CN111513764A - 一种用于针刺微创机器人的检测固定装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其通过对进人人体内部的超声扫描仪与目标检测区域的矢状面的前仰角的角度调节到预设范围内，使得超声扫描仪与人体的目标检测区域的位置相对固定，此时输出的扫描影像的清晰度更好，成像更佳，有利于医护人员查看。本发明还提供了一种机器人。

Description

一种用于针刺微创机器人的检测固定装置及机器人

技术领域

本发明涉及超声扫描装置，尤其涉及一种用于针刺微创机器人的检测固定装置及针刺微创机器人。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的超声扫描仪运用到医学领域中，用于各种疾病的检测。比如常用的针刺微创机器人，其通过末端固定装置上的超声扫描仪的探针进入到人体内部并检测目标检测区域，并形成相应的影像，但是由于超声扫描仪的探头处于人体内部，工作人员无法对超声扫描仪的探头与目标检测区域的位置相对固定，使得成像效果不好，进而影响医护人员的观察。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其能够解决现有技术中针刺微创机器人对目标检测区域成像不佳的问题。

本发明的目的之二在于提供一种机器人，其能够解决现有技术中针刺微创机器人对目标检测区域成像不佳的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，所述针刺微创机器人通过检测固定装置进入人体内部，实现对人体的目标检测区域进行扫描；所述针刺微创机器人包括操作台；所述检测固定装置安装于操作台上，包括底部旋转机构、线性滑动机构、角度调节机构、圆周旋转机构和超声扫描仪；其中，线性滑动机构、角度调节机构、圆周旋转机构、超声扫描仪通过底部旋转机构安装于针刺微创机器人的操作台上；线性滑动机构用于调节超声扫描仪与人体的在水平方向上的距离，角度调节机构用于当超声扫描仪进入人体后调节超声扫描仪在人体矢状面上的前仰角的角度，圆周旋转机构用于当超声扫描仪进入人体内部时，控制超声扫描仪在水平面内转动，进而调节超声扫描仪进入人体的角度；通过线性滑动机构和圆周旋转机构控制超声扫描仪进入人体内部，并且当超声扫描仪进入人体内部后，启动超声扫描仪依次在人体纵深方向上移动扫描以及在人体矢状方向上移动扫描，直到查找到目标检测区域，然后通过角度调节机构使得超声扫描仪在人体矢状面上的前仰角的角度固定在预设角度范围内并输出超声扫描仪的扫描影像。

进一步地，所述预设角度范围为3°～15°。

进一步地，所述预设角度范围为5°～10°。

进一步地，超声扫描仪包括扇形扫描探头和切片扫描探头，扇形扫描探头用于在人体纵深方向上扫描，切片扫描探头用于在人体矢状方向上扫描。

进一步地，当超声扫描仪进入人体内部后，首先启动扇形扫描探头在人体纵深方向上扫描并根据实时获取的扫描影像查找到目标检测区域；然后启动切片扫描探头并通过角度调节机构使得切片扫描探头在人体矢状方向上依次进行扫描，并根据实时获取的扫描影像查找到目标检测区域；最后通过角度调节机构调节切片扫描探头在人体矢状面的前仰角的角度固定在预设范围内。

进一步地，所述线性滑动机构包括滑动格挡条、尾部支撑座、第二紧定旋钮、第三紧定旋钮、滑动连接块、第二滑块、第二直线滑轨、本体及配合转动件；本体侧面设有条状槽，滑动格挡条固定于条状槽，尾部支撑座固定于本体，第三紧定旋钮螺接于滑动连接块，滑动连接块固定于第二滑块，第二滑块滑动安装于第二直线滑轨并在第二直线滑轨内滑动；本体与第二直线滑轨固定连接，第二滑块固定于配合转动件，第三紧定旋钮抵触于滑动格挡条使本体相对于滑动连接块固定；

