CN110856660B - 手术机器人及其穿刺机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种穿刺机构，所述穿刺机构用于驱动穿刺针组件执行介入操作，所述穿刺机构包括：底座；穿刺运动结构，可滑动地设置于所述底座上；所述穿刺针组件设置于所述穿刺运动结构上，所述穿刺运动结构带动所述穿刺针组件相对于所述底座滑出或滑入；以及限位结构，可滑动地设置于所述底座上，所述限位结构能够与所述穿刺运动结构抵接，用于限制所述穿刺运动结构的运动行程。这样，能够保证穿刺针组件伸入患者体内病灶位置的长度；使得穿刺针组件能够准确的伸入患者的病灶位置，避免穿刺针组件穿过病灶位置或未到达病灶位置，提高穿刺机构进行介入操作时的安全性，降低安全隐患。本发明还提供一种手术机器人。

Description

手术机器人及其穿刺机构

技术领域

本发明涉及医用穿刺设备，特别是涉及一种手术机器人及其穿刺机构。

背景技术

穿刺活检在介入手术中非常常见，由于每个人的体形、病灶位置几乎都不相同，每次穿刺针进入人体的长度也要随之发生变化。通常，穿刺针在针筒外壁每隔10mm都会有一圈标识，用于帮助医生计算穿刺针刺入人体的长度，从而判断是否到达目标位置。由于穿刺针外圈的标识是10mm一个间隔，因此医生通过肉眼观察时只能读出大概的长度，比如穿刺针刺入深度在30～40mm之间。如果需要更准确的数值，往往还需要借助超声设备多次探测针尖的位置，即便如此，医生将穿刺误差控制在3mm以内，也十分困难。这样在使用时，医护人员无法准确判断穿刺针伸入患者病灶位置的长度，影响穿刺活检介入手术的安全性，存在安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对目前医护人员无法准确判断穿刺针伸入患者病灶位置的长度导致的安全性问题，提供一种能够方便判断穿刺针组件的刺入深度、保证安全性的穿刺机构，同时还提供一种含有上述穿刺机构的手术机器人。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种穿刺机构，所述穿刺机构用于驱动穿刺针组件执行介入操作，所述穿刺机构包括：

底座；

穿刺运动结构，可滑动地设置于所述底座上；所述穿刺针组件设置于所述穿刺运动结构上，所述穿刺运动结构带动所述穿刺针组件相对于所述底座滑出或滑入；以及

限位结构，可滑动地设置于所述底座上，所述限位结构能够与所述穿刺运动结构抵接，用于限制所述穿刺运动结构的运动行程。

在其中一个实施例中，所述穿刺运动结构包括穿刺驱动组件、穿刺传动组件及移动平台，所述穿刺传动组件传动连接所述穿刺驱动组件与所述移动平台，所述穿刺驱动组件能够驱动所述穿刺传动组件带动所述移动平台沿所述底座滑动，所述移动平台用于安装所述穿刺针组件，并带动所述穿刺针组件相对于所述底座滑动。

在其中一个实施例中，所述限位结构包括限位驱动组件、限位传动组件及限位件，所述限位传动组件传动连接所述限位驱动组件与所述限位件，所述限位驱动组件能够驱动所述限位传动组件带动所述限位件运动至预设位置。

在其中一个实施例中，所述限位件为限位挡板，所述限位挡板能够与所述移动平台抵接，以限制所述移动平台朝向所述限位挡板所在的方向滑动。

在其中一个实施例中，所述移动平台包括平台基体及设置于所述平台基体上的第一安装部与第二安装部，所述第一安装部用于安装所述穿刺针组件，所述第二安装部用于与所述穿刺传动组件连接。

在其中一个实施例中，所述穿刺驱动组件与所述限位驱动组件均包括电机、减速箱及编码器，所述电机的输出端与所述减速箱连接，所述减速箱与所述穿刺传动组件或限位传动组件连接，所述编码器与所述电机电连接，用于接收控制所述电机转动的信号；

其中，所述电机为伺服电机。

在其中一个实施例中，所述穿刺传动组件和/或所述限位传动组件为丝杆螺母组件。

在其中一个实施例中，所述穿刺机构还包括穿刺零位开关与限位零位开关，所述穿刺零位开关与所述限位零位开关均设置于所述底座上，且所述穿刺零位开关对应所述穿刺运动结构设置，用于校正所述移动平台的初始位置；所述限位零位开关对应限位结构设置，用于校正所述限位件的初始位置。

在其中一个实施例中，所述穿刺机构还包括导向结构，所述导向结构设置于所述底座上，所述移动平台还包括第三安装部，所述导向结构与所述第三安装部连接，用于引导所述移动平台做直线运动。

在其中一个实施例中，所述导向结构还与所述限位件连接，用于引导所述限位件做直线运动。

一种手术机器人，包括控制装置、成像装置、机械臂组件及如上述任一技术特征所述的穿刺机构；

所述穿刺机构设置于所述机械臂组件的末端，所述控制装置分别与所述成像装置、所述机械臂组件及所述穿刺机构传输连接，所述成像装置用于获取患者病灶位置的目标位置点，并反馈给所述控制装置，所述控制装置根据所述目标位置点规划所述机械臂组件的运动路径与所述穿刺机构的限位件的预设位置；

