一种六自由度的穿刺手术机器人系统的制作方法

1.本实用新型属于医疗设备相关技术领域，具体涉及一种六自由度的穿刺手术机器人系统。


背景技术：

2.穿刺手术通过机器人系统进行操作，不仅可以实现实时的穿刺针路径引导，还能够克服人手震颤的影响，极大的提高手术精度。
3.现有的穿刺手术机器人技术存在以下问题：现有的穿刺手术机器人在工作时，多通过光学或电磁定位系统来获得穿刺针的空间位置，再通过术前规划和影像配置引导医生进行手术，由于该设备对手术室和仪器的材质和品级有特殊的要求，成本较高，同时由于手术过程中人体处于生理活动期，在手术期间，人体胸部会跟随呼吸作用进行规律性的上下浮动，若是刚性手术机器人实现的穿刺手术，随着胸部的上下浮动，刚性针体会破坏针点附近的人体组织，加重手术创伤。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种六自由度的穿刺手术机器人系统，以解决上述背景技术中提出的成本高和可能加重手术创伤的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种六自由度的穿刺手术机器人系统，包括控制器和电源线，所述控制器的左侧中间偏下位置处设置有电源线，所述控制器的右侧位置处设置有放置箱架，所述放置箱架的顶部中间位置处设置有六维力传感模块，所述六维力传感模块的顶部位置处设置有旋转平台，所述旋转平台的顶部位置处设置有y轴移动平台，所述y轴移动平台的右侧中间偏上位置处设置有x轴移动平台，所述x轴移动平台的顶部中间偏左位置处设置有z轴移动平台，所述z轴移动平台的顶部位置设置有前端旋转关节，所述前端旋转关节包括连接板、连接杆、第一旋转关节和第二旋转关节，所述连接板的右侧中间位置处设置有连接杆，所述连接杆的右侧底部位置处设置有第二旋转关节，所述第二旋转关节的后端位置处设置有第一旋转关节。
6.优选的，所述六维力传感模块包括六维力传感器、封盖、连接法兰和底座，所述连接法兰内套接有六维力传感器，所述连接法兰的顶部位置处设置有封盖，所述连接法兰的底部位置处设置有底座。
7.优选的，所述z轴移动平台、x轴移动平台和y轴移动平台可分别进行三个不同轴向的运动工作。
8.优选的，所述z轴移动平台、前端旋转关节、x轴移动平台、y轴移动平台和旋转平台分别由220v交流电机和48v直流电机进行控制。
9.优选的，所述六维力传感模块由转接板进行控制读取。
10.优选的，所述控制器内设置有电机驱动器、开关电源、继电器、总线耦合器、保险丝和空气开关。
11.与现有技术相比，本实用新型提供了一种六自由度的穿刺手术机器人系统，具备以下有益效果：
12.1、本实用新型在现有的设备的基础上加装了新型的z轴移动平台、前端旋转关节、x轴移动平台、y轴移动平台和旋转平台，z轴移动平台、前端旋转关节、x轴移动平台、y轴移动平台和旋转平台可以实现本实用新型在有限空间内对穿刺针进行多方位的移动，有效的提高了本实用新型的工作性能，同时相较现有设备通过较少设备构件实现空间内位置调节功能，有效的降低了本实用新型的生产制作成本。
13.2、本实用新型在现有的设备的基础上加装了新型的六维力传感模块，在穿刺手术进行的过程中，六维力传感模块上的六维力传感器可以对前端旋转关节上穿刺针所受力进行收集并反馈至控制器内，控制器会通过z轴移动平台、x轴移动平台、y轴移动平台、旋转平台和前端旋转关节对穿刺针进行调整，使穿刺针工作时可以尽可能和患者保持同步，防止针体会破坏针点附近的人体组织，加重手术创伤。
附图说明
14.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
15.图1为本实用新型提出的一种六自由度的穿刺手术机器人系统结构示意图；
16.图2为本实用新型提出的前端旋转关节结构示意图；
17.图3为本实用新型提出的六维力传感模块结构示意图；
