用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人的制作方法

本发明涉及穿刺针机器人领域，特别涉及一种用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人。

背景技术：

微创手术是利用细长的杆状手术工具通过人体表面的微小切口探入体内进行手术操作的。与传统的开口手术相比，它可以减少手术切口及手术疤痕、缩短恢复时间、减少出血量及并发症等；可以看出，微创手术具有开口手术所无法比拟的优越性，因此受到了广大患者和医生的青睐，目前微创技术已经在多个临床领域中得到应用。

但目前的微创手术基本上是由经验丰富的医师来完成，但现实情况是，经验丰富的医师有限，穿刺手术过程持续时间较长，医师的精力有限，从而限制了微创手术的推广。由于微创手术所具有的优点，及其在操作上存在的这些困难，也使得医生期望获得辅助设备以方便实施并能够在更多领域中开展这类手术。将机器人技术与传统的微创技术相结合的穿刺针机器人被普遍认为是一种有效地解决传统微创技术缺点的方法。但现在的穿刺针机器人存在诸多缺陷，如体积大、使用不便、精度低等。所以现在缺少一种使用方便，精度高、效果好，能保证手术治疗的精度和质量的穿刺针机器人。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人，包括底座、设置于所述底座上的升降机构、设置于所述升降机构上的被动臂及设置于所述被动臂前端的rcm机构；

所述被动臂包括多个被动锁紧关节及设置于多个所述被动锁紧关节之间的连杆；

所述升降机构包括升降柱、设置于所述升降柱上的驱动器、与所述驱动器连接的升降杆、连接于所述升降杆上的连接件及设置于所述升降柱底部的固定座。

优选的是，所述底座上还设置有调节座，所述固定座设置于所述调节座上，所述固定座和调节座之间还设置有调节组件。

优选的是，所述连接件上设置有可调连接板，所述可调连接板的另一端与所述被动臂后端的被动锁紧关节固接。

优选的是，所述可调连接板中部设置有连接头，所述连接头包括与所述可调连接板中部固接的柱体部及固接于所述柱体部另一端的直径大于所述柱体部的球体部。

优选的是，所述连接件的中部开设有供所述连接头配合插入的连接孔，所述连接孔包括由所述连接件的与可调连接板接触的前端面向内开设的柱孔段及与所述柱孔段另一端连通的直径大于所述柱孔段的球孔段。

优选的是，所述球体部的直径大于所述柱孔段的直径，所述球体部配合容纳于所述球孔段内，且两者之间具有间隙；所述柱体部配合容纳于所述柱孔段内，且两者之间具有间隙。

优选的是，所述可调连接板和连接件的外周均开设有多个螺纹孔，所述螺纹孔内插设有调节螺钉，所述调节螺钉上还套设有第一弹簧，所述第一弹簧处于调节螺钉的螺帽与可调连接板之间。

优选的是，所述调节组件包括固接于所述调节座上的螺母座、配合穿设在所述螺母座上开设的螺母孔内的丝杆、与所述丝杆的一端连接的转盘及与所述丝杆另一端连接的楔形块；所述楔形块内开设有阶梯孔，所述丝杆另一端连接有用于插设在所述阶梯孔内的顶球。

优选的是，所述阶梯孔包括由外向内依次开设的用于供所述丝杆穿过的小孔段和用于容纳所述顶球的大孔段，所述丝杆与小孔段之间留有间隙，且所述顶球的直径介于所述小孔段和大孔段的直径之间，以使所述顶球及与所述顶球连接的丝杆的一端可旋转设置在所述阶梯孔内。

优选的是，所述固定座的侧部开设有与所述楔形块配合的楔形槽；所述固定座的侧部还开设有多个弹簧槽，所述弹簧槽内设置有上端与所述固定座连接且下端与所述调节座连接的第二弹簧。

本发明的有益效果是：本发明的用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人能改善医生的操作模式，使医生在宜人的环境或姿势下操作，不易疲劳；本发明的被动臂具有多个自由度，能增加操作的灵活性，使复杂手术操作变得简单；本发明的被动锁紧关节具有足够的刚度及锁紧力矩，能保证被动臂前端rcm的定位精度；本发明能发挥机器人操作稳定，定位准确的优势，保证手术质量；本发明的被动臂和升降柱的安装角度能实现高精度调节，保证手术治疗的精度和质量。本发明结构简单，使用效果好，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人的结构示意图；