所述控制装置控制所述机械臂组件根据所述运动路径运动至指定位置，所述控制装置所述限位件运动至所述预设位置，所述控制装置还控制所述穿刺运动结构带动所述穿刺针组件运动，当所述穿刺运动结构运动至所述预设位置并与所述限位件抵接时，所述限位件能够限制所述穿刺运动结构继续运动。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的手术机器人及其穿刺机构，穿刺运动结构带动穿刺针组件运动并滑出底座，使得穿刺针组件能够伸入患者体内的病灶位置，实现介入操作；穿刺运动结构带动穿刺针组件运动并滑入底座，此时，穿刺针组件能够从患者体内移出，便于介入操作；同时，限位结构在穿刺运动结构运动之底座滑动至预设位置，限位结构起安全防护作用，这样，穿刺运动结构带动穿刺针组件沿底座滑动到该预设位置后会与限位结构抵接，以保证穿刺针组件伸入患者体内病灶位置的长度；有效的解决目前医护人员无法准确判断穿刺针伸入患者病灶位置的长度导致的安全性问题；使得穿刺针组件能够准确的伸入患者的病灶位置，避免穿刺针组件穿过病灶位置或未到达病灶位置，提高穿刺机构进行介入操作时的安全性，降低安全隐患。

附图说明

图1为本发明一实施例的穿刺机构上安装穿刺针组件的结构示意图；

图2为图1所示的穿刺机构中底座的结构示意图；

图3为图1所示的穿刺机构中穿刺运动结构的移动平台的示意图；

图4为本发明另一实施例的穿刺机构的示意图；

图5为图4所示的穿刺机构上安装穿刺针组件的分解示意图。

其中：

100-穿刺机构；

110-底座；

111-安装基座；

112-支撑座；

120-穿刺运动结构；

121-穿刺驱动组件；

122-穿刺传动组件；

123-移动平台；1231-平台基体；1232-第一安装部；1233-第二安装部；1234-第三安装部；

124-运动平台；

125-转接件；

130-限位结构；

131-限位驱动组件；

132-限位传动组件；

133-限位件；

150-击发运动结构；

151-击发驱动组件；

152-击发传动组件；

153-推杆；

154-安装座；

155-击发外壳；

160-导向结构；

161-导向滑轨；

162-第一导向滑块；

163-第二导向滑块；

164-导向外壳；

170-穿刺零位开关；

180-限位零位开关；

190-连接法兰；

200-穿刺针组件；

202-手柄。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的手术机器人及其穿刺机构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1和图4，本发明提供一种穿刺机构100，该穿刺机构100能够承载穿刺针组件200，以驱动穿刺针组件200执行介入操作。本发明的穿刺机构100驱动穿刺针组件200执行介入操作，能够使得穿刺针组件200准确的伸入患者的病灶位置，避免穿刺针组件200穿过病灶位置或未到达病灶位置，提高穿刺机构100进行介入操作时的安全性，降低安全隐患；还能够实现穿刺针组件200的自动击发，保证穿刺机构100的位置不会窜动，进而保证穿刺内针能够准确的伸入患者体内的病灶位置，保证介入操作的安全性。可以理解的是，这里的介入操作包括但不限介入手术，例如包括但不限于组织活检、肿瘤消融、粒子植入、积液抽取、神经阻滞、浅层手术等各类介入手段。而且，穿刺针组件200可以为市场上任意类型的穿刺针如活检针、消融针等等，只要能够实现介入操作即可。

参见图1至图3，本发明的一实施例中，穿刺机构100包括底座110、穿刺运动结构120及限位结构130。穿刺运动结构120可滑动地设置于底座110上；限位结构130也可滑动地设置于底座110上。底座110起承载作用，用于承载其上的穿刺运动结构120及限位结构130，且穿刺运动结构120可相对底座110做直线运动，限位结构130也可相对底座110做直线运动。穿刺针组件200设置于穿刺运动结构120上，穿刺运动结构120带动穿刺针组件200相对于底座110滑出或滑入。可以理解的是，穿刺针组件200可拆卸的安装在穿刺运动结构120上，当对执行完一次介入操作后，将穿刺针组件200从穿刺运动结构120上拆卸下来，再重新安装一个新的穿刺针组件200，然后再次执行介入操作，这样能够避免发生交叉感染，污染样本。

而且，穿刺运动结构120沿底座110做直线运动时，能够带动其上的穿刺针组件200移动运动实现介入操作。穿刺运动结构120带动穿刺针组件200相对于底座110滑出是指穿刺运动结构120带动穿刺针组件200伸出底座110，并逐渐刺入患者体内；穿刺运动结构120带动穿刺针组件200相对于底座110滑入是指穿刺针组件200执行介入操作完成后，穿刺运动结构120带动穿刺针组件200复位，使得穿刺针组件200逐渐脱离患者。本发明的穿刺机构100可以与机械臂组件配合使用，穿刺机构100安装到机械臂组件的末端，通过机械臂组件能够带动穿刺机构100运动到指定位置。

可以理解的是，这里的指定位置是由控制装置根据成像装置对患者的病灶位置成像信息规划生成的位置，该指定位置位于患者体表上方，该指定位置到患者体表的距离为穿刺针组件200到患者之间的安全距离，避免穿刺针组件200突然掉落而扎伤患者。机械臂组件带动穿刺机构100运动到指定位置后，机械臂组件停止运动，然后，穿刺运动结构120带动穿刺针组件200运动，这样穿刺针组件200逐渐靠近患者体表靶点，并且，穿刺运动结构120继续带动穿刺针组件200运动，这样穿刺针组件200能够通过患者体表靶点刺入患者体内，并逐渐伸入到患者体内的病灶位置，完成介入操作。在本实施例中，穿刺针组件200为活检针，活检针能够对患者体内的病灶位置进行活组织取样、吸取细胞等操作，还能够向病灶位置注射治疗剂等。