18.图4为本实用新型提出的一种六自由度的穿刺手术机器人控制系统拓扑结构示意图；
19.图中：1、z轴移动平台；2、前端旋转关节；3、x轴移动平台； 4、y轴移动平台；5、旋转平台；6、六维力传感模块；7、放置箱架； 8、控制器；9、电源线；21、连接板；22、连接杆；23、第一旋转关节；24、第二旋转关节；61、六维力传感器；62、封盖；63、连接法兰；64、底座。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1
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4，本实用新型提供一种技术方案：一种六自由度的穿刺手术机器人系统，包括控制器8和电源线9，控制器8内设置有电机驱动器、开关电源、继电器、总线耦合器、保险丝和空气开关，采用上述设置便于将控制用设备集中固定在一个工作空间内，控制器 8的左侧中间偏下位置处设置有电源线9，控制器8的右侧位置处设置有放置箱架7，放置箱架7的顶部中间位置处设置有六维力传感模块6，六维力传感模块6由转接板进行控制读取，采用上述设置可以提高六维力传感模块6工作精确度，六维力传感模块6包括六维力传感器61、封盖62、连接法兰63和底座64，连接法兰63内套接有六维力传感器61，连接法兰63的顶部位置处设置有封盖62，连接法兰 63的底部位置处设置有底座64，六维力传感模块6的顶部位置处设置有旋转平台5，旋转平台5的顶部位置处设置有y轴移动平台4，y 轴移动平台4
的右侧中间偏上位置处设置有x轴移动平台3，x轴移动平台3的顶部中间偏左位置处设置有z轴移动平台1，z轴移动平台1、x轴移动平台3和y轴移动平台4可分别进行三个不同轴向的运动工作，采用上述设置可以提高本实用新型的可活动空间范围，z 轴移动平台1的顶部位置设置有前端旋转关节2，z轴移动平台1、前端旋转关节2、x轴移动平台3、y轴移动平台4和旋转平台5分别由220v交流电机和48v直流电机进行控制，采用上述设置可以实现z 轴移动平台1、前端旋转关节2、x轴移动平台3、y轴移动平台4和旋转平台5相互独立工作，提高本实用新型的工作稳定性和精确度，前端旋转关节2包括连接板21、连接杆22、第一旋转关节23和第二旋转关节24，连接板21的右侧中间位置处设置有连接杆22，连接杆 22的右侧底部位置处设置有第二旋转关节24，第二旋转关节24的后端位置处设置有第一旋转关节23。
22.本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型安装好过后，使用者先检查本实用新型外部外观是否完好，确认本实用新型处于可以正常工作的状态，然后使用者将本实用新型移至所需使用的位置处，然后使用者将本实用新型的放置箱架7和控制器8朝下放置在使用的位置处，接着使用者将穿刺针等穿刺手术用设备安装固定在前端旋转关节2上，然后使用者将电源线9与外部工作电源线连接固定在一起，使用者接通外部电后本实用新型可以开始进行正常工作，在本实用新型的工作过程中，旋转平台5可以辅助y轴移动平台4进行活动调节工作，z轴移动平台1、x轴移动平台3和y轴移动平台4可以通过220v 交流电机进行控制工作，通过z轴移动平台1、x轴移动平台3和y 轴移动平台4可以辅助前端旋转关节2在空间内进行移动工作，然后前端旋转关节2可以通过第一旋转关节23和第二旋转关节24对穿刺针设备进行进一步更精细的调整，在穿刺手术进行的过程中，六维力传感模块6上的六维力传感器61可以对前端旋转关节2上穿刺针所受力进行收集并反馈至控制器8内，控制器8会通过z轴移动平台 1、x轴移动平台3、y轴移动平台4、旋转平台5和前端旋转关节2 对穿刺针进行调整，使穿刺针工作时可以尽可能和患者保持同步，防止针体会破坏针点附近的人体组织，加重手术创伤。
23.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。