于直线轴承A(9)中，所述的直线轴承A(9)固定在机架(I)上，其右端的空腔装配有滚动花键套A(5); 所述的推力反馈机构(Π)由左压板(10)、左推力轴承(11)、定位圈(12)、紧锁钉(13)、右推力轴承(14)、右压板(15)、羊角螺母(16)、螺栓(17)、弹簧(18)、传力钉(19)、传感器(20)组成，所述的定位圈(12)通过紧锁钉(13)固定在一体化齿轮(21)左端轴上，所述的左推力轴承(11)和右推力轴承(14)套于一体化齿轮(21)左端轴上，并分别压在定位圈(12)左右两侧，所述的左推力轴承(11)左侧设置有左压板(10)，所述的右推力轴承(14)右侧设置有右压板(15)，所述的螺栓(17)上设有弹簧(18)，并与羊角螺母(16)配合使用，将左压板(10)和右压板(15)连接，并将其压于左推力轴承(11)和右推力轴承(14)两侧，所述的右压板(15)底端设有圆孔，并通过传力钉(19)与传感器(20)相连； 所述的无损夹持机构(ΙΠ)由一体化齿轮(21)、直线轴承B(22)、楔形锁紧块(23)、扭转固定块(24)、扭转轴(25)组成，所述的一体化齿轮(21)与齿轮(7)相啮合，其左端轴装配在直线轴承B(22)中，其左端轴的末端设有螺纹孔，所述的螺纹孔与紧锁钉(13)配合固定定位圈(12)，所述的直线轴承B(22)固连于机架(I)，所述的扭转固定块(24)通过螺纹与扭转轴(25)连接，扭转固定块(24)与扭转轴(25)的装配间隙中设置有楔形锁紧块(23)，扭转固定块(24)的左端通过卡槽固定在一体化齿轮(21)右侧腔中，所述的扭转轴(25)与联轴器26相连； 所述的夹持控制机构(IV)由联轴器B (26)、端盖(27)、滚动花键轴B (28),钢珠(29)、压簧(30)、压簧螺钉(31)、滚动花键套B(32)、扭矩限制器内壳(33)、扭矩限制器外壳(34)、联接套筒(35)、电磁离合器(36)、弹性挡圈B(37)组成，所述的滚动花键轴B(28)—端通过联轴器B(26)与扭转轴(25)相连，另一端装配在滚动花键套B(32)中，所述的钢珠(29)、压簧(30)、压簧螺钉(31)、扭矩限制器内壳(33)、扭矩限制器外壳(34)组成转矩限制器，扭矩限制器外壳(34)上设有通孔，通孔上半部为螺纹孔，螺纹孔中装有压簧螺钉(31)，通孔下半部为光孔，光孔中装有钢珠(29)、压簧(30)，压簧(30)位于钢珠(29)与压簧螺钉(31)之间，扭矩限制器内壳(33)上设有半球形小孔，所述的钢珠(29)压于半球形小孔中，扭矩限制器内壳(33)内侧装配有滚动花键套B(32)，扭矩限制器外壳(34)上设有键，并通过键装配在联接套筒(35)左侧空腔中，所述的联接套筒(35)右侧设有轴，其轴与电磁离合器(36)内圈相连，并通过弹性挡圈B(37)进行轴向固定，所述的电磁离合器(36)外圈与机架(I)固连。2.根据权利要求1所述的主从微创血管介入手术机器人从端，其特征在于，所述的电机(2)为伺服电机。3.根据权利要求1所述的主从微创血管介入手术机器人从端，其特征在于，所述的传感器(20)为压力传感器。4.根据权利要求1所述的主从微创血管介入手术机器人从端，其特征在于，所述的左推力轴承(I I)和右推力轴承(14)均为推力滚针轴承。5.根据权利要求1所述的主从微创血管介入手术机器人从端，其特征在于，所述的滚动花键轴A( 4)和滚动花键轴B (28)均为凸缘式滚动花键轴。6.根据权利要求1所述的主从微创血管介入手术机器人从端，其特征在于，所述的电磁离合器(36)为通电接合式电磁离合器。
【文档编号】A61B34/37GK205459038SQ201620161455
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】郭书祥, 肖楠, 石立伟, 包贤强, 汪源, 彭维礼, 张超楠, 赵岩, 李姜超, 徐昌琦
【申请人】北京理工大学