具有力反馈功能的主端操控装置和血管介入手术机器人的制作方法

本公开涉及医疗机械，具体而言，涉及一种具有力反馈功能的主端操控装置和血管介入手术机器人。

背景技术：

1、血管介入手术机器人是代替人力进行介入手术的重要医疗设备，通过主端操控，将位于从端的导管、导丝、支架等介入耗材引入体内血管，对疾病进行微创诊断和治疗；由于人体的血管较细且大多为弯曲的，介入手术中控制导管、导丝、支架等介入耗材在血管中运动需要非常小心，若操作不当很可能会刺破血管。因此，通过主端操控介入耗材运动时，主端设备对介入耗材的力反馈就较为重要，通过力反馈医生可以直观的感受到介入耗材的受力情况，并能及时作出调整，极大地提高了手术的安全性。

2、目前，通常采用滚轮或摇杆来控制介入耗材的运动，通常采用滚轮或摇杆来控制介入耗材的运动，将介入耗材所受阻力反馈至滚轮或摇杆上，来模拟力反馈，或通过图像观测介入耗材在血管内的运动，来模拟力反馈。

3、但是，现有技术中，血管介入手术机器人主端操控装置以及力反馈方式，对操作人员的经验要求较高，无法满足大部分操作人员的需求。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于克服上述相关技术的至少一种不足，提供一种具有力反馈功能的主端操控装置和血管介入手术机器人。

2、本公开的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本公开的实践而习得。

3、根据本公开的一个方面，提供一种具有力反馈功能的主端操控装置，包括：

4、安装架；

5、转动承接部，转动连接于所述安装架，所述转动承接部可相对于所述安装架周向转动；

6、操纵部，设于所述转动承接部的端部且可相对于所述转动承接部旋转，所述操纵部旋转时用于控制介入耗材的转动，所述操纵部摆动时用于控制介入耗材的前进或后退且能够在摆动时带动所述转动承接部在多个方向上摆动；

7、第一舵机和第二舵机，分别用于为所述转动承接部在不同方向上的摆动提供阻转力矩；

8、传动机构，包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件传动连接所述转动承接部和所述第一舵机，所述第一传动组件用于为所述转动承接部提供第一摆动平面，所述第二传动组件传动连接所述转动承接部和所述第二舵机，所述第二传动组件用于为所述转动承接部提供第二摆动平面，所述第一摆动平面和所述第二摆动平面相交；

9、其中，所述第一舵机的输出轴与所述第一传动组件固定连接，所述第二舵机的输出轴与所述第二传动组件固定连接，所述第一舵机的输出轴的轴线和所述第二舵机的输出轴的轴线相交。

10、在本公开的一种示例性实施方式中，所述第一传动组件包括：

11、第一齿轮，与所述第一舵机的输出轴固定连接；

12、内齿条，与所述第一齿轮啮合，所述内齿条所在平面与所述第一摆动平面平行；

13、第二齿轮，与所述第二舵机的输出轴固定连接；

14、所述第二传动组件包括：

15、外齿条，与所述第二齿轮啮合，所述外齿条所在平面与所述第二摆动平面平行；

16、所述内齿条与所述外齿条呈十字交叉固定连接，且均位于所述第一齿轮与所述第二齿轮之间；

17、其中，所述转动承接部在摆动时带动所述第一齿轮与所述内齿条在所述第一摆动平面内啮合运动；或所述转动承接部在摆动时带动所述第二齿轮与所述外齿条在所述第二摆动平面内啮合运动。