需要说明的是，穿刺运动结构120在正常运动时，能够控制穿刺针组件200的运动行程，即穿刺运动结构120能够使得穿刺针组件200准确的刺入患者体内病灶位置，但是，当穿刺运动结构120非正常运动时，穿刺运动结构120会一直带动穿刺针组件200相对于底座110运动，存在穿刺针组件200经过病灶位置继续刺入的可能性，这样，穿刺针组件200会偏离病灶位置，存在安全隐患，同时，还无法对病灶位置的介入操作。因此，本发明的穿刺机构100通过限位结构130对穿刺运动结构120的运动行程进行限位。限位结构130能够与穿刺运动结构120抵接，用于限制穿刺运动结构120的运动行程。

穿刺机构100执行介入操作时，限位结构130先沿底座110滑动至预设位置，然后，穿刺运动结构120带动穿刺针组件200运动，以刺入患者体内的病灶位置，实现介入操作。穿刺运动结构120正常运行时，穿刺运动结构120运动至预设位置后会停止继续运动，且穿刺运动结构120不会与限位结构130相接触，此时穿刺针组件200能够准确的刺入患者体内的病灶位置；穿刺运动结构120非正常运行时，穿刺运动结构120运动到预设位置后不会停止运动，然后穿刺运动结构120与限位结构130相抵接，限位结构130能够起到阻挡作用，阻挡穿刺运动结构120的运动行程，使得穿刺运动结构120不能继续朝向限位结构130所在的方向运动，即保证穿刺针组件200不能继续刺入患者体内，此时，由于限位结构130的阻挡作用，能够保证穿刺针组件200准确的刺入患者体内的病灶位置，便于穿刺针组件200进行组织活检等操作，保证介入操作的安全性。

上述的预设位置是由控制装置根据成像装置对患者体内的病灶位置扫描成像后的信息计算规划生成的。具体的，控制装置根据成像装置获取病灶位置的目标位置点后，并根据该目标位置点计算限位结构130在底座110上的预设位置，该预设位置能够保证穿刺针组件200准确刺入患者体内病灶位置。本发明的限位结构130能够为穿刺机构100提供一道安全防护，有效的解决因穿刺运动结构120在运动过程中发生故障引起穿刺针组件200刺入更深的人体组织的问题，保证穿刺机构100执行介入操作时的安全性。而且，限位结构130可滑动设置的原因是，每个患者的胖瘦程度都不一样，病灶位置也不尽相同，进而穿刺针组件200的入针伸入也不一样，控制装置根据成像装置获取目标位置点之后计算限位结构130的预设位置，保证介入操作的安全性。

本发明的穿刺机构100通过限位结构130对穿刺运动结构120的运动进行限位，起到安全防护的作用，这样，即使穿刺运动结构120在运动过程中发生故障，由于限位结构130的阻挡限位作用，也不可能引起穿刺针组件200刺入更深的人体组织；这样能够保证穿刺针组件200伸入患者体内病灶位置的长度；有效的解决目前医护人员无法准确判断穿刺针伸入患者病灶位置的长度导致的安全性问题；使得穿刺针组件200能够准确的伸入患者的病灶位置，避免穿刺针组件200穿过病灶位置或未到达病灶位置，提高穿刺机构100进行介入操作时的安全性，降低安全隐患。

作为一种可实施方式，穿刺运动结构120包括穿刺驱动组件121、穿刺传动组件122及移动平台123，穿刺传动组件122传动连接穿刺驱动组件121与移动平台123，穿刺驱动组件121能够驱动穿刺传动组件122带动移动平台123沿底座110滑动，移动平台123用于安装穿刺针组件200，并带动穿刺针组件200相对于底座110滑动。移动平台123起承载作用，穿刺针组件200可拆卸的安装在移动平台123上。可以理解的是，移动平台123可以单独的平板状结构，能够安装穿刺针组件200即可；当然，移动平台123还可为击发穿刺针组件200的结构，这一点在下文详述。穿刺驱动组件121为穿刺运动结构120的动力源，穿刺驱动组件121驱动穿刺传动组件122通过移动平台123带动其上的穿刺针组件200运动，用于驱动穿刺针组件200执行介入操作；而且，当介入操作完成后，穿刺驱动组件121还能驱动穿刺传动组件122通过移动平台123带动穿刺针组件200退出患者体内，这样，能够使得穿刺针组件200按照刺入患者体内的角度从患者体内退出，避免对患者造成二次伤害，提高介入操作的安全性。穿刺传动组件122起到运动传递的作用，便于将运动传递到移动平台123上，以驱动移动平台123及其上的穿刺针组件200运动，实现穿刺针组件200的介入操作。

可选地，穿刺驱动组件121包括电机、减速箱及编码器，电机的输出端与减速箱连接，减速箱与穿刺传动组件122连接，编码器与电机电连接，用于接收控制电机转动的信号。采用电机作为动力源，通过穿刺传动组件122带动移动平台123及其上的穿刺针组件200运动，能够保证穿刺针组件200的穿刺深度，进而保证穿刺针组件200伸入患者体内的长度，使得穿刺针组件200能够准确的伸入到患者的病灶位置；同时，采用电机控制还能提高控制精度，保证穿刺传动组件122的运行精度，进而提高穿刺针组件200的穿刺精度，提高介入操作的可靠性。当然，在本发明的其他实施方式中，穿刺驱动组件121也可只包括电机，通过电机与穿刺传动组件122连接，以驱动穿刺传动组件122运动。示例的，电机为伺服电机，这样能够保证穿刺针组件200的刺入精度，使得刺入深度的精度提升至0.1mm以内。当然，在本发明的其他实施方式中，电机也可为超声电机或步进电机等等。