通过滑动连接块推动第二滑块在第二直线滑轨内滑动，进而调节检测固定装置与人体在水平方向上的距离，即超声扫描仪与人体在水平方向上的距离。

进一步地，所述底部旋转机构包括支撑圆柱块和第一紧定旋钮；其中，支撑圆柱块装于所述针刺微创机器人的操作台上；配合转动件设有圆柱凸台，圆柱凸台插接于底部旋转机构中；通过配合转动件的圆柱凸台在底部旋转机构中旋转，使得线性滑动机构相对于底部旋转机构在水平面上旋转，进而使得超声扫描仪在水平面上旋转，调节超声扫描仪进入人体的角度；

通过转动第一紧定旋钮并抵触于圆柱凸台使得线性滑动机构相对于底部旋转机构固定，进而通过支撑圆柱块使得检测固定装置固定在针刺微创机器人的操作台上。

进一步地，角度调节机构固定于支撑前座，第二紧定旋钮螺接于角度调节机构的端部，第二紧定旋钮抵触于尾部支撑座使角度调节机构固定于尾部支撑座和前座连接块之间；

角度调节机构包括支撑尾座、第三轴承及元器件保护壳，第三轴承安装于支撑尾座，超声扫描仪的一端安装于所述第三轴承；

圆周旋转机构包括支撑前座及前座连接块；

其中，支撑前座一端转动安装于前座连接块；角度调节机构固定于支撑前座，第二紧定旋钮螺接于所述角度调节机构的端部；通过按压第二紧定旋钮在尾部支撑座内上下滑动，使得支撑前座沿着前座连接块进行转动，进而使得安装于支撑前座的第四轴承内的超声扫描仪沿着前座连接块转动，即使得超声扫描仪的探头在人体矢状面的前仰角的角度。

进一步地，圆周旋转机构还包括双台阶齿轮、第四轴承、第二小齿轮、旋转驱动电机及第三小齿轮；前座连接块安装在本体的前端，第四轴承安装于双台阶齿轮，双台阶齿轮安装在支撑前座内，第二小齿轮通过紧定螺丝固定在旋转驱动电机的输出端，第三小齿轮通过紧定螺丝固定在转动电位器的转动端；

旋转驱动电机和转动电位器固定在支撑前座上；第二小齿轮驱动双台阶齿轮旋转，第三小齿轮与双台阶齿轮之间齿轮配合，转动电位器与第三小齿轮同步转动以检测到双台阶齿轮的转动角度。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种机器人，所述机器人为针刺微创机器人，所述针刺微创机器人包括检测固定装置，所述检测固定装置为如本发明目的之一采用的一种用于针刺微创机器人的检测固定装置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过将超声扫描仪紧贴于目标检测位置，使得超声扫描仪与目标检测区域在人体矢状面的前仰角角度保持在一定的范围内，此时，由于超声扫描仪与目标检测区域的相对位置固定，因此，通过超声扫描仪的探头输出的扫描影像更清晰、准确，成像效果更好，有利于医护人员看清人体的目标检测区域的影像。

附图说明

图1为本发明提供的针刺微创机器人的结构示意图；

图2为本发明提供的检测固定装置的整体结构示意图；

图3为本发明提供的检测固定装置的布局结构示意图。

图中：100、升降机构；200、高度调节机构；300、直线运动机构；400、显示机构；500、检测固定装置；510、底部旋转机构；511、第一紧定旋钮；512、支撑圆柱块；520、线性滑动机构；521、滑动格挡条；522、尾部支撑座；523、第二紧定旋钮；524、第三紧定旋钮；525、滑动连接块；526、第二滑块；527、第二直线滑轨；528、本体；529、配合转动件；530、角度调节机构；531、支撑尾座；532、第三轴承；533、元器件保护壳；540、圆周旋转机构；541、支撑前座；542、前座连接块；543、双台阶齿轮；544、第四轴承；545、第二小齿轮；546、旋转驱动电机；547、第三小齿轮；548、转动电位器；250、超声扫描仪；251、扇形扫描探头；252、切片扫描探头。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