18、在本公开的一种示例性实施方式中，所述具有力反馈功能的主端操控装置还包括：

19、第三舵机，设于所述转动承接部与所述操纵部之间，用于为所述操纵部的转动提供阻转力矩。

20、在本公开的一种示例性实施方式中，所述安装架上开设有安装孔，所述具有力反馈功能的主端操控装置还包括：

21、固定环，设于所述安装孔中且与所述安装架固定连接，所述转动承接部通过所述固定环与所述安装架转动连接。

22、在本公开的一种示例性实施方式中，所述内齿条与所述外齿条均为弧形齿条，且所述内齿条和所述外齿条的圆心均与所述转动承接部相对于所述安装架的转动中心重合。

23、在本公开的一种示例性实施方式中，所述传动机构还包括：

24、限位板，所述第一齿轮与所述第二齿轮两侧均固定设置有所述限位板，用于使所述第一齿轮与所述内齿条、所述第二齿轮与所述外齿条始终在同一平面内进行啮合运动。

25、在本公开的一种示例性实施方式中，所述传动机构还包括：

26、限位件，所述内齿条和所述外齿条两端均设置有所述限位件，用于使所述第一齿轮不脱离与所述内齿条的啮合、所述第二齿轮不脱离与所述外齿条的啮合。

27、在本公开的一种示例性实施方式中，所述具有力反馈功能的主端操控装置还包括：

28、陀螺仪，设于所述第二舵机上，用于收集所述转动承接部摆动的空间角度信息，并将所述转动承接部的摆动信息映射至介入耗材前进或后退的运动信号。

29、在本公开的一种示例性实施方式中，

30、所述第一舵机用于根据所接收的介入耗材推进受到的阻力大小信息产生相应大小的阻转电流，并通过所述第一传动组件为所述转动承接部的摆动提供阻转力矩；

31、所述第二舵机用于根据所接收的介入耗材推进受到的阻力大小信息产生相应大小的阻转电流，并通过所述第二传动组件为所述转动承接部的摆动提供阻转力矩；

32、所述第三舵机用于根据所接收的介入耗材旋转受到的阻力大小信息产生相应大小的阻转电流，并为所述操纵部提供阻转力矩。

33、根据本公开的一个方面，提供一种血管介入手术机器人，包括主端操控盒和以上所述的具有力反馈功能的主端操控装置；

34、所述安装架设于所述主端操控盒内；

35、所述主端操控盒上设置有控制面板，所述控制面板用于显示介入耗材在人体内运动的模拟图像。

36、本公开的具有力反馈功能的主端操控装置和血管介入手术机器人具有以下有益效果：

37、本公开中具有力反馈功能的主端操控装置用于血管介入手术机器人，包括安装架、转动承接部、操纵部、第一舵机、第二舵机以及传动机构。其中，安装架设于血管介入手术机器人的主端，用于安装转动承接部、操纵部等，转动承接部转动连接在安装架上，转动承接部可相对于安装架进行多向摆动，操纵部转动连接在转动承接部端部。操作人员旋转操纵部，可以控制介入耗材在血管内转动；摆动操纵部时，可以带动转动承接部一起摆动，转动承接部可以在多个方向上摆动，转动承接部摆动可控制介入耗材在血管内前进或后退。且转动承接部向不同方向摆动可以控制介入耗材向不同方向运动，转动承接部的多向摆动使得血管介入手术机器人主端操控更加简单易上手，对操作人员的经验要求低，提高了具有力反馈功能的主端操控装置的操控性和安全性。

38、第一舵机固定连接于转动承接部远离操纵部的一端，第二舵机与安装架固定连接，传动机构分别与第一舵机的输出轴和第二舵机的输出轴连接，通过传动机构将转动承接部的摆动传递至第一舵机和第二舵机。传动机构包括第一传动组件和第二传动组件，第一传动组件传动连接转动承接部和第一舵机，用于为转动承接部提供第一摆动平面，第二传动组件传动连接转动承接部和第二舵机，用于为转动承接部提供第二摆动平面，第一摆动平面和第二摆动平面相交。其中，第一舵机可以为转动承接部在第一摆动平面内的摆动提供阻转力矩，第二舵机可以为转动承接部在第二摆动平面内的摆动提供阻转力矩。介入耗材在运动过程中受到阻力后，第一舵机或第二舵机产生阻转电流，阻碍操纵部和转动承接部摆动，操作人员可以通过操纵部受阻直观地感受到介入耗材的运动受阻，及时作出调整。且介入耗材受到阻力后，第一舵机或第二舵机会首先作出反馈，阻碍介入耗材的运动，避免了在操作人员反应期间介入耗材刺破血管壁的可能，提高了介入手术的安全性。

39、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。