可选地，穿刺传动组件122为丝杆螺母组件。具体的，穿刺传动组件122包括穿刺丝杆及穿刺螺母，穿刺螺母套设于穿刺丝杆上，穿刺螺母的一端移动平台123连接，穿刺丝杆与穿刺驱动组件121即电机连接，穿刺驱动组件121驱动穿刺丝杆转动，进而穿刺丝杆驱动穿刺螺母运动，使得穿刺螺母沿穿刺丝杆做直线运动，进而穿刺螺母带动移动平台123做直线运动，以驱动穿刺针组件200刺入患者体内。当然，在本发明的其他实施方式中，穿刺传动组件122还可包括气缸、电磁铁或者伸缩杆等能够实现直线运动的结构。而且，穿刺传动组件122还包括穿刺联轴器，通过穿刺联轴器连接穿刺丝杆与穿刺驱动组件121。

可选地，底座110包括安装基座111，安装基座111用于承载穿刺运动结构120及限位结构130。安装基座111可以为平板状结构或者其他能够实现安装的结构。进一步地，底座110还包括两个支撑座112，两个支撑座112相对设置，支撑座112用于支撑传动组件，即用于支撑穿刺丝杆，穿刺丝杆的两端分别可转动地安装在支撑座112上，且穿刺丝杆的一端伸出安装座154，并与穿刺驱动组件121连接。再进一步地，底座110还包括第一支撑轴承，第一支撑轴承设置于穿刺丝杆与支撑座112之间，用于连接穿刺丝杆与支撑座112，避免穿刺丝杆的转动运动与支撑座112之间发生干涉。

作为一种可实施方式，限位结构130包括限位驱动组件131、限位传动组件132及限位件133，限位传动组件132传动连接限位驱动组件131与限位件133，限位驱动组件131能够驱动限位传动组件132带动限位件133运动至预设位置。限位驱动组件131为限位结构130的动力源，限位传动组件132能够起到运动传递的作用，限位驱动组件131驱动限位传动组件132带动限位件133运动，以使得限位件133能够运动到预设位置，限位件133能够起到阻挡的作用，用于阻挡穿刺运动结构120，避免穿刺运动结构120发生运动故障时继续向患者体内刺入，提高介入操作的安全性。

可以理解的是，限位件133是指能够实现限位的结构。在本实施中，限位件133为限位挡板，限位挡板能够与移动平台123抵接，以限制移动平台123朝向限位挡板所在的方向滑动。具体的，限位挡板朝向穿刺运动结构120所在的方向延伸，并能够伸入到移动平台123的运动轨迹上，这样，当穿刺驱动组件121带动移动平台123发生故障超行程运动时，由于限位挡板的阻挡作用，移动平台123无法越过限位挡板继续运动，使得移动平台123在限位挡板处停下，实现安全防护的作用。当然，在本发明的其他实施方式中，限位件133还可以为限位块或其他能够实现限位的结构。

可选地，限位驱动组件131均包括电机、减速箱及编码器，电机的输出端与减速箱连接，减速箱与限位传动组件132连接，编码器与电机电连接，用于接收控制电机转动的信号。采用电机作为动力源，通过限位传动组件132带动限位件133运动，能够保证限位件133位置调节的精度，进而保证穿刺针组件200伸入患者体内的长度，使得穿刺针组件200能够准确的伸入到患者的病灶位置，提高介入操作的可靠性。当然，在本发明的其他实施方式中，限位驱动组件131也可只包括电机，通过电机与限位传动组件132连接，以驱动限位传动组件132运动。示例的，电机为伺服电机，这样能够保证限位件133的调节，使得刺入深度的精度提升至0.1mm以内。当然，在本发明的其他实施方式中，电机也可为超声电机或步进电机等等。

可选地，限位传动组件132为丝杆螺母组件。具体的，限位传动组件132包括限位丝杆及限位螺母，限位螺母套设于限位丝杆上，限位螺母的一端限位件133连接，限位丝杆与限位驱动组件131即电机连接，限位驱动组件131驱动限位丝杆转动，限位丝杆驱动限位螺母运动，使得限位螺母沿限位丝杆做直线运动，进而限位螺母带动限位件133做直线运动，以驱动限位件133运动至预设位置，实现对移动平台123的阻挡。当然，在本发明的其他实施方式中，限位传动组件132还可包括气缸、电磁铁或者伸缩杆等能够实现直线运动的结构。可以理解的是，限位丝杆的两端分别可转动地安装在支撑座112上。进一步地，底座110还包括第二支撑轴承，第二支撑轴承设置于限位丝杆与支撑座112之间，用于连接限位丝杆与支撑座112，避免限位丝杆的转动运动与支撑座112之间发生干涉。而且，限位传动组件132还包括限位联轴器，通过限位联轴器连接限位丝杆与限位驱动组件131。

作为一种可实施方式，移动平台123包括平台基体1231及设置于平台基体1231上的第一安装部1232与第二安装部1233，第一安装部1232用于安装穿刺针组件200，第二安装部1233用于与穿刺传动组件122连接，例如，与穿刺螺母连接。可以理解，第二安装部1233本身也可以用作穿刺螺母。平台基体1231起承载连接作用，用于承载穿刺针，还用于与穿刺传动组件122的穿刺螺母连接。示例的，平台基体1231可以呈平板状，第一安装部1232与第二安装部1233分别位于平台基体1231的两侧，即第一安装部1232位于平台基体1231的上方，第二安装部1233位于平台基体1231的下方。穿刺针组件200可拆卸的安装在第一安装部1232上，第一安装部1232可以为平板状结构，便于安装穿刺针组件200；第二安装部1233可以采用套设的方式与穿刺螺母连接，也可采用螺纹件连接固定的方式与穿刺螺母连接。进一步地，第一安装部1232上还设置有定位柱，用于对穿刺针组件200如活检针等进行定位，避免穿刺针组件200在执行介入操作时发生窜动，提高介入操作的安全性。