本发明提供了一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其中，针刺微创机器人是比较常用于检测人体某个部位的机器人，例如用于检测人体的***、肿瘤等。

针刺微创机器人，如图1所示，一般包括控制器、升降机构100、安装于升降机构100上的高度调节机构200、安装于高度调节机构200上的直线运动机构300、显示机构400和检测固定装置500。

检测固定装置500上安装有超声扫描仪250，用于进入人体内部对人体进行扫描并将扫描数据发送给控制器，使得控制器将扫描数据生成扫描影像并通过显示机构400的显示设备显示。

由于手术过程中比如床、病人等的不同，针刺微创机器人的高度、角度以及与人体的距离均需要调节。也即是升降机构100用于调节针刺微创机器人的高度、高度调节机构200用于调节检测固定装置500的高度、直线运动机构300用于调节检测固定装置500与人体的距离。另外，升降机构100、高度调节机构200、直线运动机构300的控制均由控制器进行控制。本发明中的控制器可以是内置于针刺微创机器人内部的微控制器，也可以是外部的PC机、计算机等控制设备。

优选地，本发明提供的用于针刺微创机器人的检测固定装置500，也即是针刺微创机器人的末端固定机构。该检测固定装置500安装于针刺微创机器人的直线运动机构300上，控制器通过高度调节机构200调节检测固定装置500的高度、通过直线运动机构300调节检测固定装置500与人体的距离，使得检测固定装置500位于合适的位置，便于进入人体内部。

比如，用于对人体的***进行检测时，将检测固定装置500通过人体***进入到人体内部，首先通过升降机构100来调节针刺微创机器人的高度，然后再通过高度调节机构200来微调检测固定装置500的高度，再通过直线运行机构调节检测固定装置500与人体的距离，使得安装于检测固定装置500上的超声扫描仪250处于进入人体***的最佳位置，以便准确从人体***中进入到人体内部。

具体，如图2和图3所示，本发明提供的检测固定装置500，包括底部旋转机构510、线性滑动机构520、角度调节机构530、圆周旋转机构540和超声扫描仪250。

其中，超声扫描仪250包括扇形扫描探头251和切片扫描探头252。扇形扫描探头251用于在人体深度方向上扫描，切片扫描探头252用于在人体矢状方向上扫描。

线性滑动机构520用于调节超声扫描仪250与人体的在水平方向上的距离。角度调节机构用于当超声扫描仪250进入人体后调节超声扫描仪250在人体矢状面上的前仰角的角度。圆周旋转机构540用于当超声扫描仪250进入人体内部时，控制超声扫描仪250在水平面内转动，进而调节超声扫描仪250进入人体的角度。

在工作时，通过线性滑动机构520、圆周旋转机构540来实现控制超声扫描仪250与人体的距离、角度等进而实现超声扫描仪250能够以合适的角度进入到人体内部，然后启动超声扫描仪250上的探头在人体纵深方向上扫描、人体矢状方向上扫描，直到查找到目标检测区域。

然后再对目标检测区域进行扫描影像时，通过角度调节机构使得超声扫描仪250在人体矢状面上的前仰角的角度固定在预设角度范围内，进而输出超声扫描仪250。

其中，预设角度范围为3°～15°。优选地，预设角度范围为5°～10°。也即是，当超声扫描仪250的切片扫描探头252在人体矢状面上的前仰角的角度在上述范围内时，其输出的影像清晰度较高，便于后期医护人员查看影像，进而进行相应的参考，为手术提供便利性。

进一步地，线性滑动机构520包括滑动格挡条521、尾部支撑座522、第二紧定旋钮523、第三紧定旋钮524、滑动连接块525、第二滑块526、第二直线滑轨527、本体528及配合转动件529。

本体528侧面设有条状槽，滑动格挡条521固定于条状槽，尾部支撑座522固定于本体528，第三紧定旋钮524螺接于滑动连接块525，滑动连接块525固定于第二滑块526，第二滑块526滑动安装于第二直线滑轨527，本体528与第二直线滑轨527固定连接，第二滑块526固定于配合转动件529，第三紧定旋钮524抵触于滑动格挡条521使本体528相对于滑动连接块525固定。