图2为本发明的升降机构的结构示意图；

图3为本发明的连接件的结构示意图；

图4为本发明的可调连接板的结构示意图；

图5为本发明的调节组件与调节座、固定座配合的结构示意图；

图6为本发明的调节组件的结构示意图；

图7为本发明的弹簧槽的结构示意图。

附图标记说明：

1—底座；2—升降机构；3—被动臂；4—rcm机构；5—调节座；6—调节组件；7—可调连接板；8—连接件；9—转轴；20—升降柱；21—驱动器；22—升降杆；23—固定座；30—被动锁紧关节；31—连杆；60—螺母座；61—螺母孔；62—丝杆；63—转盘；64—楔形块；65—顶球；66—阶梯孔；67—小孔段；68—大孔段；70—连接头；71—柱体部；72—球体部；73—螺纹孔；74—调节螺钉；75—第一弹簧；80—连接孔；81—柱孔段；82—球孔段；230—楔形槽；231—弹簧槽；232—第二弹簧；740—螺帽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-7所示，本实施例的一种用于疼痛觉治疗的穿刺针机器人，其特征在于，包括底座1、设置于底座1上的升降机构2、设置于升降机构2上的被动臂3及设置于被动臂3前端的rcm机构4，rcm机构4即远端虚拟运动机构(remotecenterofmotion)

被动臂3包括被动锁紧关节30及设置于被动锁紧关节30之间的连杆31。被动锁紧关节30具有足够的刚度及锁紧力矩，能保证被动臂3前端rcm的定位精度。

升降机构2包括升降柱20、设置于升降柱20上的驱动器21、与驱动器21连接的升降杆22、连接于升降杆22上的连接件8及设置于升降柱20底部的固定座23。升降机构2能便于调节被动臂3和rcm机构4的高度，以适应不同手术高度。

在一种实施例中，参照图1，底座1底部还设置有滚轮，方便推动穿刺针机器人移动，该穿刺针机器人的控制组件可安装在底座1中。被动臂3上设置有3个被动锁紧关节30，被动臂3后端的被动锁紧关节30与升降杆22上的连接件8连接，前端的被动锁紧关节30上连接rcm机构4，中间的被动锁紧关节30通过两根连杆31与前后两被动锁紧关节30连接。手术前，医生首先通过控制组件松开三个被动关节，在水平方向上手动拖动各个被动关节，初步调节前端rcm的空间位置，当将针尖位置调整到进针点附近后，锁紧三个被动关节。前端的rcm机构4能精确调节进针的位置和进针的角度。

本发明工作时，医生通过影像检测设备扫查三维成像系统，得到患者病灶的图像及其位姿信息，获取进针点位置信息，然后通过控制组件或手动调节被动臂3，将rcm机构4调节至进针点处，引导穿刺针到达病灶内靶点，进行微创手术。

连接件8上设置有可调连接板7，可调连接板7的另一端与被动臂3后端的被动锁紧关节30固接。可调连接板7用于调节被动臂3的安装角度，以保证被动臂3顺利进行穿刺，以实现精确控制。

具体的，在一种实施例中，参照图3、4，可调连接板7中部设置有连接头70，连接头70包括与可调连接板7中部固接的柱体部71及固接于柱体部71另一端的直径大于柱体部71的球体部72。连接件8的中部开设有供连接头70配合插入的连接孔80，连接孔80包括由连接件8的与可调连接板7接触的前端面向内开设的柱孔段81及与柱孔段81另一端连通的直径大于柱孔段81的球孔段82。球体部72的直径大于柱孔段81的直径，球体部72配合容纳于球孔段82内，且两者之间具有间隙；柱体部71配合容纳于柱孔段81内，且两者之间具有间隙。从而使连接头70能在连接孔80能小范围自由转动，即可调连接板7能在连接件8上小范围自由转动。