可选地，穿刺机构100还包括导向结构160，导向结构160设置于底座110上，移动平台123还包括第三安装部1234，导向结构160与第三安装部1234连接，用于引导移动平台123做直线运动。导向结构160用于对移动平台123的运动进行导向，使得移动平台123沿着导向结构160做直线运动，避免穿刺传动组件122带动移动平台123运动时发生偏斜，保证穿刺针组件200刺入患者体内的角度准确，进而保证穿刺针组件200能够可靠的刺入患者的病灶位置。示例的，导向结构160包括导向滑轨161及第一导向滑块162，导向滑轨161沿穿刺针组件200的运动方向延伸布置，第一导向滑块162可滑动地设置在导向滑轨161上，第一导向滑块162与移动平台123的第三安装部1234连接，这样穿刺传动组件122带动移动平台123运动时，移动平台123通过第一导向滑块162能够沿着导向滑轨161做直线运动，使得穿刺针组件200以准确的入针角度刺入患者体内，保证介入操作的安全性。可以理解的是，第二安装部1233与第三安装部1234位于平台基体1231的同一侧。当然，第三安装部1234与第二安装部1233也可为一体结构。当然，在本发明的其他实施方式中，也可采用导向外壳164的方式进行导向，这一点在后文详述；也可以采用导向轴配合导向孔等导向方式进行导向。

进一步地，导向结构160还与限位件133连接，用于引导限位件133做直线运动。这样能够避免限位件133运动时发生偏斜，进而影响对移动平台123的限位效果。具体的，导向结构160还包括第二导向滑块163，且第二导向滑块163也可滑动地设置于导向滑轨161上，第二导向滑块163与第一导向滑块162沿导向滑轨161并排设置，且第二导向滑块163与第一导向滑块162之间存在预设间距，避免第二导向滑块163与第一导向滑块162发生碰撞而影响穿刺机构100的使用。第二导向滑块163与限位件133连接。

可选地，穿刺机构100还包括穿刺零位开关170与限位零位开关180，穿刺零位开关170与限位零位开关180均设置于底座110上，且穿刺零位开关170对应穿刺运动结构120设置，用于校正移动平台123的初始位置；限位零位开关180对应限位结构130设置，用于校正限位件133的初始位置。可以理解的是，穿刺传动组件122带动移动平台123运动后会存在误差，为了避免该误差对后续介入操作的影响，在底座110上设置穿刺零位开关170，该穿刺零位开关170表示移动平台123的初始位置，每次使用完成后对移动平台123进行校正，保证穿刺针组件200刺入深入的精度；限位传动组件132带动限位件133运动后会存在误差，为了避免该误差对后续阻挡移动平台123产生影响，在底座110上设置限位零位开关180，该限位零位开关180表示限位件133的初始位置，每次使用完成后对限位件133进行校正，保证限位件133能够在准确的预设位置阻挡移动平台123，避免误差影响穿刺针组件200的刺入深度。

参见图4至图5，在本发明的一实施例中，穿刺机构100包括穿刺运动结构120及击发运动结构150。穿刺运动结构120可做直线运动，用于驱动穿刺针组件200执行介入操作。本实施例中的穿刺运动结构120与上述实施例中的穿刺运动结构120的结构及工作方式是实质相同的，在此不一一赘述。击发运动结构150为移动平台123的一种变形。具体的，击发运动结构150设置于穿刺运动结构120上；击发运动结构150用于承载穿刺针组件200，如击发运动结构150击发活检针，使得活检针能够对患者体内的病灶位置进行活组织取样、吸取细胞等操作，还能够向病灶位置注射治疗剂等。穿刺运动结构120能够带动击发运动结构150做直线运动，使穿刺针组件200伸入患者体内；击发运动结构150能够自动击发穿刺针组件200做直线运动，以使穿刺针组件200伸入患者体内病灶位置。

可以理解的，穿刺针组件200包括穿刺外针和穿刺内针。击发运动结构150用于实现穿刺针组件200的击发。穿刺针组件200的击发是指穿刺内针相对穿刺外针伸出的操作。穿刺针组件200还具有致动件。击发运动结构150与穿刺针组件200的致动件可操作性地连接。可以理解的，这里的可操作地连接是指可以抵接、卡设连接、连接件连接等，只要能够实现击发运动结构150带动致动件运动(如推动、拉动、转动或者其他运动形式)，实现穿刺内针的击发即可。本实施例中，可操作地连接是指击发运动结构150与致动件抵接，击发运动结构150可推动致动件运动，使致动件击发穿刺内针伸出穿刺外针。

在使用时，将穿刺针组件200固定于击发运动结构150上，并将穿刺针组件200的致动件与击发运动结构150可操作地关联。穿刺针组件200执行介入操作时，穿刺运动结构120带动击发运动结构150运动，进而带动击发运动结构150上的穿刺针组件200运动，使得穿刺针组件200逐渐靠近患者。穿刺针组件200从患者体表靶点刺入患者体内。此时，穿刺针组件200还未到达病灶位置，只是到达病灶位置附近。然后，击发运动结构150带动致动件运动，以自动地击发穿刺内针，使穿刺内针相对于穿刺外针伸出，实现穿刺针组件200的击发。此时，穿刺内针能够准确的刺入病灶位置，穿刺内针可以对病灶位置进行组织切割、活组织取样、吸取细胞等操作，还能够向病灶位置注射治疗剂等。