本实施例通过滑动连接块525推动第二滑块526在第二直线滑轨527内滑动，进而调节检测固定装置500与人体在水平方向上的距离，进而调节检测固定装置500上的超声扫描仪250与人体在水平方向上的距离。

当超声扫描仪250与人体在水平方向上的距离一定时，通过转动第三紧定旋钮524抵触于滑动格挡条521使得本体528相对于滑动连接块525固定。

所述底部旋转机构510包括支撑圆柱块512和第一紧定旋钮511。其中，支撑圆柱块512装于所述针刺微创机器人的操作台上，也即是本实施例中的直线运动机构300上，用于将整个检测固定装置500安装于直线运动机构300上。

配合转动件529设有圆柱凸台，圆柱凸台插接于底部旋转机构510中；通过配合转动件529的圆柱凸台在底部旋转机构510中旋转，使得线性滑动机构520相对于底部旋转机构510在水平面上旋转，进而使得超声扫描仪250在水平面上旋转，调节超声扫描仪250进入人体的角度；

通过转动第一紧定旋钮511并抵触于圆柱凸台使得线性滑动机构520相对于底部旋转机构510固定，进而通过支撑圆柱块512使得检测固定装置500固定在针刺微创机器人的操作台上。

所述角度调节机构530包括支撑尾座531、第三轴承532及元器件保护壳533，第三轴承532安装于支撑尾座531，超声扫描仪250的一端安装于所述第三轴承532；

圆周旋转机构540包括支撑前座541及前座连接块542。其中，支撑前座541一端转动安装于前座连接块542。超声扫描仪250安装于支撑前座541上。角度调节机构530固定于支撑前座541，第二紧定旋钮523螺接于末端角度调节机构530的端部，第二紧定旋钮523抵触于尾部支撑座522使末端角度调节机构530固定于尾部支撑座522和前座连接块542之间。

在实际使用时，由于支撑前座541一端转动安装于前座连接块542。角度调节机构530固定于支撑前座541，第二紧定旋钮523螺接于所述角度调节机构530的端部，可预先转动角度调节机构530调节好角度，确定角度后，再通过旋紧第二紧定旋钮523使角度调节机构530固定。

其中，预先转动角度调节机构530调节角度通过按压第二紧定旋钮523在尾部支撑座522内上下滑动，可使得支撑前座541沿着前座连接块542进行转动，进而可调节安装于支撑前座541上的超声扫描仪250在人体矢状面的前仰角的角度。

优选的，圆周旋转机构540还包括双台阶齿轮543、第四轴承544、第二小齿轮545、旋转驱动电机546、第三小齿轮547及转动电位器548。

前座连接块542安装在本体528的前端，第四轴承544安装于双台阶齿轮543，双台阶齿轮543安装在支撑前座541内，第二小齿轮545通过紧定螺丝固定在旋转驱动电机546的输出端，第三小齿轮547通过紧定螺丝固定在转动电位器548的转动端。超声扫描仪250的一端安装于第四轴承544，另一端安装于第三轴承532内，通过角度调节机构530以及圆周旋转机构540来带动超声扫描仪250的角度调节。

旋转驱动电机546和转动电位器548固定在支撑前座541上。第二小齿轮545驱动双台阶齿轮543旋转，第三小齿轮547与双台阶齿轮543之间齿轮配合，转动电位器548与第三小齿轮547同步转动以检测到双台阶齿轮543的转动角度。另外，滑动格挡条521粘连于本体528。进一步地，本体528呈长方体。所述本体528平行于所述滑动格挡条521。