其中，可调连接板7和连接件8的外周均开设有多个螺纹孔73，螺纹孔73内插设有调节螺钉74，调节螺钉74上还套设有第一弹簧75，第一弹簧75处于调节螺钉74的螺帽740与可调连接板7之间。在一种优选实施例中，螺纹孔73包括设置在四个角上的四个，以实现平面度的调节。

具体调节原理为：球体部72配合容纳于球孔段82内，且两者之间具有间隙；柱体部71配合容纳于柱孔段81内，且两者之间具有间隙。球体部72能在球孔段82内小范围转动，可调连接板7和连接件8的四个角上开设螺纹孔73，通过调节螺钉74固定连接。通过调节四个角上的调节螺钉74的松紧，使可调连接板7能相对于连接件8倾斜转动，从而能调节可调连接板7的竖直平面安装角度，从而实现固接在可调连接板7上的被动臂3的安装角度和精度的调节。

底座1上还设置有调节座5，固定座23设置于调节座5上，固定座23和调节座5之间还设置有调节组件6。升降柱20固接在固定座23上，固定座23再通过调节座5安装在底座1，通过调节座5和调节组件6用于实现升降柱20安装平面度的调节，以保证升降柱20处于竖直状态，从而保证升降柱20上的被动臂3上下升降位置的精确调节。(例如当底面不平整导致底座1不平整的情况，或是长期使用后，升降柱20的底座1松懈而造成不平整等)

具体的，在一种实施例中，参照图5、6、7，调节组件6包括固接于调节座5上的螺母座60、配合穿设在螺母座60上开设的螺母孔61内的丝杆62、与丝杆62的一端连接的转盘63及与丝杆62另一端连接的楔形块64；楔形块64内开设有阶梯孔66，丝杆62另一端连接有用于插设在阶梯孔66内的顶球65。阶梯孔66包括由外向内依次开设的用于供丝杆62穿过的小孔段67和用于容纳顶球65的大孔段68，丝杆62与小孔段67之间留有间隙，且顶球65的直径介于小孔段67和大孔段68的直径之间，以使顶球65及与顶球65连接的丝杆62的一端可旋转设置在阶梯孔66内。

其中，固定座23的侧部开设有与楔形块64配合的楔形槽230；固定座23的侧部还开设有多个弹簧槽231，弹簧槽231内设置有上端与固定座23连接且下端与调节座5连接的第二弹簧232。第二弹簧232用于辅助提供固定座23的回程动力，即当楔形块64从楔形槽230内抽离时，在固定座23、升降柱20的重量和第二弹簧232的拉力作用下固定座23的该端向下移动回位；同时第二弹簧232还能提供固定座23与调节座5之间的预紧力，使固定座23在调节座5上的安装更加牢固。其中，固定座23与调节座5之间还可通过转轴9可活动连接，两者之间具有一定的活动间隙。

在一种优选实施例中，调节组件6包括均匀间隔设置在调节座5四个角上的四组，从而能方便调节四个角的高度。参照图5、6和7：当需要调高固定座23的右端时，先旋转转盘63带动丝杆62旋转，由于螺母固定，丝杆62的另一端向左直线移动，通过丝杆62活动端上的顶球65推动楔形块64向左移动，楔形块64向左抵入楔形槽230内，楔形块64将固定座23顶起，使固定座23的右端向上微位移，从而抬高固定座23的右端；当需要调低固定座23的右端时，反向转动转盘63，通过丝杆62活动端上的顶球65拉动楔形块64向右移动，楔形块64从楔形曹内向外移动，使固定座23在自身重力作用和第二弹簧232弹力作用下向下微位移，从而调低固定座23的右端。通过丝杆62与螺母配合，将丝杆62旋转转换成楔形块64的水平运动，再通过楔形块64与楔形曹配合，将楔形块64的大水平位移转换成楔形曹处的固定座23的微垂直位移，从而能实现固定座23垂直位移的精确调节，保证固定座23上的升降柱20的安装精度。其中，从而通过扩大行程比，能提高调节精度；楔形块64的倾斜度越低，调节组件6的调节精度越高。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。