手术机器人的机械臂组件运动指定位置后，穿刺运动结构120带动击发运动结构150及其上的穿刺针组件200运动，使得穿刺针组件200能够从患者体表的靶点刺入患者体内，然后，击发运动结构150击发穿刺运动组件使得穿刺针组件200的穿刺内针运动，穿刺内针能够伸入患者的病灶位置，实现介入操作；有效的解决目前穿刺针组件200需要手动击发导致的穿刺机构100的位置发生窜动的问题；实现穿刺针组件200的自动击发，保证穿刺机构100的位置不会窜动，进而保证穿刺内针能够准确的伸入患者体内的病灶位置，保证介入操作的安全性。这里的指定位置与上述实施例中指定位置的定义相同，也是由控制装置根据成像装置对患者的病灶位置成像信息规划生成的位置。

可以理解的，为了避免误触动而导致致动件击发。致动件可包括手柄202及击发保险。手柄202与击发运动结构150可操作性地连接。击发保险与穿刺内针联动。而且，手柄202与击发保险之间存在一定的间距。击发运动结构150带动手柄202运动，手柄202运动到击发保险的位置或与击发保险接触，手柄202可触动击发保险，此时，击发保险可以实现穿刺内针的击发。若手柄202突然运动后停止，手柄202与击发保险还存在一段距离，此时，手柄202无法击发穿刺内针。避免因误操作、结构问题或其他原因等误触动手柄202，保证操作安全。

作为一种可实施方式，穿刺运动结构120包括底座110以及设置于底座110上的穿刺传动组件122与穿刺驱动组件121，穿刺传动组件122传动连接穿刺驱动组件121与击发运动结构150，穿刺驱动组件121能够通过穿刺传动组件122驱动击发运动结构150运动。底座110与穿刺运动结构120的穿刺传动组件122与穿刺驱动组件121的具体结构及其工作方式在上文中已提及，在此不一一详述。

作为一种可实施方式，击发运动结构150包括安装座154及设置于安装座154上的击发传动组件152与击发驱动组件151，击发传动组件152传动连接击发驱动组件151与穿刺针组件200，击发驱动组件151能够通过击发传动组件152驱动穿刺针组件200运动。安装座154起承载作用，用于承载的击发传动组件152、击发驱动组件151及穿刺针组件200。击发驱动组件151为击发运动结构150的动力源，击发驱动组件151驱动击发传动组件152转动，进而击发传动组件152能够驱动穿刺针组件200的击发保险运动，完成穿刺针组件200的击发，使得穿刺内针能够准确的伸入到患者的病灶位置。而且，穿刺内针执行介入操作完成后，由穿刺运动结构120带动击发运动结构150运动，使得穿刺针组件200沿着入针角度从患者体内退出，提高介入操作的安全性。穿刺传动组件122能够实现运动的传动。

进一步地，击发运动结构150还包括击发外壳155，击发外壳155盖设于安装座154上，并将击发传动组件152与击发驱动组件151罩设，这样能够避免医护人员碰到而影响穿刺针组件200的介入精度，同时还能避免灰尘等杂物进入影响传动精度。穿刺针组件200安装于击发外壳155上，便于穿刺针组件200的安装固定。而且，击发外壳155上还设置定位柱，用于对穿刺针组件200如活检针等进行定位，避免穿刺针组件200在执行介入操作时发生窜动，提高介入操作的安全性。

再进一步地，击发运动结构150还包括推杆153，推杆153与击发传动组件152连接，推杆153与穿刺针组件200的致动件可操作地连接。击发传动组件152通过推杆153带动致动件运动。在此，推杆与致动件的手柄202可操作性地连接，该可操作地连接指的是推杆153与手柄202的端面抵接，击发传动组件152带动推杆153平动，推杆153再带动与其抵接的手柄202平动(例如，沿着图5的方向向下)。推杆153继续带动手柄202平动，并在预定位置处的进一步运动可使手柄202触动击发保险。

穿刺针组件200安装时，将穿刺针组件200安装到击发外壳155上，并将手柄202与推杆153可操作地关联以使推杆153通过手柄202触动击发保险。击发穿刺针组件200时，击发驱动组件151驱动击发传动组件152运动，进而击发传动组件152带动推杆153运动，由于穿刺针组件200固定于击发外壳155上，在击发保险被触发后，穿刺内针相对穿刺外针运动，实现穿刺内针的击发，使得穿刺内针伸入患者体内的病灶位置，完成组织切割等操作。而且，击发外壳155上设置开口槽，推杆153从该开口槽伸出，便于与穿刺针组件200的击发保险配合；开口槽还能便于推杆153的运动，避免发生干涉。

可选地，穿刺运动结构120还包括运动平台124及转接件125，运动平台124由穿刺传动组件122带动，转接件125连接运动平台124与安装座154。运动平台124即为击发运动结构150与穿刺传动组件122连接的机构，在本实施例中，运动平台124为运动滑块，运动滑块与穿刺传动组件122的穿刺螺母连接。转接件125用于实现运动平台124与安装座154的连接，转接件125可以为转接法兰或者螺纹连接件等。

可选地，穿刺运动结构120还包括导向外壳164，导向外壳164将穿刺运动结构120容纳于底座110上。导向外壳164上开设导向槽，导向槽沿穿刺针组件200的运动方向延伸，转接件125穿设导向槽与安装座154连接，导向槽用于对安装座154的运动进行导向。导向外壳164用于对运动平台124的运动进行导向，使得运动平台124沿着导向结构160做直线运动，进而带动其上的击发运动结构150及穿刺针组件200做直线运动，避免穿刺针组件200运动时发生偏斜，保证穿刺针组件200刺入患者体内的角度准确，进而保证穿刺内针能够可靠的刺入患者的病灶位置。