当超声扫描仪250进入人体后，超声扫描仪250实时扫描输出待检测区域的三维影像，同时由于超声扫描仪250固定在检测固定装置500上，可以实现超声扫描仪250通过检测固定装置500的线性滑动机构520、角度调节机构530、底部旋转机构510、圆周旋转机构540之间相互配合，实现超声扫描仪250在水平面的圆周方向上转动，在进入人体的前进路径上的线性移动，以及进入人体后超声扫描仪250在人体矢状面上的前仰角的角度。同时通过控制角度调节机构530将前仰角控制在一定的范围内，使得输出的影像的清晰度更高，有利于医护人员进行手术、分析等操作。

另外，对于切片扫描探头252如何形成影像并查找到目标检测区域是属于本领域技术人员所熟知的公知常识，本发明不做具体介绍。

本发明以***的检测为例来说明本发明提供的检测固定装置500的工作原理：

步骤S1、通过控制器控制升降机构100、高度调节机构200以及直线运行机构来使得针刺微创机器人的高度、检测固定装置500的高度、与人体的距离处于合适的位置，进而使得超声扫描仪250处于较为合适的位置。

步骤S2、通过线性滑动机构520、底部旋转机构510、圆周旋转机构540控制超声扫描仪250进入人体内部。

步骤S3、在控制超声扫描仪250进入人体***的过程中，首先启动扇形扫描探头251在进行人体深度方向上进行扫描，并根据扇形扫描探头251实时反馈的扫描数据图像生成扫描影像并通过显示设备显示，使得医护人员查看扫描影像找到***的位置。

步骤S4、当找到***的位置时，启动切片扫描探头252并将切片扫描探头252放置于***的正下方。

步骤S5、同时圆周旋转机构540控制切片扫描探头252在人体矢状方向上进行转动扫描并获取扫描影像查找***的位置。在扫描时，每转动一个角度时输出一个扫描影像。

步骤S6、通过步骤S1～步骤S5找到***的位置后，通过按压角度调节机构530的第二紧定旋钮523使得切片扫描探头252在人体矢状面的前仰角角度固定在一定的预设角度范围内，进而使得超声扫描仪250紧贴人体的***，并对人体的***形成压迫力。此时，由于超声扫描仪250与***的相对位置固定，成像效果更佳。也即是，此时通过扇形扫描探头251以及切片扫描探头252的扫描数据生成的扫描影像更加清晰。

其中，预设角度范围为3°～15°。

优选地，前仰角角度范围为5°～10°。

实施例二

本发明还提供了一种机器人，所述机器人为针刺微创机器人，该针刺微创机器人包括检测固定装置，检测固定装置为本发明实施例一所提供的用于针刺微创机器人的检测固定装置。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，所述针刺微创机器人通过检测固定装置进入人体内部，实现对人体的目标检测区域进行扫描；所述针刺微创机器人包括操作台；所述检测固定装置安装于操作台上，包括底部旋转机构、线性滑动机构、角度调节机构、圆周旋转机构和超声扫描仪；其中，线性滑动机构、角度调节机构、圆周旋转机构、超声扫描仪通过底部旋转机构安装于针刺微创机器人的操作台上；线性滑动机构用于调节超声扫描仪与人体的在水平方向上的距离，角度调节机构用于当超声扫描仪进入人体后调节超声扫描仪在人体矢状面上的前仰角的角度，圆周旋转机构用于当超声扫描仪进入人体内部时，控制超声扫描仪在水平面内转动，进而调节超声扫描仪进入人体的角度；其特征在于，通过线性滑动机构和圆周旋转机构控制超声扫描仪进入人体内部，并且当超声扫描仪进入人体内部后，启动超声扫描仪依次在人体纵深方向上移动扫描以及在人体矢状方向上移动扫描，直到查找到目标检测区域，然后通过角度调节机构使得超声扫描仪在人体矢状面上的前仰角的角度固定在预设角度范围内并输出超声扫描仪的扫描影像。

2.根据权利要求1所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，所述预设角度范围为3°～15°。

3.根据权利要求2所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，所述预设角度范围为5°～10°。

4.根据权利要求1所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，超声扫描仪包括扇形扫描探头和切片扫描探头，扇形扫描探头用于在人体纵深方向上扫描，切片扫描探头用于在人体矢状方向上扫描。

5.根据权利要求4所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，当超声扫描仪进入人体内部后，首先启动扇形扫描探头在人体纵深方向上扫描并根据实时获取的扫描影像查找到目标检测区域；然后启动切片扫描探头并通过角度调节机构使得切片扫描探头在人体矢状方向上依次进行扫描，并根据实时获取的扫描影像查找到目标检测区域；最后通过角度调节机构调节切片扫描探头在人体矢状面的前仰角的角度固定在预设范围内。

6.根据权利要求1所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，所述线性滑动机构包括滑动格挡条、尾部支撑座、第二紧定旋钮、第三紧定旋钮、滑动连接块、第二滑块、第二直线滑轨、本体及配合转动件；本体侧面设有条状槽，滑动格挡条固定于条状槽，尾部支撑座固定于本体，第三紧定旋钮螺接于滑动连接块，滑动连接块固定于第二滑块，第二滑块滑动安装于第二直线滑轨并在第二直线滑轨内滑动；本体与第二直线滑轨固定连接，第二滑块固定于配合转动件，第三紧定旋钮抵触于滑动格挡条使本体相对于滑动连接块固定；

通过滑动连接块推动第二滑块在第二直线滑轨内滑动，进而调节检测固定装置与人体在水平方向上的距离，即超声扫描仪与人体在水平方向上的距离。

7.根据权利要求6所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，所述底部旋转机构包括支撑圆柱块和第一紧定旋钮；其中，支撑圆柱块装于所述针刺微创机器人的操作台上；配合转动件设有圆柱凸台，圆柱凸台插接于底部旋转机构中；通过配合转动件的圆柱凸台在底部旋转机构中旋转，使得线性滑动机构相对于底部旋转机构在水平面上旋转，进而使得超声扫描仪在水平面上旋转，调节超声扫描仪进入人体的角度；

通过转动第一紧定旋钮并抵触于圆柱凸台使得线性滑动机构相对于底部旋转机构固定，进而通过支撑圆柱块使得检测固定装置固定在针刺微创机器人的操作台上。

8.根据权利要求7所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，角度调节机构固定于支撑前座，第二紧定旋钮螺接于角度调节机构的端部，第二紧定旋钮抵触于尾部支撑座使角度调节机构固定于尾部支撑座和前座连接块之间；

角度调节机构包括支撑尾座、第三轴承及元器件保护壳，第三轴承安装于支撑尾座，超声扫描仪的一端安装于所述第三轴承；

圆周旋转机构包括支撑前座及前座连接块；

其中，支撑前座一端转动安装于前座连接块；角度调节机构固定于支撑前座，第二紧定旋钮螺接于所述角度调节机构的端部；通过按压第二紧定旋钮在尾部支撑座内上下滑动，使得支撑前座沿着前座连接块进行转动，进而使得安装于支撑前座的第四轴承内的超声扫描仪沿着前座连接块转动，即使得超声扫描仪的探头在人体矢状面的前仰角的角度。

9.根据权利要求8所述一种用于针刺微创机器人的检测固定装置，其特征在于，圆周旋转机构还包括双台阶齿轮、第四轴承、第二小齿轮、旋转驱动电机及第三小齿轮；前座连接块安装在本体的前端，第四轴承安装于双台阶齿轮，双台阶齿轮安装在支撑前座内，第二小齿轮通过紧定螺丝固定在旋转驱动电机的输出端，第三小齿轮通过紧定螺丝固定在转动电位器的转动端；

旋转驱动电机和转动电位器固定在支撑前座上；第二小齿轮驱动双台阶齿轮旋转，第三小齿轮与双台阶齿轮之间齿轮配合，转动电位器与第三小齿轮同步转动以检测到双台阶齿轮的转动角度。

10.一种机器人，所述机器人为针刺微创机器人，所述针刺微创机器人包括检测固定装置，其特征在于，所述检测固定装置为如权利要求1-9任一种所述的一种用于针刺微创机器人的检测固定装置。

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