可选地，击发驱动组件151包括电机，通过电机与击发传动组件152连接，以驱动击发传动组件152运动。示例的，电机为伺服电机，这样能够保证推杆153运动精度的控制，使得穿刺内针的刺入深度的精度提升至0.1mm以内。当然，在本发明的其他实施方式中，电机也可为超声电机或步进电机等等。当然，在本发明的其他实施方式中，击发驱动组件151包括电机、减速箱及编码器，电机的输出端与减速箱连接，减速箱与击发传动组件152连接，编码器与电机电连接，用于接收控制电机转动的信号。采用电机作为动力源，通过击发传动组件152带动推杆153运动，能够保证推杆153可靠的击发穿刺针组件200，使得穿刺内针能够准确的伸入到患者的病灶位置，提高介入操作的可靠性。

可选地，击发传动组件152为丝杆螺母组件。具体的，击发传动组件152包括击发丝杆及击发螺母，击发螺母套设于击发丝杆上，击发螺母的一端与推杆153连接(或者推杆153本身作为螺母)，击发丝杆与击发驱动组件151即电机连接，击发驱动组件151驱动击发丝杆转动，进而击发丝杆驱动击发螺母运动，使得击发螺母沿击发丝杆做直线运动，进而击发螺母带动推杆153做直线运动，实现击发保险的击发，以驱动穿刺内针刺入病灶位置。当然，在本发明的其他实施方式中，击发传动组件152还可包括气缸、电磁铁或者伸缩杆等能够实现直线运动的结构。而且，击发传动组件152还包括穿刺联轴器，通过击发联轴器连接击发丝杆与击发驱动组件151。

可选地，穿刺机构100还包括连接法兰190，连接法兰190的一端与穿刺运动结构120连接，连接法兰190的另一端适于安装于机械臂组件上，以实现穿刺机构100与机械臂组件连接。

在本发明的一实施例中，穿刺机构100既可以包括上述实施例中的限位结构130，也可以包括上述实施例中的击发运动结构150。通过限位结构130对穿刺运动结构120进行限位，进而对击发运动结构150击发的穿刺内针进行限位，使得穿刺内针准确伸入患者的病灶位置。限位结构130与击发运动结构150在上文已经提及，在此不一一赘述。

参见图1至图3，本发明还提供了一种手术机器人，包括控制装置、成像装置、机械臂组件及如上述实施例中的穿刺机构100。穿刺机构100设置于机械臂组件的末端，控制装置分别与成像装置、机械臂组件及穿刺机构100传输连接，成像装置用于获取患者病灶位置的目标位置点，并反馈给控制装置，控制装置根据目标位置点规划机械臂组件的运动路径与穿刺机构100的限位件133的预设位置。控制装置控制机械臂组件根据运动路径运动至指定位置，控制装置控制限位件133运动至预设位置，控制装置还控制穿刺运动结构120带动穿刺针组件200运动，当穿刺运动结构120运动至预设位置并与限位件133抵接时，限位件133能够限制穿刺运动结构120继续运动。

机械臂组件可以包括多个串联机构和/或多个并联机构，多个串联机构和/或多个并联机构连接。也就是说，机械臂组件可以包括多个串联机构，通过多个串联机构连接，穿刺机构100安装于串联机构的末端，多个串联机构带动穿刺机构100运动到指定位置，以保证穿刺针组件200的入针位置及入针角度。机械臂组件也可包括多个并联机构，通过多个并联机构连接，穿刺机构100安装于并联机构的末端，多个并联机构带动穿定刺机构运动到指位置，以保证穿刺针组件200的入针位置及入针角度。当然，机械臂组件还可包括至少一个串联机构和至少一个并联机构，通过串联机构与并联机构共同配合，此时，并联机构位于串联机构的末端，穿刺机构100安装于并联机构的末端，串联机构与并联机构带动穿刺机构100运动到指定位置，以保证穿刺针组件200的入针位置及入针角度。可以理解的是，串联机构包括多个单臂，相邻的单臂之间可转动连接。并联机构可以包括诸如stewart平台。

成像装置包括计算机断层成像***(Computed Tomography，简称：CT)、磁共振成像***(Magnetic Resonance，简称：MR)、正电子发射断层成像***、放射治疗***、X射线成像***、单光子发射计算机断层成像***、超声成像***等中的一种或多种的组合。通过成像装置对患者进行扫描成像，以获取患者体内病灶位置的目标位置点，然后将该目标位置点传输给控制装置，控制装置根据目标位置点计算机械臂组件的运动路径。具体的，控制装置中集成手术导航规划模块，手术导航模块用于规划机械臂组件的运动路径(这里的规划可以是医护人员手动规划，也可以是手术导航规划模块中的导航软件自动规划，还可以是由导航软件辅助的半自动规划)。控制装置还能够根据目标位置点计算穿刺针组件200的刺入深度，进而控制穿刺机构100中限位结构130的限位件133的预设位置。

通过成像装置获得病灶位置的目标位置点之后，将该目标位置点的坐标传给控制装置如计算机等，控制装置根据该目标位置点规划机械臂组件的运动路径，以及计算限位件133的预设位置。然后，控制装置控制机械臂组件按照运动路径运动，并运动至指定位置，控制装置再给限位结构130的限位驱动组件131下发运动的指令，使得限位驱动组件131通过限位传动组件132驱动限位件133先到达预设位置。然后控制装置给穿刺运动结构120的穿刺驱动组件121下发运动指令，穿刺驱动组件121通过穿刺传动组件122带动移动平台123开始运动，从而带动穿刺针组件200向目标位置点开始前进。这样，穿刺针组件200能够逐渐向患者靠近，并从患者体表靶点伸入，并运动至病灶位置。

由于在穿刺针组件200到达目标位置之前，限位件133已经处于预设位置，并布下了一道安全防护。即使移动平台123、穿刺传动组件122、穿刺驱动组件121在运动过程中发生故障，也不可能引起穿刺针组件200会刺入更深的人体组织。这样也就提高了介入操作的安全性，进而提高手术机器人的安全性。

参见图4和图5，本发明还一种手术机器人，包括控制装置、成像装置、机械臂组件及如上述实施例中的穿刺机构100。穿刺机构100设置于机械臂组件的末端，控制装置分别与成像装置、机械臂组件及穿刺机构100传输连接，成像装置用于获取患者病灶位置的目标位置点，并反馈给控制装置，控制装置根据目标位置点规划机械臂组件的运动路径。控制装置控制机械臂组件根据运动路径运动至指定位置，控制装置控制穿刺运动结构120带动击发运动结构150及穿刺针组件200运动，并刺入患者体内；控制装置控制击发运动机构推动穿刺针组件200的致动件，使穿刺针组件200的穿刺内针刺入病灶位置。

可以理解的是，本实施例中控制装置、成像装置及机械臂组件与上述实施例中控制装置、成像装置及机械臂组件的结构、工作方式完全相同，在此不一一赘述。控制装置还能控制击发驱动组件151带动击发传动组件152运动，使得击发传动组件152击发穿刺针组件200的击发保险，以击发穿刺内针，使得穿刺内针伸入病灶位置，实现组织切割等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构用于驱动穿刺针组件执行介入操作，所述穿刺机构包括：

底座；

穿刺运动结构，可滑动地设置于所述底座上；所述穿刺针组件设置于所述穿刺运动结构上，所述穿刺运动结构带动所述穿刺针组件相对于所述底座滑出或滑入；以及

限位结构，可滑动地设置于所述底座上，所述限位结构能够与所述穿刺运动结构抵接，具有阻挡作用，用于限制所述穿刺运动结构的运动行程；所述限位结构包括限位驱动组件、限位传动组件及限位件，所述限位传动组件传动连接所述限位驱动组件与所述限位件，所述限位驱动组件能够驱动所述限位传动组件带动所述限位件运动至预设位置。

2.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺运动结构包括穿刺驱动组件、穿刺传动组件及移动平台，所述穿刺传动组件传动连接所述穿刺驱动组件与所述移动平台，所述穿刺驱动组件能够驱动所述穿刺传动组件带动所述移动平台沿所述底座滑动，所述移动平台用于安装所述穿刺针组件，并带动所述穿刺针组件相对于所述底座滑动。

3.根据权利要求1所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构还包括连接法兰，所述连接法兰的一端与所述穿刺运动机构连接，所述连接法兰的另一端适于安装于机械臂组件上。

4.根据权利要求2所述的穿刺机构，其特征在于，所述限位件为限位挡板，所述限位挡板能够与所述移动平台抵接，以限制所述移动平台朝向所述限位挡板所在的方向滑动。

5.根据权利要求2所述的穿刺机构，其特征在于，所述移动平台包括平台基体及设置于所述平台基体上的第一安装部与第二安装部，所述第一安装部用于安装所述穿刺针组件，所述第二安装部用于与所述穿刺传动组件连接。

6.根据权利要求2、4或5任一项所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺驱动组件与所述限位驱动组件均包括电机、减速箱及编码器，所述电机的输出端与所述减速箱连接，所述减速箱与所述穿刺传动组件或限位传动组件连接，所述编码器与所述电机电连接，用于接收控制所述电机转动的信号；

其中，所述电机为伺服电机。

7.根据权利要求2、4或5任一项所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺传动组件和/或所述限位传动组件为丝杆螺母组件。

8.根据权利要求2、4或5任一项所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构还包括穿刺零位开关与限位零位开关，所述穿刺零位开关与所述限位零位开关均设置于所述底座上，且所述穿刺零位开关对应所述穿刺运动结构设置，用于校正所述移动平台的初始位置；所述限位零位开关对应限位结构设置，用于校正所述限位件的初始位置。

9.根据权利要求2、4或5任一项所述的穿刺机构，其特征在于，所述穿刺机构还包括导向结构，所述导向结构设置于所述底座上，所述移动平台还包括第三安装部，所述导向结构与所述第三安装部连接，用于引导所述移动平台做直线运动。

10.根据权利要求9所述的穿刺机构，其特征在于，所述导向结构还与所述限位件连接，用于引导所述限位件做直线运动。

11.一种手术机器人，其特征在于，包括控制装置、成像装置、机械臂组件及如权利要求1至10任一项所述的穿刺机构；

所述穿刺机构设置于所述机械臂组件的末端，所述控制装置分别与所述成像装置、所述机械臂组件及所述穿刺机构传输连接，所述成像装置用于获取患者病灶位置的目标位置点，并反馈给所述控制装置，所述控制装置根据所述目标位置点规划所述机械臂组件的运动路径与所述穿刺机构的限位件的预设位置；

所述控制装置控制所述机械臂组件根据所述运动路径运动至指定位置，所述控制装置所述限位件运动至所述预设位置，所述控制装置还控制所述穿刺运动结构带动所述穿刺针组件运动，当所述穿刺运动结构运动至所述预设位置并与所述限位件抵接时，所述限位件能够限制所述穿刺运动结构继续运动。

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